JP2007113897A - Heat pump type water heater - Google Patents

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JP2007113897A JP2005308915A JP2005308915A JP2007113897A JP 2007113897 A JP2007113897 A JP 2007113897A JP 2005308915 A JP2005308915 A JP 2005308915A JP 2005308915 A JP2005308915 A JP 2005308915A JP 2007113897 A JP2007113897 A JP 2007113897A
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Joji Kuroki
丈二 黒木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To secure the performance and stability of a heat pump cycle R even when a set value of heating-up temperature is changed during an operation of the heat pump cycle R. <P>SOLUTION: When the operation is switched from an instantaneous hot water supply operation to a hot water storing operation, a heating capacity is changed according to a prescribed set value first, and then a heating-up temperature according to the prescribed set value is achieved. As the device is controlled to change the heating capacity according to the set value in the hot water storing operation first, and then to secure the high heating-up temperature to store hot water with the heating capacity, when the operation mode is switched from the instantaneous hot water supply operation to the hot water storing operation during the operation of a heat pump unit portion 10A, and the set value of heating-up temperature is changed, the occurrence of hunting of hot water temperature and hunting of the cycle can be prevented. The performance and stability of the cycle can be secured by changing the heating capacity, and then changing the hot water temperature, when the set value of heating-up temperature is changed. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、給湯用水を加熱するヒートポンプユニット部を有し、そのヒートポンプユニット部で沸き上げた湯を、タンクに貯める貯湯運転と、直接給湯側へ出湯する瞬間給湯運転とを行うヒートポンプ式給湯装置に関するものである。   The present invention has a heat pump unit that has a heat pump unit that heats hot water supply water, and performs a hot water storage operation in which hot water boiled in the heat pump unit is stored in a tank and an instantaneous hot water supply operation in which the hot water is directly discharged to the hot water supply side. It is about.

従来技術として、下記特許文献１に示されるヒートポンプ給湯装置がある。このヒートポンプ給湯装置においては、水道からの水をヒートポンプユニットへ流入させ、直接水道水の加熱を行い、給湯端末へ加熱水を供給するものである。また、小型のタンクを有し、加熱水を貯湯しておき、ヒートポンプユニットの起動立ち上がり時の出湯時には貯湯温水を利用し、サイクル安定時にヒートポンプからの直接出湯に切り替えるシステムとなっている。
特開２００３−２４０３３９号公報 As a prior art, there is a heat pump water heater shown in Patent Document 1 below. In this heat pump hot water supply apparatus, water from a tap is introduced into a heat pump unit, the tap water is directly heated, and the heated water is supplied to a hot water supply terminal. In addition, the system has a small tank, stores hot water, uses hot water stored hot water at the start of heat pump unit startup, and switches to direct hot water from the heat pump when the cycle is stable.
JP 2003-240339 A

しかしながら、上記特許文献１に記載の給湯装置においては、直接出湯の要求が終了してタンクに貯湯する貯湯運転を開始して設定沸き上げ温度を変化させる場合など、湯温のハンチングやサイクルのハンチングが発生してしまうおそれがあり、システムの信頼性が低いという問題点がある。   However, in the hot water supply apparatus described in Patent Document 1, hot water temperature hunting or cycle hunting is performed, for example, when the hot water storage operation in which the request for direct hot water ends and hot water storage in the tank is started to change the set boiling temperature is performed. May occur, and there is a problem that the reliability of the system is low.

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、高温水を低能力で貯湯する貯湯運転と、低温水を大能力で給湯する給湯運転とが可能であるヒートポンプ式給湯装置において、ヒートポンプサイクルの運転中に沸き上げ温度の設定値が変更された時にも、サイクルの性能および安定性を確保することのできるヒートポンプ式給湯装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and the purpose thereof is a hot water storage operation for storing hot water with low capacity and a hot water supply operation for supplying low temperature water with high capacity. An object of the present invention is to provide a heat pump type hot water supply apparatus that can ensure cycle performance and stability even when the set value of the boiling temperature is changed during operation of the heat pump cycle.

本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項７に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、圧縮機（１）、高圧側熱交換器（２）、減圧手段（３、３０）、低圧側熱交換器（４）によって形成されるヒートポンプサイクル（Ｒ）を有し、低圧側熱交換器（４）にて外気から吸熱し高圧側熱交換器（２）からの放熱によって給湯用水を加熱して湯とするヒートポンプユニット部（１０Ａ）と、
ヒートポンプユニット部（１０Ａ）で加熱された湯をタンク（７）内に貯めると共に、給湯用として直接的あるいは間接的にユーザーの使用する給湯側へ出湯するタンクユニット部（１０Ｂ）とを有し、
ヒートポンプユニット部（１０Ａ）によって沸き上げた湯をタンク（７）内に貯める貯湯運転と、
ヒートポンプユニット部（１０Ａ）によって沸き上げた湯を直接給湯側へ出湯する瞬間給湯運転とを行うヒートポンプ式給湯装置において、
瞬間給湯運転から貯湯運転への運転切り替えを行う際、所定の設定値に応じた加熱能力に変更した後、所定の設定値に応じた沸き上げ温度を達成させることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention employs technical means described in claims 1 to 7. That is, in the invention described in claim 1, the heat pump cycle (R) formed by the compressor (1), the high-pressure side heat exchanger (2), the decompression means (3, 30), and the low-pressure side heat exchanger (4). And a heat pump unit (10A) that absorbs heat from the outside air in the low pressure side heat exchanger (4) and heats the hot water supply water by heat radiation from the high pressure side heat exchanger (2),
The hot water heated by the heat pump unit (10A) is stored in the tank (7), and has a tank unit (10B) for hot water supply directly or indirectly to the hot water used by the user.
Hot water storage operation for storing hot water boiled by the heat pump unit (10A) in the tank (7),
In a heat pump type hot water supply apparatus that performs an instantaneous hot water supply operation in which hot water boiled by the heat pump unit (10A) is directly discharged to the hot water supply side,
When switching from the instantaneous hot water supply operation to the hot water storage operation, the heating capacity according to the predetermined set value is changed, and then the boiling temperature according to the predetermined set value is achieved.

この請求項１に記載の発明によれば、ヒートポンプユニット部（１０Ａ）の運転中に瞬間給湯運転から貯湯運転へ運転モードが切り替って沸き上げ温度の設定値が変更された場合、先ず貯湯運転での設定値に応じた加熱能力に変更し、その加熱能力で貯湯するための高い沸き上げ温度を確保する制御となるため、湯温のハンチングやサイクルのハンチングが発生するのを防ぐことができる。このように、沸き上げ温度の設定値が変更された場合、加熱能力の変更をした後に湯温の変更を順に行うことで、サイクルの性能と安定性とを確保するヒートポンプ式給湯装置とすることができる。   According to the first aspect of the present invention, when the operation mode is switched from the instantaneous hot water supply operation to the hot water storage operation and the set value of the boiling temperature is changed during the operation of the heat pump unit (10A), the hot water storage operation is first performed. It is possible to prevent hot water temperature hunting and cycle hunting from occurring because it is controlled to ensure a high boiling temperature for storing hot water at that heating capacity. . Thus, when the set value of the boiling temperature is changed, a heat pump type hot water supply device that ensures cycle performance and stability by sequentially changing the hot water temperature after changing the heating capacity. Can do.

また、請求項２に記載の発明では、圧縮機（１）、高圧側熱交換器（２）、減圧手段（３、３０）、低圧側熱交換器（４）によって形成されるヒートポンプサイクル（Ｒ）を有し、低圧側熱交換器（４）にて外気から吸熱し高圧側熱交換器（２）からの放熱によって給湯用水を加熱して湯とするヒートポンプユニット部（１０Ａ）と、
ヒートポンプユニット部（１０Ａ）で加熱された湯をタンク（７）内に貯めると共に、給湯用として直接的あるいは間接的にユーザーの使用する給湯側へ出湯するタンクユニット部（１０Ｂ）とを有し、
ヒートポンプユニット部（１０Ａ）によって沸き上げた湯をタンク（７）内に貯める貯湯運転と、
ヒートポンプユニット部（１０Ａ）によって沸き上げた湯を直接給湯側へ出湯する瞬間給湯運転とを行うヒートポンプ式給湯装置において、
貯湯運転を開始する際、所定の設定値に応じた加熱能力を達成させた後、所定の設定値に応じた沸き上げ温度を達成させることを特徴としている。 Moreover, in invention of Claim 2, the heat pump cycle (R) formed by the compressor (1), the high-pressure side heat exchanger (2), the pressure reducing means (3, 30), and the low-pressure side heat exchanger (4). And a heat pump unit (10A) that absorbs heat from the outside air in the low pressure side heat exchanger (4) and heats the hot water supply water by heat radiation from the high pressure side heat exchanger (2),
The hot water heated by the heat pump unit (10A) is stored in the tank (7), and has a tank unit (10B) for hot water supply directly or indirectly to the hot water used by the user.
Hot water storage operation for storing hot water boiled by the heat pump unit (10A) in the tank (7),
In a heat pump type hot water supply apparatus that performs an instantaneous hot water supply operation in which hot water boiled by the heat pump unit (10A) is directly discharged to the hot water supply side,
When the hot water storage operation is started, the heating capacity corresponding to the predetermined set value is achieved, and then the boiling temperature corresponding to the predetermined set value is achieved.

この請求項２に記載の発明によれば、ヒートポンプユニット部（１０Ａ）の停止状態から貯湯運転指令が入った場合、貯湯運転時に設定された沸き上げ能力が即座に得られ、タンク（７）への必要熱量に対する貯湯時間を短縮することができる。つまり、貯湯運転は瞬間給湯運転と異なり、決められた時間でタンク（７）への必要熱量を確保するためには貯湯熱量の確保が最優先となるため、このように起動からの加熱能力の立ち上がり時間を短縮して熱量確保を行うことで、貯湯時間の短縮が可能となる。なお、起動時の沸き上げ温度の低下分については、貯湯タンク内で平均化されるため、特に問題とはならない。   According to the second aspect of the present invention, when the hot water storage operation command is input from the stop state of the heat pump unit (10A), the boiling capacity set during the hot water storage operation is immediately obtained, and the tank (7) is obtained. The hot water storage time for the required heat quantity can be shortened. In other words, the hot water storage operation is different from the instantaneous hot water supply operation, and in order to secure the necessary heat amount to the tank (7) in a predetermined time, securing the hot water storage amount is the top priority. By shortening the rise time and securing the amount of heat, the hot water storage time can be shortened. In addition, about the fall of the boiling temperature at the time of starting, since it averages in a hot water storage tank, it does not become a problem in particular.

また、請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載のヒートポンプ式給湯装置において、加熱能力の変更は、圧縮機（１）での冷媒吐出量を可変することによって行うことを特徴としている。   In the invention according to claim 3, in the heat pump hot water supply device according to claim 1 or 2, the heating capacity is changed by changing the refrigerant discharge amount in the compressor (1). It is characterized by.

また、請求項４に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載のヒートポンプ式給湯装置において、加熱能力の変更は、減圧手段（３、３０）での冷媒流量を可変することによって行うことを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, in the heat pump hot water supply apparatus according to the first or second aspect, the heating capacity is changed by changing the refrigerant flow rate in the decompression means (3, 30). It is characterized by that.

また、請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載のヒートポンプ式給湯装置において、沸き上げ温度の変更は、高圧側熱交換器（２）へ給湯用水を流通させる水循環量可変手段（６）での流量を可変することによって行うことを特徴としている。   Moreover, in invention of Claim 5, in the heat pump type hot water supply apparatus of any one of Claim 1 thru | or 4, a change in boiling temperature is hot water supply to a high voltage | pressure side heat exchanger (2). It is characterized by changing the flow rate in the water circulation amount varying means (6) for circulating the irrigation water.

これら請求項３〜５に記載の発明によれば、加熱能力は圧縮機（１）の回転数のコントロール、もしくは減圧手段（３、３０）の絞り開度のコントロール、沸き上げ温度は水循環量可変手段（６）の出力のコントロールでそれぞれ個別に制御することにより、制御手段が容易となる。   According to these third to fifth aspects of the invention, the heating capacity is controlled by the rotational speed of the compressor (1) or the throttle opening degree of the pressure reducing means (3, 30), and the boiling temperature is variable in the amount of water circulation. By individually controlling the outputs of the means (6), the control means becomes easy.

また、請求項６に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項に記載のヒートポンプ式給湯装置において、ヒートポンプサイクル（Ｒ）は、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界サイクルであることを特徴としている。この請求項６に記載の発明によれば、超臨界サイクルは、貯湯時に利用される高温沸き上げ温度（例えば９０℃）と、瞬間給湯時に利用される低温沸き上げ温度（例えば４５℃）と、幅広い利用温度帯に対応することが可能となる。   Moreover, in invention of Claim 6, in the heat pump type hot-water supply apparatus in any one of Claim 1 thru | or 5, a heat pump cycle (R) is the super pressure in which the pressure of a refrigerant | coolant becomes more than a critical pressure. It is characterized by a critical cycle. According to the invention described in claim 6, the supercritical cycle includes a high temperature boiling temperature (for example, 90 ° C.) used during hot water storage, a low temperature boiling temperature (for example, 45 ° C.) used during instantaneous hot water supply, It is possible to deal with a wide range of usage temperatures.

また、請求項７に記載の発明では、請求項６に記載のヒートポンプ式給湯装置において、ヒートポンプサイクル（Ｒ）に使用する冷媒は、二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒であることを特徴としている。この請求項７に記載の発明によれば、具体的に使用する冷媒として、二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒が実施容易である。ちなみに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 Further, in the invention according to claim 7, in the heat pump hot water supply device according to claim 6, the refrigerant used for the heat pump cycle (R) is a carbon dioxide (CO 2 ) refrigerant. According to the seventh aspect of the present invention, a carbon dioxide (CO 2 ) refrigerant can be easily implemented as the refrigerant to be specifically used. Incidentally, the reference numerals in parentheses of the above means are examples showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態（請求項１、３、５〜７に対応）について添付した図１〜４を用いて詳細に説明する。まず図１は、本発明の第１実施形態におけるヒートポンプ式給湯装置の全体構成を示す模式図である。本給湯装置は、図１に示すように、給湯用水を加熱するヒートポンプユニット部１０Ａと、加熱された高温の湯を貯めると共に給湯部（シャワー、カラン、風呂など）に出湯するタンクユニット部１０Ｂとを有している。 (First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention (corresponding to claims 1, 3, 5-7) will be described in detail with reference to FIGS. First, FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a heat pump hot water supply apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the hot water supply apparatus includes a heat pump unit 10A that heats hot water, and a tank unit 10B that stores the heated hot water and discharges hot water to a hot water supply (shower, currant, bath, etc.) have.

また、ヒートポンプユニット部１０Ａは、ヒートポンプサイクルＲと、このヒートポンプサイクルＲの作動を制御する制御部２０とを有している。ヒートポンプサイクルＲは、圧縮機１、放熱器（本発明における高圧側熱交換器に対応）２、可変式膨張弁（本発明における減圧手段に対応。以下、膨張弁と略す）３、蒸発器（本発明における低圧側熱交換器に対応）４、アキュームレータ５が順次環状に配管接続されて形成されたもので、内部を流れる冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒を使用している。 The heat pump unit 10A includes a heat pump cycle R and a control unit 20 that controls the operation of the heat pump cycle R. The heat pump cycle R includes a compressor 1, a radiator (corresponding to the high pressure side heat exchanger in the present invention) 2, a variable expansion valve (corresponding to the decompression means in the present invention, hereinafter abbreviated as an expansion valve) 3, an evaporator ( (According to the low-pressure side heat exchanger in the present invention) 4, the accumulator 5 is formed by sequentially connecting pipes in an annular shape, and carbon dioxide (CO 2 ) refrigerant is used as the refrigerant flowing inside.

圧縮機１は、内蔵される図示しない電動モータによって駆動され、アキュームレータ５より吸入した気相冷媒を臨界圧力以上に圧縮して吐出する。なお、圧縮機１は、後述する制御部２０によって稼働およびその冷媒圧縮量（回転数）が制御されるようになっている。放熱器２は、圧縮機１より吐出された高温冷媒（ホットガス）と、後述する貯湯タンク７（本発明におけるタンクに対応）内から供給される給湯用水との間で熱交換し、放熱作用によって給湯用水を加熱して高温の湯（例えば、目標温度９０℃）とするものである。   The compressor 1 is driven by a built-in electric motor (not shown), and compresses and discharges the gas-phase refrigerant sucked from the accumulator 5 to a critical pressure or higher. The compressor 1 is operated and its refrigerant compression amount (rotation speed) is controlled by a control unit 20 described later. The radiator 2 exchanges heat between the high-temperature refrigerant (hot gas) discharged from the compressor 1 and hot water supplied from the hot water storage tank 7 (corresponding to the tank in the present invention) to be described later, and dissipates heat. The hot water supply water is heated to a high temperature hot water (for example, a target temperature of 90 ° C.).

この放熱器２は、冷媒が流れる冷媒流路２ａと、給湯用水が流れる給湯用水流路２ｂとを有し、冷媒流路２ａを流れる冷媒の流れ方向と給湯用水流路２ｂを流れる給湯用水の流れ方向とが対向するように構成されている。なお、放熱器２を流れる二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒は、圧縮機１で臨界圧力以上に加圧されているので、放熱器２を流通する給湯用水に放熱して温度低下しても凝縮することは無い。 This radiator 2 has a refrigerant flow path 2a through which a refrigerant flows and a hot water supply water flow path 2b through which hot water supply water flows, and the flow direction of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 2a and the hot water supply water flowing through the hot water supply water flow path 2b. It is comprised so that a flow direction may oppose. Note that the carbon dioxide (CO 2 ) refrigerant flowing through the radiator 2 is pressurized to a critical pressure or higher by the compressor 1, and therefore condenses even if the temperature is decreased by releasing heat to the hot water flowing through the radiator 2. There is nothing.

膨張弁３は、放熱器２から流出する冷媒を弁開度（絞り開度）に応じて等エンタルピ的に減圧する減圧装置であり、具体的には弁開度を小さくすることで、より大きな減圧を行う。換言すると、弁開度を小さくすることで冷媒の高圧側に対しては圧力を上昇させる。膨張弁３は、後述する制御部２０によって弁開度が電気的に制御されるようになっている。   The expansion valve 3 is a decompression device that decompresses the refrigerant flowing out of the radiator 2 in an enthalpy manner according to the valve opening (throttle opening). Specifically, the expansion valve 3 becomes larger by reducing the valve opening. Depressurize. In other words, the pressure is increased with respect to the high pressure side of the refrigerant by reducing the valve opening. The expansion valve 3 is configured such that the valve opening degree is electrically controlled by a control unit 20 described later.

蒸発器４は、外気ファン４ａによって送風される外気から吸熱して、膨張弁３で減圧された冷媒を蒸発させる熱交換器である。なお、外気ファン４ａは、後述する制御部２０によって稼働およびその送風量（回転数）が制御されるようになっている。アキュームレータ５は、蒸発器４より流出する冷媒を気液分離して、気相冷媒のみを圧縮機１に吸入させると共に、サイクル中の余剰冷媒を液冷媒として蓄えるレシーバである。   The evaporator 4 is a heat exchanger that absorbs heat from the outside air blown by the outside air fan 4 a and evaporates the refrigerant decompressed by the expansion valve 3. The outside air fan 4a is controlled in operation and the amount of air blown (the number of rotations) by the control unit 20 described later. The accumulator 5 is a receiver that gas-liquid separates the refrigerant flowing out of the evaporator 4 and sucks only the gas-phase refrigerant into the compressor 1 and stores excess refrigerant in the cycle as liquid refrigerant.

一方、タンクユニット部１０Ｂは、貯湯タンク７、沸き上げ回路Ｗ、給湯回路Ｋおよび沸き上げ回路Ｗ・給湯回路Ｋの作動を制御する制御部２０（上記ヒートポンプユニット部１０Ａの制御部２０と一体）を有している。貯湯タンク７は、耐食性に優れた例えばステンレスなどの金属製の容器（容量２３０Ｌ以下であり、ここでは容量２００Ｌの設定）であり、外周部には図示しない断熱材が配置され、高温の湯を内部に貯めて長時間にわたって保温することができるようになっている。   On the other hand, the tank unit 10B is a control unit 20 that controls the operation of the hot water storage tank 7, the boiling circuit W, the hot water supply circuit K, and the boiling circuit W / hot water supply circuit K (integrated with the control unit 20 of the heat pump unit 10A). have. The hot water storage tank 7 is a container made of metal such as stainless steel having a high corrosion resistance (capacity is 230L or less, here a capacity of 200L is set), and a heat insulating material (not shown) is arranged on the outer peripheral portion so that hot water is supplied. It can be stored inside and kept warm for a long time.

貯湯タンク７の外壁面には複数の（本例では５つの）水位サーミスタ１８が縦方向にほぼ等間隔に配置され、貯湯タンク７内に満たされた水あるいは高温の湯の各水位レベルでの温度情報を後述する制御部２０に出力するようになっている。例えば、容量２００Ｌの貯湯タンク７においては、容量５０Ｌ刻みの水位レベルの温度情報を出力し、貯湯タンク７内上方の沸き上げられた高温の湯と、貯湯タンク７内下方の沸き上げられる前の水との境界面を５０Ｌ刻みで検出できるようになっている。   A plurality of (in this example, five) water level thermistors 18 are arranged at substantially equal intervals in the vertical direction on the outer wall surface of the hot water storage tank 7, and the water filled in the hot water storage tank 7 or hot water at each water level level. The temperature information is output to the control unit 20 described later. For example, in the hot water storage tank 7 having a capacity of 200 L, the temperature information of the water level in increments of 50 L is output, and the hot water heated in the upper part of the hot water tank 7 and the hot water heated in the lower part of the hot water tank 7 before being heated. The boundary surface with water can be detected in increments of 50L.

まず、沸き上げ回路Ｗは、水循環量可変手段としてのウォーターポンプ６によって貯湯タンク７内の水が下側の冷水出口７ｂから取り出され、上記放熱器２の給湯用水流路２ｂで加熱された後、貯湯タンク７上側の温水入口７ｃに戻す回路となっている。なお、ウォーターポンプ６は、後述する制御部２０によって稼働およびその循環量（回転数）が制御されるようになっている。   First, in the boiling circuit W, the water in the hot water storage tank 7 is taken out from the lower cold water outlet 7b by the water pump 6 as the water circulation amount varying means and heated in the hot water supply water flow path 2b of the radiator 2. The circuit is configured to return to the hot water inlet 7c above the hot water storage tank 7. The water pump 6 is operated and its circulation amount (rotation speed) is controlled by a control unit 20 described later.

次に、給湯回路Ｋは、水道からの水が貯湯タンク７下側の冷水入口７ａから貯湯タンク７内に給水されるとともに、貯湯タンク７上側の温水出口７ｄからユーザーが使う給湯部へ湯を給湯する回路である。なお、給湯回路Ｋには、水道からの水と温水出口７ｄから高温水とを混合させて給湯する湯温をユーザーが所望する温度に調節するための温度調節弁８が設けられている。   Next, the hot water supply circuit K supplies water from the water supply into the hot water storage tank 7 from the cold water inlet 7a on the lower side of the hot water storage tank 7, and supplies hot water from the hot water outlet 7d on the upper side of the hot water storage tank 7 to the hot water supply section used by the user. A circuit for supplying hot water. The hot water supply circuit K is provided with a temperature control valve 8 for adjusting the temperature of hot water to be supplied by mixing water from the water and hot water from the hot water outlet 7d to a temperature desired by the user.

また、給湯回路Ｋには、沸き上げ回路Ｗで加熱された湯を直接給湯部へ供給するためのバイパス流路Ｂが設けられている。図１中の９Ａは、沸き上げ回路Ｗで加熱された湯を貯湯タンク７に貯湯するか、バイパス流路Ｂに流すかを切り換える第１水路切り替え弁である。また９Ｂは、温度調節弁８に供給する湯を、温水出口７ｄからの高温水にするか、バイパス流路Ｂからの湯にするかを切り換える第２水路切り替え弁である。尚、温度調節弁８での調節温度、および第１・第２水路切り替え弁９Ａ・９Ｂによる流路切換方向は、後述する制御部２０によって制御されるようになっている。   The hot water supply circuit K is provided with a bypass flow path B for supplying hot water heated by the boiling circuit W directly to the hot water supply section. 1A in FIG. 1 is a first water channel switching valve that switches whether hot water heated by the boiling circuit W is stored in the hot water storage tank 7 or flows into the bypass flow channel B. 9B is a second water path switching valve that switches whether hot water supplied to the temperature control valve 8 is hot water from the hot water outlet 7d or hot water from the bypass passage B. In addition, the control temperature in the temperature control valve 8 and the flow path switching direction by the first and second water channel switching valves 9A and 9B are controlled by the control unit 20 described later.

次に、上記したヒートポンプ式給湯装置の各部に配置されたセンサー類ついて説明する。１１は、放熱器２から流出する冷媒温度を検出する出口冷媒温度センサーであり、１２は、放熱器２の入口側、もしくは出口側に設定され、高圧側の冷媒圧力を検出する圧力センサーである。   Next, sensors disposed in each part of the heat pump type hot water supply apparatus described above will be described. 11 is an outlet refrigerant temperature sensor that detects the refrigerant temperature flowing out of the radiator 2, and 12 is a pressure sensor that is set on the inlet side or the outlet side of the radiator 2 and detects the refrigerant pressure on the high pressure side. .

１３は蒸発器４入口の冷媒温度センサーであり、１４は蒸発器４出口の冷媒温度センサーである。また１５は、雰囲気空気温度を検出する外気温度センサーである。また、１６は放熱器２に流入する入口水温を検出する水温センサーであり、１７は加熱された給湯用水の湯温を検出する沸上温度センサーである。これらのセンサー群で検出された信号は全て後述する制御部２０に入力され、要求される加熱能力に対応した圧縮機１の回転数の算出などに使用される。   Reference numeral 13 denotes a refrigerant temperature sensor at the inlet of the evaporator 4, and reference numeral 14 denotes a refrigerant temperature sensor at the outlet of the evaporator 4. Reference numeral 15 denotes an outside air temperature sensor that detects the ambient air temperature. Reference numeral 16 denotes a water temperature sensor that detects the temperature of the inlet water flowing into the radiator 2, and reference numeral 17 denotes a boiling temperature sensor that detects the hot water temperature of the hot water supply. All signals detected by these sensor groups are input to the control unit 20 to be described later, and are used for calculating the number of rotations of the compressor 1 corresponding to the required heating capacity.

制御手段としての制御部２０は、ユーザーが設定して図示しないリモコンから入力される設定温度（例えば４２℃）信号や上記各センサー１１〜１８からの信号に基づき、圧縮機１（実質的には駆動源である電動モータ）、膨張弁３、外気ファン４ａ、ウォーターポンプ６、温度調節弁８および第１・第２水路切り替え弁９Ａ・９Ｂなどを通電制御する。   The control unit 20 as a control means is based on a set temperature (for example, 42 ° C.) signal set by a user and input from a remote controller (not shown) and signals from the sensors 11 to 18 (substantially, An electric motor as a drive source), the expansion valve 3, the outside air fan 4a, the water pump 6, the temperature control valve 8, the first / second waterway switching valves 9A and 9B, and the like are energized and controlled.

次に、上記構成における本給湯装置の作動について説明する。本給湯装置においては、電力料金の安価な深夜時間帯（当日の２３時から翌日の７時の間）に、貯湯タンク７内へ高温の湯を沸き上げる圧縮機低回転での低加熱能力運転（例えば、深夜電力時間８時間内に加熱能力５ｋＷ運転）の貯湯運転（深夜電力運転）が行われる。   Next, the operation of the hot water supply apparatus having the above configuration will be described. In this hot water supply device, a low heating capacity operation (for example, at a low rotation of the compressor) that heats hot water into the hot water storage tank 7 in the low-night time period (between 23:00 on the day and 7:00 on the next day) where the electricity rate is low (for example, Then, a hot water storage operation (midnight power operation) with a heating capacity of 5 kW is performed within 8 hours of midnight power time.

即ち、制御部２０によって、貯湯タンク７に配置された水位サーミスタ１８の温度信号から、貯湯タンク７内の残湯量（高温の湯の残り量）が把握され、貯湯タンク７の全容量から残湯量を差し引いた分の沸き上げ量が算出され、貯湯タンク７内が高温の湯で満たされるように、ヒートポンプサイクルＲおよび沸き上げ回路Ｗが作動される。   That is, the remaining amount of hot water in the hot water storage tank 7 (the remaining amount of hot water) is grasped by the control unit 20 from the temperature signal of the water level thermistor 18 disposed in the hot water storage tank 7, and the remaining hot water amount is calculated from the total capacity of the hot water storage tank 7. The amount of boiling is calculated by subtracting, and the heat pump cycle R and the boiling circuit W are operated so that the hot water storage tank 7 is filled with hot water.

具体的には、制御部２０によって圧縮機１が駆動され、ヒートポンプサイクルＲ内の冷媒が循環される。また、外気ファン４ａが駆動されることで蒸発器４に外気が供給され、外気からの吸熱が行われる。そして、放熱器２での放熱によって、沸き上げ温度センサー１７で得られる湯の温度が目標温度（例えば９０℃）となるように、沸き上げ回路Ｗのウォーターポンプ６の作動回転数が制御される。これによって、貯湯タンク７内の水は下側から流出し、放熱器２で加熱され、貯湯タンク７の上側に戻され、貯湯タンク７内が高温の湯で満たされてゆく。   Specifically, the compressor 1 is driven by the control unit 20, and the refrigerant in the heat pump cycle R is circulated. Further, when the outside air fan 4a is driven, outside air is supplied to the evaporator 4 and heat is absorbed from the outside air. And the operation | movement rotation speed of the water pump 6 of the boiling circuit W is controlled so that the temperature of the hot water obtained with the boiling temperature sensor 17 may become target temperature (for example, 90 degreeC) by the heat radiation in the heat radiator 2. . Thereby, the water in the hot water storage tank 7 flows out from the lower side, is heated by the radiator 2, is returned to the upper side of the hot water storage tank 7, and the hot water storage tank 7 is filled with hot water.

このとき、放熱器２での湯の沸き上げが最適効率となるように、水側の温度（例えば水温センサー１６で得られる給水温度）に応じて、放熱器２の冷媒側の温度が所定温度となるように、即ち、冷媒温度は圧力と相関するため圧力センサー１２で得られる高圧側冷媒圧力が所定圧力となるように膨張弁３の弁開度が調節される。   At this time, the temperature on the refrigerant side of the radiator 2 is a predetermined temperature according to the temperature on the water side (for example, the feed water temperature obtained by the water temperature sensor 16) so that the boiling of hot water in the radiator 2 becomes the optimum efficiency. That is, since the refrigerant temperature correlates with the pressure, the opening degree of the expansion valve 3 is adjusted so that the high-pressure side refrigerant pressure obtained by the pressure sensor 12 becomes a predetermined pressure.

また、第１水路切り替え弁９Ａは、沸き上げ回路Ｗで加熱された湯を貯湯タンク７に貯湯するよう、放熱器２の給湯用水流路２ｂの下流側が貯湯タンク７の温水入口７ｃ側に連通するよう切り換えている。また、第２水路切り替え弁９Ｂは、温水出口７ｄからの高温水を温度調節弁８へ供給するように切り換えられており、バイパス流路Ｂは使われない。   The first water channel switching valve 9 </ b> A communicates with the hot water inlet 7 c side of the hot water storage tank 7 on the downstream side of the hot water supply water flow path 2 b so that the hot water heated by the boiling circuit W is stored in the hot water storage tank 7. Has been switched. Further, the second water channel switching valve 9B is switched so as to supply the high temperature water from the hot water outlet 7d to the temperature control valve 8, and the bypass channel B is not used.

沸き上げ温度については、沸き上げ温度センサー１７にて湯温を検出し、ウォーターポンプ６にて給湯用水の循環流量を調整して温度コントロールを行うようになっている。そして、貯湯タンク７内が全て温水となって、貯湯タンク７下側の冷水出口７ｂから取り出される給水温度が高くなったことを水温センサー１６で検出したら、冷媒および給湯用水の循環を停止させる。   With respect to the boiling temperature, the hot water temperature is detected by the boiling temperature sensor 17, and the temperature is controlled by adjusting the circulation flow rate of the hot water supply water by the water pump 6. When the water temperature sensor 16 detects that the hot water storage tank 7 has become hot water and the temperature of the water supply taken out from the cold water outlet 7b on the lower side of the hot water storage tank 7 is increased, the circulation of the refrigerant and hot water supply water is stopped.

そして、ユーザーが給湯部を使用すると、貯湯タンク７内の高温水と水道からの水とを温度調節弁８で混合し、制御部２０によってユーザーが設定した温度（例えば４２℃）となるよう温度調節弁８での混合割合が調節されながら給湯される。しかしながら、ユーザーの給湯部の使用に伴い、水位サーミスタ１８によって得られる貯湯タンク７内での高温の湯の量（水位）が例えば１５０Ｌといった所定量（所定水位）以下となった場合などで熱量不足が生じた場合、沸き上げ回路Ｗで沸き上げた湯を直接給湯回路Ｋに供給して給湯する瞬間給湯運転が行われる。   When the user uses the hot water supply section, the high temperature water in the hot water storage tank 7 and the water from the tap water are mixed by the temperature control valve 8, and the temperature set by the control section 20 to be the temperature set by the user (for example, 42 ° C.). Hot water is supplied while the mixing ratio in the control valve 8 is adjusted. However, the amount of heat is insufficient when the amount of hot water (water level) in the hot water storage tank 7 obtained by the water level thermistor 18 becomes less than a predetermined amount (predetermined water level) such as 150 L as the user uses the hot water supply section. When this occurs, an instantaneous hot water supply operation is performed in which the hot water boiled in the boiling circuit W is directly supplied to the hot water supply circuit K to supply hot water.

瞬間給湯運転時、第１水路切り替え弁９Ａは、沸き上げ回路Ｗで加熱された湯を給湯回路Ｋに供給できるよう、放熱器２の給湯用水流路２ｂの下流側をバイパス流路Ｂ側に連通するよう切り換えられる。また、第２水路切り替え弁９Ｂも、バイパス流路Ｂからの湯を温度調節弁８へ供給するように切り換えられ、貯湯タンク７をバイパスさせる。   During the instantaneous hot water supply operation, the first water channel switching valve 9A moves the downstream side of the hot water supply water flow path 2b of the radiator 2 to the bypass flow path B side so that the hot water heated by the boiling circuit W can be supplied to the hot water supply circuit K. It is switched to communicate. The second water channel switching valve 9B is also switched to supply hot water from the bypass channel B to the temperature control valve 8, thereby bypassing the hot water storage tank 7.

沸き上げ回路Ｗでは、ユーザーが要求する湯温と同じ低温沸き上げ温度（例えば沸き上げ温度４０℃）の圧縮機高回転での高加熱能力運転（例えば、給湯端末出湯流量を満足する加熱能力１０ｋＷ運転）を行わせ、大能力・大流量出湯とする。そして、沸上温度センサー１７にて放熱器２で加熱された湯温を検知し、ウォーターポンプ６の流量コントロールを行い、上記沸き上げ温度に制御するものである。   In the boiling circuit W, a high heating capacity operation (for example, a heating capacity of 10 kW that satisfies the hot water supply terminal tapping flow rate) at a high rotation speed of the compressor at the same low temperature boiling temperature as that requested by the user (for example, a boiling temperature of 40 ° C.). Operation) to provide a large capacity and large flow rate hot water. And the hot water temperature heated with the heat radiator 2 is detected with the boiling temperature sensor 17, the flow rate control of the water pump 6 is performed, and it controls to the said boiling temperature.

上述したように、運転モードとしては、高温沸き上げ低能力運転と低温沸き上げ大能力運転とがある。しかしながら、従来はこの２つの運転モードが連続的に変更される場合、沸き上げ温度と加熱能力との設定値変更により、ウォーターポンプ６と圧縮機１とが同時に変更されるため、サイクル状態が不安定となり、ハンチング現象やオーバーシュートによる機器異常停止が生じるおそれがあった。   As described above, the operation modes include high temperature boiling low capacity operation and low temperature boiling large capacity operation. However, conventionally, when these two operation modes are continuously changed, since the water pump 6 and the compressor 1 are simultaneously changed by changing the set values of the boiling temperature and the heating capacity, the cycle state is not satisfactory. There was a risk that the equipment would become unstable and the equipment would stop abnormally due to a hunting phenomenon or overshoot.

例えば、沸き上げ温度が異常高温となり、放熱器２を含む水配管内部に局部沸騰が発生し、エアー噛みによる水流量の極端な低下（≒０Ｌ／ｍｉｎ）となった場合、高圧圧力が急上昇し、機器の設計圧力（例えば１４MＰａ）を超過すると、圧縮機１などサイクル部品の耐久性の低下、もしくは機器の故障が発生してしまう。また、圧力センサー１２により事前に異常高圧を検知することで機器を停止させる保護制御があるが、運転を停止してしまうこととなり、湯切れによって湯が得られないという市場クレームが発生するおそれがある。   For example, if the boiling temperature becomes abnormally high, local boiling occurs inside the water pipe including the radiator 2, and the water flow is drastically reduced (≈0 L / min), the high pressure increases rapidly. If the design pressure of the device (for example, 14 MPa) is exceeded, the durability of the cycle parts such as the compressor 1 is reduced, or the failure of the device occurs. In addition, there is protection control that stops the equipment by detecting abnormally high pressure in advance by the pressure sensor 12, but the operation is stopped, and there is a possibility that a market complaint that hot water cannot be obtained due to running out of hot water may occur. is there.

そこで次に、本発明における瞬間給湯運転から貯湯運転への変更時の本給湯装置の作動について説明する。図２は、図１のヒートポンプ式給湯装置における運転切り替え時の制御の流れを示すフローチャートであり、図３は、図２の運転切り替え制御における本給湯装置の作動状態を示すタイムチャートである。   Next, the operation of the hot water supply apparatus when changing from the instantaneous hot water supply operation to the hot water storage operation in the present invention will be described. FIG. 2 is a flowchart showing a flow of control at the time of operation switching in the heat pump hot water supply apparatus of FIG. 1, and FIG. 3 is a time chart showing an operating state of the hot water supply apparatus in the operation switching control of FIG.

まず、ステップＳ１では瞬間給湯運転を行っており、ステップＳ２で貯湯運転開始の指令が有るか否かの判定を行う。その判定結果がＮＯで、貯湯運転開始の指令がない間はステップＳ１での貯湯運転を続行し、ステップＳ２での判定結果がＹＥＳで貯湯運転開始の指令が入った場合にステップＳ３へと進む。   First, in step S1, an instantaneous hot water supply operation is performed, and in step S2, it is determined whether or not there is an instruction to start a hot water storage operation. While the determination result is NO and there is no command to start hot water storage operation, the hot water storage operation in step S1 is continued. When the determination result in step S2 is YES and the command to start hot water storage operation is entered, the process proceeds to step S3. .

ステップＳ３では、予め設定された貯湯運転時の加熱能力（図３の例では５ｋｗ）となるよう、圧縮機１の回転数を変更（より具体的には減速であり、図３の例では３０００ｒｐｍ）させる（図３中の圧縮機制御）。そしてステップＳ４で貯湯用加熱能力に到達したか否かの判定を行う。   In step S3, the rotation speed of the compressor 1 is changed (more specifically, the speed is reduced, and 3000 rpm in the example of FIG. 3) so that the heating capacity during the hot water storage operation is set in advance (5 kw in the example of FIG. 3). (Compressor control in FIG. 3). In step S4, it is determined whether or not the hot water storage heating capacity has been reached.

その判定結果がＮＯで、貯湯用加熱能力に到達していない間は到達するまでステップＳ３での圧縮機１の回転数の変更を続行し、ステップＳ４での判定結果がＹＥＳで貯湯用加熱能力に到達した場合にステップＳ５へと進む。ステップＳ５では、設定値に応じた沸き上げ温度（図３の例では９０℃）となるようウォーターポンプ６の回転数を変更（より具体的には減速であり、図３の例では１Ｌ／ｍｉｎ相当）させることで水循環量を変更する（図３中の水循環量制御）。   While the determination result is NO and the hot water storage heating capacity is not reached, the change of the rotation speed of the compressor 1 in step S3 is continued until it reaches, and the determination result in step S4 is YES and the hot water storage heating capacity. If it reaches, step S5 follows. In step S5, the number of rotations of the water pump 6 is changed so as to reach a boiling temperature (90 ° C. in the example of FIG. 3) according to the set value (more specifically, deceleration, 1 L / min in the example of FIG. 3). The amount of water circulation is changed (by controlling the amount of water circulation in FIG. 3).

そしてステップＳ６で貯湯用沸き上げ温度に到達したか否かの判定を行う。その判定結果がＮＯで、貯湯用沸き上げ温度に到達していない間は到達するまでステップＳ５でのウォーターポンプ６の回転数の変更を続行し、ステップＳ６での判定結果がＹＥＳで貯湯用沸き上げ温度に到達した場合にステップＳ７へと進む。   In step S6, it is determined whether or not the boiling temperature for hot water storage has been reached. If the determination result is NO and the boiling temperature for hot water storage has not been reached, the rotation speed of the water pump 6 is continuously changed in step S5 until it reaches, and the determination result in step S6 is YES and boiling for hot water storage. When the raised temperature is reached, the process proceeds to step S7.

ステップＳ７では、貯湯運転終了の指令が有るか否かの判定を行う。その判定結果がＮＯで、貯湯運転終了の指令がない間はステップＳ６までの貯湯運転状態を続行し、ステップＳ７での判定結果がＹＥＳで貯湯運転終了の指令が入った場合に終了し出湯待機状態となる。   In step S7, it is determined whether or not there is a command to end the hot water storage operation. While the determination result is NO and there is no command to end the hot water storage operation, the hot water storage operation state is continued up to step S6, and when the determination result in step S7 is YES and the hot water storage operation end command is input, the hot water storage operation ends. It becomes a state.

このような運転切り替え制御における本給湯装置の作動状態を、図３のタイムチャートで説明する。図３の例では、通常制御として、ユーザーが設定した給湯温度４５℃と同じ沸き上げ温度４５℃を達成するためウォーターポンプ６での水流量を５Ｌ／ｍｉｎとし、圧縮機回転数６０００ｒｐｍで加熱能力を１０ｋｗとして瞬間給湯運転を行っている。   The operating state of the hot water supply apparatus in such operation switching control will be described with reference to the time chart of FIG. In the example of FIG. 3, as normal control, the water flow rate at the water pump 6 is set to 5 L / min in order to achieve the boiling temperature 45 ° C. which is the same as the hot water supply temperature 45 ° C. set by the user, and the heating capacity is 6000 rpm. The hot water supply operation is performed at 10 kw.

その状態から瞬間給湯運転が終了して貯湯運転に切り換えた場合、まず圧縮機１を減速させて冷媒吐出量を落とし、加熱能力を貯湯用の所定値５ｋｗまで落としている。その後、ウォーターポンプ６の回転数を増速させ、沸き上げ温度を貯湯用の所定値９０℃まで上げて貯湯運転を行っている。これにより、瞬間給湯運転が終了して貯湯運転へ運転モードが切り替ったような場合にも、ヒートポンプサイクルＲの変動を抑制してハンチングやオーバーシュートなく安定的にモード切替が行われるため、システムの信頼性を向上できる。   When the instantaneous hot water supply operation is finished from this state and the operation is switched to the hot water storage operation, the compressor 1 is first decelerated to reduce the refrigerant discharge amount, and the heating capacity is reduced to a predetermined value 5 kW for hot water storage. Thereafter, the number of revolutions of the water pump 6 is increased, and the boiling temperature is increased to a predetermined value 90 ° C. for hot water storage to perform hot water storage operation. As a result, even when the instantaneous hot water supply operation is finished and the operation mode is switched to the hot water storage operation, the change of the heat pump cycle R is suppressed and the mode switching is stably performed without hunting or overshoot. Can improve the reliability.

次に、本実施形態での特徴と、その効果についてまとめる。まず、圧縮機１、放熱器２、膨張弁３、蒸発器４によって形成されるヒートポンプサイクルＲを有し、蒸発器４にて外気から吸熱し放熱器２からの放熱によって給湯用水を加熱して湯とするヒートポンプユニット部１０Ａと、ヒートポンプユニット部１０Ａで加熱された湯を貯湯タンク７内に貯めると共に、給湯用として直接的あるいは間接的にユーザーの使用する給湯側へ出湯するタンクユニット部１０Ｂとを有し、ヒートポンプユニット部１０Ａによって沸き上げた湯を貯湯タンク７内に貯める貯湯運転と、ヒートポンプユニット部１０Ａによって沸き上げた湯を直接給湯側へ出湯する瞬間給湯運転とを行うヒートポンプ式給湯装置において、
瞬間給湯運転から貯湯運転への運転切り替えを行う際、所定の設定値に応じた加熱能力に変更した後、所定の設定値に応じた沸き上げ温度を達成させることを特徴としている。 Next, the features and effects of this embodiment will be summarized. First, it has a heat pump cycle R formed by the compressor 1, the radiator 2, the expansion valve 3, and the evaporator 4. The evaporator 4 absorbs heat from the outside air and heats the hot water supply water by radiating heat from the radiator 2. A heat pump unit 10A for hot water, and a tank unit 10B for storing hot water heated by the heat pump unit 10A in the hot water storage tank 7 and for discharging hot water directly or indirectly to the hot water used by the user. A heat pump type hot water supply apparatus that performs hot water storage operation in which hot water boiled by the heat pump unit 10A is stored in the hot water storage tank 7 and instantaneous hot water supply operation in which the hot water boiled by the heat pump unit 10A is directly discharged to the hot water supply side In
When switching from the instantaneous hot water supply operation to the hot water storage operation, the heating capacity according to the predetermined set value is changed, and then the boiling temperature according to the predetermined set value is achieved.

これによれば、ヒートポンプユニット部１０Ａの運転中に瞬間給湯運転から貯湯運転へ運転モードが切り替って沸き上げ温度の設定値が変更された場合、先ず貯湯運転での設定値に応じた加熱能力に変更し、その加熱能力で貯湯するための高い沸き上げ温度を確保する制御となるため、湯温のハンチングやサイクルのハンチングが発生するのを防ぐことができる。このように、沸き上げ温度の設定値が変更された場合、加熱能力の変更をした後に湯温の変更を順に行うことで、サイクルの性能と安定性とを確保するヒートポンプ式給湯装置とすることができる。   According to this, when the operation mode is switched from the instantaneous hot water supply operation to the hot water storage operation during the operation of the heat pump unit 10A and the set value of the boiling temperature is changed, first, the heating capacity according to the set value in the hot water storage operation Therefore, it is possible to prevent hot water temperature hunting and cycle hunting from occurring because the control is to secure a high boiling temperature for storing hot water with the heating capacity. Thus, when the set value of the boiling temperature is changed, a heat pump type hot water supply device that ensures cycle performance and stability by sequentially changing the hot water temperature after changing the heating capacity. Can do.

また、加熱能力の変更は、圧縮機１での冷媒吐出量を可変することによって行うようにしている。また、沸き上げ温度の変更は、放熱器２へ給湯用水を流通させるウォーターポンプ６での流量を可変することによって行うようにしている。これらによれば、加熱能力は圧縮機１の回転数のコントロール、沸き上げ温度はウォーターポンプ６の回転数のコントロールでそれぞれ個別に制御することにより、制御手段が容易となる。   Further, the heating capacity is changed by varying the refrigerant discharge amount in the compressor 1. Further, the boiling temperature is changed by changing the flow rate of the water pump 6 for circulating the hot water supply water to the radiator 2. According to these, the heating means is controlled individually by controlling the number of revolutions of the compressor 1 and the boiling temperature is individually controlled by controlling the number of revolutions of the water pump 6, thereby facilitating the control means.

また、ヒートポンプサイクルＲは、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界サイクルとしている。これによれば、超臨界サイクルは、貯湯時に利用される高温沸き上げ温度（例えば９０℃）と、瞬間給湯時に利用される低温沸き上げ温度（例えば４５℃）と、幅広い利用温度帯に対応することが可能となる。また、ヒートポンプサイクルＲに使用する冷媒は、二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒としている。これによれば、具体的に使用する冷媒として、二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒が実施容易である。 The heat pump cycle R is a supercritical cycle in which the pressure of the refrigerant is equal to or higher than the critical pressure. According to this, the supercritical cycle corresponds to a high temperature boiling temperature (eg, 90 ° C.) used during hot water storage, a low temperature boiling temperature (eg, 45 ° C.) used during instantaneous hot water supply, and a wide usage temperature range. It becomes possible. The refrigerant used for the heat pump cycle R is carbon dioxide (CO 2 ) refrigerant. According to this, as a refrigerant for specifically used, carbon dioxide (CO 2) refrigerant is easy to perform.

（第２実施形態）
上述した本発明の制御は、運転モードの連続的な切り替え時のみならず、停止状態からの起動運転に用いても、制御変動が少なく有効であるため、次に起動運転の例である本発明の第２実施形態（請求項２に対応）について添付した図４を用いて説明する。図４は、図１のヒートポンプ式給湯装置における貯湯運転開始時の制御の流れを示すフローチャートである。 (Second Embodiment)
Since the control of the present invention described above is effective not only when continuously switching the operation mode but also when used for the start-up operation from a stopped state, the present invention is an example of the start-up operation. The second embodiment (corresponding to claim 2) will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing a control flow at the start of hot water storage operation in the heat pump hot water supply apparatus of FIG.

まず、ステップＳ１１では貯湯運転開始の指令が有るか否かの判定を行っている。その判定結果がＮＯで、貯湯運転開始の指令がない間は通常の出湯待機状態を続行し、ステップＳ１１での判定結果がＹＥＳで貯湯運転開始の指令が入った場合にステップＳ１２へと進む。   First, in step S11, it is determined whether or not there is an instruction to start hot water storage operation. While the determination result is NO and there is no command to start hot water storage operation, the normal hot water standby state is continued. When the determination result in step S11 is YES and the command to start hot water storage operation is entered, the process proceeds to step S12.

ステップＳ１２では、予め設定された貯湯用加熱能力（例えば５ｋｗ）となるよう、圧縮量および水循環量を所定の出力とする。より具体的には、圧縮機１を所定の回転数で駆動させ、ウォーターポンプ６も予め設定された貯湯用沸き上げ温度（例えば９０℃）となるように所定の回転数で駆動させる。そしてまず、ステップＳ１３で貯湯用加熱能力に到達したか否かの判定を行う。   In step S12, the compression amount and the water circulation amount are set as predetermined outputs so as to have a preset hot water storage heating capacity (for example, 5 kW). More specifically, the compressor 1 is driven at a predetermined rotation speed, and the water pump 6 is also driven at a predetermined rotation speed so as to reach a preset hot water storage boiling temperature (for example, 90 ° C.). First, in step S13, it is determined whether or not the hot water storage heating capacity has been reached.

その判定結果がＮＯで、貯湯用加熱能力に到達していない間は到達するまでステップＳ１４で圧縮機１の回転数の変更を行い、ステップＳ１３での判定結果がＹＥＳで貯湯用加熱能力に到達した場合にステップＳ１５へと進む。ステップＳ１５では、貯湯用沸き上げ温度に到達したか否かの判定を行う。   If the determination result is NO and the hot water storage heating capacity is not reached, the rotation speed of the compressor 1 is changed in step S14 until the hot water storage heating capacity is reached, and the determination result in step S13 is YES and reaches the hot water storage heating capacity. If so, the process proceeds to step S15. In step S15, it is determined whether or not the hot water boiling temperature has been reached.

その判定結果がＮＯで、貯湯用沸き上げ温度に到達していない間は到達するまでステップＳ１６でウォーターポンプ６の回転数の変更を行うことで水循環量を変更し、ステップＳ１５での判定結果がＹＥＳで貯湯用沸き上げ温度に到達した場合にステップＳ１７へと進む。ステップＳ１７では、貯湯運転終了の指令が有るか否かの判定を行う。その判定結果がＮＯで、貯湯運転終了の指令がない間はステップＳ１６までの貯湯運転状態を続行し、ステップＳ１７での判定結果がＹＥＳで貯湯運転終了の指令が入った場合に終了し、通常の出湯待機状態となる。   If the determination result is NO and the boiling temperature for hot water storage has not been reached, the water circulation amount is changed by changing the number of revolutions of the water pump 6 in step S16 until the boiling temperature is reached, and the determination result in step S15 is If YES at step S17, the process proceeds to step S17. In step S17, it is determined whether or not there is a command to end the hot water storage operation. While the determination result is NO and there is no command to end the hot water storage operation, the hot water storage operation state up to step S16 is continued. When the determination result in step S17 is YES and the hot water storage operation end command is input, It becomes a hot water waiting state.

次に、前述した第１実施形態と異なる特徴部分を説明する。本実施形態では、圧縮機１、放熱器２、膨張弁３、蒸発器４によって形成されるヒートポンプサイクルＲを有し、蒸発器４にて外気から吸熱し放熱器２からの放熱によって給湯用水を加熱して湯とするヒートポンプユニット部１０Ａと、ヒートポンプユニット部１０Ａで加熱された湯を貯湯タンク７内に貯めると共に、給湯用として直接的あるいは間接的にユーザーの使用する給湯側へ出湯するタンクユニット部１０Ｂとを有し、ヒートポンプユニット部１０Ａによって沸き上げた湯を貯湯タンク７内に貯める貯湯運転と、ヒートポンプユニット部１０Ａによって沸き上げた湯を直接給湯側へ出湯する瞬間給湯運転とを行うヒートポンプ式給湯装置において、
貯湯運転を開始する際、所定の設定値に応じた加熱能力を達成させた後、所定の設定値に応じた沸き上げ温度を達成させるようにしている。 Next, features that are different from the first embodiment will be described. In this embodiment, it has a heat pump cycle R formed by the compressor 1, the radiator 2, the expansion valve 3, and the evaporator 4, absorbs heat from the outside air in the evaporator 4, and supplies hot water supply water by heat radiation from the radiator 2. Heat pump unit 10A for heating to hot water, and tank unit for storing hot water heated by heat pump unit 10A in hot water storage tank 7 and for discharging hot water directly or indirectly to the hot water used by the user A heat pump that has a hot water storage operation in which the hot water boiled by the heat pump unit 10A is stored in the hot water storage tank 7 and an instantaneous hot water supply operation in which the hot water boiled by the heat pump unit 10A is directly discharged to the hot water supply side. In the hot water supply system,
When the hot water storage operation is started, after the heating capacity corresponding to the predetermined set value is achieved, the boiling temperature corresponding to the predetermined set value is achieved.

これによれば、ヒートポンプユニット部１０Ａの停止状態から貯湯運転指令が入った場合、貯湯運転時に設定された沸き上げ能力が即座に得られ、貯湯タンク７への必要熱量に対する貯湯時間を短縮することができる。つまり、貯湯運転は瞬間給湯運転と異なり、決められた時間で貯湯タンク７への必要熱量を確保するためには貯湯熱量の確保が最優先となるため、このように起動からの加熱能力の立ち上がり時間を短縮して熱量確保を行うことで、貯湯時間の短縮が可能となる。なお、起動時の沸き上げ温度の低下分については、貯湯タンク内で平均化されるため、特に問題とはならない。   According to this, when a hot water storage operation command is input from the stopped state of the heat pump unit 10A, the boiling capacity set during the hot water storage operation can be obtained immediately, and the hot water storage time for the necessary heat amount to the hot water storage tank 7 can be shortened. Can do. That is, the hot water storage operation is different from the instantaneous hot water supply operation, and in order to secure the necessary heat amount to the hot water storage tank 7 in a predetermined time, securing the hot water storage amount is the highest priority. By shortening the time and securing the amount of heat, the hot water storage time can be shortened. In addition, about the fall of the boiling temperature at the time of starting, since it averages in a hot water storage tank, it does not become a problem in particular.

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態（請求項４に対応）について添付した図５〜７を用いて説明する。図５は、本発明の第３実施形態におけるヒートポンプ式給湯装置の全体構成を示す模式図であり、図６は、図５中の可変式エジェクタ３０の断面模式図である。そして図７は、図５のヒートポンプ式給湯装置における運転切り替え時の制御の流れを示すフローチャートである。 (Third embodiment)
Next, a third embodiment (corresponding to claim 4) of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a schematic diagram showing an overall configuration of a heat pump hot water supply apparatus according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the variable ejector 30 in FIG. FIG. 7 is a flowchart showing a flow of control at the time of operation switching in the heat pump type hot water supply apparatus of FIG.

まず、図１で示した前述の第１実施形態と、図５に示す本実施形態との異なる構成部分を説明する。本実施形態では、減圧手段として可変式エジェクタ（以下、エジェクタと略す）３０を用いている。   First, different components of the first embodiment shown in FIG. 1 and the present embodiment shown in FIG. 5 will be described. In the present embodiment, a variable ejector (hereinafter abbreviated as an ejector) 30 is used as the pressure reducing means.

このエジェクタ３０は、図６に示すように、放熱器２から流入する液相冷媒の通路面積を小さく絞って冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル部３０ａ、ノズル部３０ａの冷媒噴出口と連通するように配置されて蒸発器４から冷媒を吸引する冷媒吸引口３０ｂ、ノズル部３０ａおよび冷媒吸引口３０ｂの下流側に配置されてノズル部３０ａからの高速度の冷媒流と冷媒吸引口３０ｂからの吸引冷媒とを混合する混合部３０ｃ、および混合部３０ｃの下流側に配置されて冷媒流れを減速して冷媒圧力を上昇させる昇圧部を成すディフューザ部３０ｄを有している。   As shown in FIG. 6, the ejector 30 communicates with a nozzle 30a for reducing the passage area of the liquid refrigerant flowing from the radiator 2 to a small size and expanding the refrigerant in an isentropic manner, and with a refrigerant outlet of the nozzle 30a. The refrigerant suction port 30b that is disposed so as to suck the refrigerant from the evaporator 4, the nozzle portion 30a, and the refrigerant suction port 30b are disposed downstream of the refrigerant suction port 30b and the high-speed refrigerant flow from the nozzle portion 30a and the refrigerant suction port 30b. And a diffuser portion 30d which is disposed downstream of the mixing portion 30c and forms a pressure increasing portion which decelerates the refrigerant flow and increases the refrigerant pressure.

さらに、エジェクタ３０にはノズル部３０ａの冷媒通路面積を可変制御する通路面積調整機構３０ｅが設けられている。具体的に通路面積調整機構３０ｅは、ノズル部３０ａ内の通路長手方向に移動可能に配置されたニードル３０ｆと、ニードル３０ｆを移動させる駆動部３０ｇとから成っている。このニードル３０ｆの先端形状は細長く尖った形状になっており、ニードル３０ｆの根本部は駆動部３０ｇに連結され、この駆動部３０ｇの操作力にてニードル３０ｆがノズル部３０ａの通路に沿って移動する。   Further, the ejector 30 is provided with a passage area adjusting mechanism 30e that variably controls the refrigerant passage area of the nozzle portion 30a. Specifically, the passage area adjusting mechanism 30e includes a needle 30f disposed so as to be movable in the longitudinal direction of the passage in the nozzle portion 30a, and a drive portion 30g that moves the needle 30f. The tip of the needle 30f has an elongated and sharp shape, and the root of the needle 30f is connected to the drive unit 30g. The needle 30f moves along the passage of the nozzle unit 30a by the operating force of the drive unit 30g. To do.

そして、ニードル３０ｆの外周面とノズル部３０ａの最小通路部との間に形成される冷媒通路面積を変更するようになっている。なお、駆動部３０ｇとしては、ステッピングモータのようなモータアクチュエータ、あるいは電磁ソレノイド機構などであり、電気的に制御可能な駆動手段であれば他の駆動機構であっても良い。そして、通路面積調整機構３０ｅの駆動部３０ｇは、前述した制御部２０の制御信号によって制御される。なお、ディフューザ部３０ｄの下流側はアキュームレータ５に接続されている。減圧手段としては、このようなエジェクタ３０を用いても良い。   The refrigerant passage area formed between the outer peripheral surface of the needle 30f and the minimum passage portion of the nozzle portion 30a is changed. The drive unit 30g is a motor actuator such as a stepping motor or an electromagnetic solenoid mechanism, and may be another drive mechanism as long as it is an electrically controllable drive unit. And the drive part 30g of the passage area adjustment mechanism 30e is controlled by the control signal of the control part 20 mentioned above. The downstream side of the diffuser portion 30d is connected to the accumulator 5. Such an ejector 30 may be used as the decompression means.

次に、図２で示した前述のフローチャートと、図７に示す本実施形態でのフローチャートとは、ステップＳ３「圧縮機回転数変更」の部分を、ステップＳ３０として「減圧手段の絞り開度変更」に変えたことのみが異なる。このように、本実施形態では加熱能力の変更を、減圧手段としてのエジェクタ３０での絞り開度を変更して冷媒流量を可変することによって行っている。   Next, in the flowchart shown in FIG. 2 and the flowchart in the present embodiment shown in FIG. 7, the step S3 “Change compressor speed” is changed to Step S30 as “Change throttle opening of decompression means”. The only difference is that it has been changed. As described above, in this embodiment, the heating capacity is changed by changing the flow rate of the refrigerant by changing the throttle opening degree of the ejector 30 as the pressure reducing means.

これによれば、沸き上げ温度はウォーターポンプ６の回転数のコントロール、加熱能力はエジェクタ３０の絞り開度のコントロールでそれぞれ個別に制御することにより、制御手段が容易となる。また、減圧手段にて加熱能力を変更するため、圧縮機回転数を変更させることによる騒音の増減を抑制することができる。また、給湯装置全体としても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。もちろん、減圧手段としては第１実施形態で示した可変式膨張弁３を用いて、その絞り開度をコントロールする方法であっても良い。   According to this, by controlling the boiling temperature individually by controlling the number of rotations of the water pump 6 and heating capacity by controlling the throttle opening degree of the ejector 30, the control means becomes easy. Further, since the heating capacity is changed by the decompression means, it is possible to suppress an increase or decrease in noise caused by changing the compressor rotation speed. Moreover, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired also as the whole hot-water supply apparatus. Of course, the pressure reducing means may be a method of controlling the throttle opening using the variable expansion valve 3 shown in the first embodiment.

（その他の実施形態）
上述の各実施形態では、水循環量可変手段としてウォーターポンプを用いてその回転数を可変することによって水循環量を可変しているが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、水循環量可変手段として流量調節弁を用いてその弁開度を可変することによって水循環量を可変するものであっても良いし、それ以外の水循環量可変手段であっても良い。 (Other embodiments)
In each of the above-described embodiments, the water circulation amount is varied by varying the number of rotations using a water pump as the water circulation amount varying means, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the water circulation The amount of water circulation may be varied by varying the valve opening using a flow rate adjusting valve as the amount varying means, or other water circulation amount varying means.

本発明の第１実施形態におけるヒートポンプ式給湯装置の全体構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the whole structure of the heat pump type hot water supply apparatus in 1st Embodiment of this invention. 図１のヒートポンプ式給湯装置における運転切り替え時の制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of control at the time of the operation switching in the heat pump type hot water supply apparatus of FIG. 図２の運転切り替え制御における給湯装置の作動状態を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the operating state of the hot water supply apparatus in the operation switching control of FIG. 本発明の第２実施形態における貯湯運転開始時の制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of control at the time of the hot water storage operation start in 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態におけるヒートポンプ式給湯装置の全体構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the whole structure of the heat pump type hot-water supply apparatus in 3rd Embodiment of this invention. 図５中の可変式エジェクタ３０の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the variable ejector 30 in FIG. 図５のヒートポンプ式給湯装置における運転切り替え時の制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of control at the time of the operation switching in the heat pump type hot water supply apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１…圧縮機
２…放熱器（高圧側熱交換器）
３…可変式膨張弁（減圧手段）
４…蒸発器（低圧側熱交換器）
６…ウォーターポンプ（水循環量可変手段）
７…貯湯タンク（タンク）
１０Ａ…ヒートポンプユニット部
１０Ｂ…タンクユニット部
３０…可変式エジェクタ（減圧手段）
Ｒ…ヒートポンプサイクル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Compressor 2 ... Radiator (high-pressure side heat exchanger)
3 ... Variable expansion valve (pressure reduction means)
4. Evaporator (low pressure side heat exchanger)
6 ... Water pump (water circulation variable means)
7 ... Hot water storage tank (tank)
10A ... Heat pump unit 10B ... Tank unit 30 ... Variable ejector (pressure reduction means)
R ... Heat pump cycle

Claims (7)

圧縮機（１）、高圧側熱交換器（２）、減圧手段（３、３０）、低圧側熱交換器（４）によって形成されるヒートポンプサイクル（Ｒ）を有し、前記低圧側熱交換器（４）にて外気から吸熱し前記高圧側熱交換器（２）からの放熱によって給湯用水を加熱して湯とするヒートポンプユニット部（１０Ａ）と、
前記ヒートポンプユニット部（１０Ａ）で加熱された湯をタンク（７）内に貯めると共に、給湯用として直接的あるいは間接的にユーザーの使用する給湯側へ出湯するタンクユニット部（１０Ｂ）とを有し、
前記ヒートポンプユニット部（１０Ａ）によって沸き上げた湯を前記タンク（７）内に貯める貯湯運転と、
前記ヒートポンプユニット部（１０Ａ）によって沸き上げた湯を直接給湯側へ出湯する瞬間給湯運転とを行うヒートポンプ式給湯装置において、
前記瞬間給湯運転から前記貯湯運転への運転切り替えを行う際、所定の設定値に応じた加熱能力に変更した後、所定の設定値に応じた沸き上げ温度を達成させることを特徴としたヒートポンプ式給湯装置。 The low pressure side heat exchanger has a heat pump cycle (R) formed by a compressor (1), a high pressure side heat exchanger (2), a pressure reducing means (3, 30), and a low pressure side heat exchanger (4). A heat pump unit (10A) that absorbs heat from outside air in (4) and heats the hot water supply water by radiating heat from the high-pressure heat exchanger (2);
A tank unit (10B) for storing hot water heated by the heat pump unit (10A) in the tank (7) and for discharging hot water directly or indirectly to the hot water used by the user. ,
Hot water storage operation for storing hot water boiled by the heat pump unit (10A) in the tank (7);
In a heat pump type hot water supply apparatus that performs an instantaneous hot water supply operation in which hot water boiled by the heat pump unit (10A) is discharged directly to the hot water supply side,
When switching from the instantaneous hot water supply operation to the hot water storage operation, after changing to the heating capacity according to a predetermined set value, a heat pump type that achieves the boiling temperature according to the predetermined set value Hot water supply device. 圧縮機（１）、高圧側熱交換器（２）、減圧手段（３、３０）、低圧側熱交換器（４）によって形成されるヒートポンプサイクル（Ｒ）を有し、前記低圧側熱交換器（４）にて外気から吸熱し前記高圧側熱交換器（２）からの放熱によって給湯用水を加熱して湯とするヒートポンプユニット部（１０Ａ）と、
前記ヒートポンプユニット部（１０Ａ）で加熱された湯をタンク（７）内に貯めると共に、給湯用として直接的あるいは間接的にユーザーの使用する給湯側へ出湯するタンクユニット部（１０Ｂ）とを有し、
前記ヒートポンプユニット部（１０Ａ）によって沸き上げた湯を前記タンク（７）内に貯める貯湯運転と、
前記ヒートポンプユニット部（１０Ａ）によって沸き上げた湯を直接給湯側へ出湯する瞬間給湯運転とを行うヒートポンプ式給湯装置において、
前記貯湯運転を開始する際、所定の設定値に応じた加熱能力を達成させた後、所定の設定値に応じた沸き上げ温度を達成させることを特徴としたヒートポンプ式給湯装置。 The low pressure side heat exchanger has a heat pump cycle (R) formed by a compressor (1), a high pressure side heat exchanger (2), a pressure reducing means (3, 30), and a low pressure side heat exchanger (4). A heat pump unit (10A) that absorbs heat from outside air in (4) and heats the hot water supply water by radiating heat from the high-pressure heat exchanger (2);
A tank unit (10B) for storing hot water heated by the heat pump unit (10A) in the tank (7) and for discharging hot water directly or indirectly to the hot water used by the user. ,
Hot water storage operation for storing hot water boiled by the heat pump unit (10A) in the tank (7);
In a heat pump type hot water supply apparatus that performs an instantaneous hot water supply operation in which hot water boiled by the heat pump unit (10A) is discharged directly to the hot water supply side,
A heat pump type hot water supply apparatus that, when starting the hot water storage operation, achieves a boiling temperature according to a predetermined set value after achieving a heating capacity according to a predetermined set value. 前記加熱能力の変更は、前記圧縮機（１）での冷媒吐出量を可変することによって行うことを特徴とした請求項１または請求項２に記載のヒートポンプ式給湯装置。   The heat pump type hot water supply apparatus according to claim 1 or 2, wherein the heating capacity is changed by changing a refrigerant discharge amount in the compressor (1). 前記加熱能力の変更は、前記減圧手段（３、３０）での冷媒流量を可変することによって行うことを特徴とした請求項１または請求項２に記載のヒートポンプ式給湯装置。   The heat pump type hot water supply apparatus according to claim 1 or 2, wherein the heating capacity is changed by changing a refrigerant flow rate in the decompression means (3, 30). 前記沸き上げ温度の変更は、前記高圧側熱交換器（２）へ給湯用水を流通させる水循環量可変手段（６）での流量を可変することによって行うことを特徴とした請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載のヒートポンプ式給湯装置。   The said boiling temperature is changed by changing the flow rate in the water circulation amount variable means (6) for circulating hot water supply water to the high pressure side heat exchanger (2). The heat pump type hot water supply apparatus according to any one of 4. 前記ヒートポンプサイクル（Ｒ）は、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界サイクルであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項に記載のヒートポンプ式給湯装置。   The heat pump type hot water supply apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the heat pump cycle (R) is a supercritical cycle in which a refrigerant pressure becomes equal to or higher than a critical pressure. 前記ヒートポンプサイクル（Ｒ）に使用する冷媒は、二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒であることを特徴とする請求項６に記載のヒートポンプ式給湯装置。 The heat pump hot water supply apparatus according to claim 6, wherein the refrigerant used in the heat pump cycle (R) is a carbon dioxide (CO 2 ) refrigerant.
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