JP2009210201A - Heat pump type water heater - Google Patents
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Description
本発明は、貯湯タンクの湯水をヒートポンプで加熱するヒートポンプ式給湯装置に関する。 The present invention relates to a heat pump hot water supply apparatus that heats hot water in a hot water storage tank with a heat pump.
従来よりこの種のヒートポンプ式給湯装置においては、湯水を貯湯する貯湯タンクと、圧縮機、冷媒水熱交換器、減圧器、蒸発器を備え、前記貯湯タンク内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、前記ヒートポンプ式加熱手段の前記冷媒水熱交換器の水側と前記貯湯タンクとを循環可能に接続する循環ポンプを有したヒーポン循環回路と、前記貯湯タンクの湯水を給湯するための給湯管とを備えたものが知られている。(特許文献1) Conventionally, in this type of heat pump type hot water supply apparatus, a heat pump type heating means for heating hot water in the hot water storage tank, comprising a hot water storage tank for storing hot water, a compressor, a refrigerant water heat exchanger, a decompressor, and an evaporator. A heat pump circulation circuit having a circulation pump for circulatingly connecting the water side of the refrigerant water heat exchanger of the heat pump heating means and the hot water storage tank, and a hot water supply pipe for supplying hot water from the hot water storage tank The one with is known. (Patent Document 1)
また、給湯先までの高低差が大きく給湯圧力が不足する場合に、給湯管途中に給湯圧を加圧するための給湯加圧ポンプを設けた構成も知られている。(特許文献2)
しかし、これらのヒートポンプ式給湯装置においては、圧縮機と給湯加圧ポンプ、循環ポンプと給湯加圧ポンプ、圧縮機と循環ポンプのそれぞれが近接した周波数で運転している場合に、うなり現象が生じて低周波の騒音を発生させる可能性があった。 However, in these heat pump type hot water supply apparatuses, a beat phenomenon occurs when the compressor and the hot water supply pressure pump, the circulation pump and the hot water supply pressure pump, and the compressor and the circulation pump are operated at close frequencies. Could cause low frequency noise.
そこで、本発明は上記課題を解決するため、請求項1では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、圧縮機、冷媒水熱交換器、減圧器、蒸発器を備え、前記貯湯タンク内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、前記貯湯タンクの湯水を給湯するための給湯管と、この給湯管途中に設けられ、給湯水を加圧給湯する給湯加圧ポンプとを備えたヒートポンプ式給湯装置において、前記圧縮機の運転周波数と前記給湯加圧ポンプの運転周波数が近接したかどうかを判別する周波数判別手段を設け、この周波数判別手段が周波数が近接したと判別した場合、前記給湯加圧ポンプの運転周波数を所定の周波数分補正するようにした。 In order to solve the above problems, the present invention provides a hot water storage tank for storing hot water, a compressor, a refrigerant water heat exchanger, a decompressor, and an evaporator, and heats the hot water in the hot water storage tank. In a heat pump type hot water supply apparatus comprising a heat pump type heating means, a hot water supply pipe for supplying hot water in the hot water storage tank, and a hot water supply pressure pump provided in the middle of the hot water supply pipe for hot water supply. Frequency determining means for determining whether or not the operating frequency of the compressor and the operating frequency of the hot water pressurizing pump are close to each other, and when the frequency determining means determines that the frequencies are close to each other, The frequency is corrected by a predetermined frequency.
また、請求項2では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、圧縮機、冷媒水熱交換器、減圧器、蒸発器を備え、前記貯湯タンク内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、前記ヒートポンプ式加熱手段の前記冷媒水熱交換器の水側と前記貯湯タンクとを循環可能に接続する循環ポンプを有したヒーポン循環回路と、前記貯湯タンクの湯水を給湯するための給湯管と、この給湯管途中に設けられ、給湯水を加圧給湯する給湯加圧ポンプとを備えたヒートポンプ式給湯装置において、前記循環ポンプの運転周波数と前記給湯加圧ポンプの運転周波数が近接したかどうかを判別する周波数判別手段を設け、この周波数判別手段が周波数が近接したと判別した場合、前記給湯加圧ポンプの運転周波数を所定の周波数分補正するようにした。
Further, in
また、請求項3では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、圧縮機、冷媒水熱交換器、減圧器、蒸発器を備え、前記貯湯タンク内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、前記ヒートポンプ式加熱手段の前記冷媒水熱交換器の水側と前記貯湯タンクとを循環可能に接続する循環ポンプを有したヒーポン循環回路と、前記貯湯タンクの湯水を給湯するための給湯管とを備えたヒートポンプ式給湯装置において、前記圧縮機の運転周波数と前記循環ポンプの運転周波数が近接したかどうかを判別する周波数判別手段を設け、この周波数判別手段が周波数が近接したと判別した場合、前記圧縮機あるいは前記循環ポンプの何れか一方の運転周波数を所定の周波数分補正するようにした。
Further, in
また、請求項4、5、6では、請求項1のものにおいて、前記周波数判別手段を、前記圧縮機および前記給湯加圧ポンプの指示周波数を判別し、それぞれの指示周波数が近接したことを判別する構成、前記圧縮機および前記給湯加圧ポンプの運転周波数を検出し、それぞれの検出周波数が近接したことを判別する構成、あるいは、前記圧縮機または前記給湯加圧ポンプの何れかの指示周波数を判別し、それ以外の運転周波数を検出し、指示周波数と検出周波数が近接したことを判別する構成とした。
Further, in
また、請求項7、8、9では、請求項2のものにおいて、前記周波数判別手段を、前記循環ポンプおよび前記給湯加圧ポンプの指示周波数を判別し、それぞれの指示周波数が近接したことを判別する構成、前記循環ポンプおよび前記給湯加圧ポンプの運転周波数を検出し、それぞれの検出周波数が近接したことを判別する構成、あるいは、前記給湯加圧ポンプまたは前記循環ポンプの何れかの指示周波数を判別し、それ以外の運転周波数を検出し、指示周波数と検出周波数が近接したことを判別する構成とした。
Further, according to
また、請求項10、11、12では、請求項3のものにおいて、前記周波数判別手段を、前記圧縮機および前記循環ポンプの指示周波数を判別し、それぞれの指示周波数が近接したことを判別する構成、前記圧縮機および前記循環ポンプの運転周波数を検出し、それぞれの検出周波数が近接したことを判別する構成、あるいは、前記圧縮機または前記循環ポンプの何れかの指示周波数を判別し、それ以外の運転周波数を検出し、指示周波数と検出周波数が近接したことを判別する構成とした。
Further, in
このように運転周波数が近接してうなり現象が生じる可能性がある場合に、一方の運転周波数を所定の周波数分補正するので、うなり現象がなくなり低周波の振動の発生を抑制できる。 In this way, when there is a possibility that a beating phenomenon occurs due to the close proximity of the operating frequencies, the one operating frequency is corrected by a predetermined frequency, so the beating phenomenon is eliminated and the occurrence of low frequency vibrations can be suppressed.
次に、本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。
図1に示すように、1は湯水を貯湯する貯湯タンク、2は貯湯タンク1内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段、3は前記貯湯タンク1の下部に接続された加熱往き管4および前記貯湯タンク1の上部に接続された加熱戻り管5よりなるヒーポン循環回路、6は前記貯湯タンク1の下部に接続され貯湯タンク1に水を給水する給水管、7は前記貯湯タンク1の上部に接続され貯湯されている高温水を出湯する出湯管である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, 1 is a hot water storage tank for storing hot water, 2 is a heat pump heating means for heating hot water in the hot
8は給水管6から分岐された給水バイパス管、9は出湯管7からの湯と給水バイパス管8からの水を混合して給湯設定温度の湯とする混合弁、10は混合弁9で混合後の湯水を給湯栓11へ給湯するための給湯管、12は給湯管途中に設けられ、給湯温度を検出する給湯温度センサ、13は給水管6に設けられ、貯湯タンク1にかかる給水圧を減圧する減圧弁、14は貯湯タンク1内の湯水の加熱に伴う膨張水を逃がす逃がし弁、15は貯湯タンク1の側面上下にわたり複数設けられ、貯湯タンク1内の湯の温度を検出する貯湯温度センサである。
8 is a water supply bypass pipe branched from the
16は給湯管10途中に設けられ、給湯水を加圧給湯するための給湯加圧ポンプ、17は給湯加圧ポンプ16と給湯栓11との間に設けられ、配管内の圧力低下によって給湯栓11が開かれたことを検知するための給湯圧力センサである。
A hot water supply /
前記ヒートポンプ式加熱手段2は、冷媒を圧縮する圧縮機18と、高温高圧の冷媒と貯湯タンク1内の湯水とを熱交換する冷媒水熱交換器19と、冷媒水熱交換器19通過後の冷媒を減圧させる減圧器としての電子膨張弁20と、電子膨張弁20からの低温低圧の冷媒を蒸発させる蒸発器としての空気熱交換器21とを冷媒配管で環状に接続したヒートポンプサイクル22と、冷媒水熱交換器19の水側のヒーポン循環回路3途中に設けられて貯湯タンク1の湯水を循環させる循環ポンプ23とから構成されている。ここで、前記冷媒水熱交換器19は冷媒の流動方向と被加熱水の流動方向が対向する対向流式の熱交換器である。
The heat pump heating means 2 includes a
24は圧縮機18と冷媒水熱交換器19との間に設けられ、冷媒の吐出温度を検出する冷媒吐出温度センサ、25は冷媒水熱交換器19と電子膨張弁20との間に設けられ、冷媒の冷媒水熱交換器19からの流出温度を検出する流出温度センサ、26は空気熱交換器21の空気入口側に設けられ、外気温度を検出する外気温度センサ、27は冷媒水熱交換器19の水側の入水温度を検出する入水温度センサ、28は冷媒水熱交換器19の水側の沸き上げ温度を検出する沸き上げ温度センサである。
A refrigerant
29は各センサの出力を受けて各機器の作動を制御してヒートポンプ式給湯装置を運転させるマイクロコンピュータ等から成る制御手段で、過去の給湯量の最大値や平均値等の湯の使用実績を貯湯温度センサ12で検出する貯湯タンク2の残湯量および昼間の沸き増し運転の実績から推測し、翌日の給湯量の予測量を確保できるように目標沸き上げ温度を65℃から90℃の範囲で決定し、外気温度、目標沸き上げ温度や入水温度から予め記憶されたデータテーブルを参照して圧縮機18の運転周波数および循環ポンプ23の運転周波数を決定し、その運転周波数で運転されるよう制御して沸き上げ運転を行わせるものである。
29 is a control means composed of a microcomputer or the like that controls the operation of each device by receiving the output of each sensor and operates the heat pump type hot water supply apparatus. The actual usage of hot water such as the maximum value and the average value of the past hot water supply amount is shown. Estimated from the amount of remaining hot water in the hot
そして、給湯栓11が開かれると、制御手段29は、給湯圧力センサ17で給湯栓11が開かれたことを検知し、給湯加圧ポンプ16を所定の運転周波数で駆動する。そして、貯湯タンク1の下部の給水管6から市水が流入し、貯湯タンク1上部から深夜時間帯に沸き上げられて貯湯されている高温の湯が出湯管7へ出湯され、出湯管7からの高温の湯と給水バイパス管8からの市水とが混合弁9で混合される。ここで、制御手段29は、給湯温度センサ12で検出する混合後の給湯温度がリモートコントローラ(図示せず)等で設定された給湯設定温度になるように混合弁9の混合比率を調整し、給湯設定温度の湯が給湯栓11から高圧力で給湯されるようにしている。
When the hot-
30は前記制御手段29の一機能として設けられた周波数判別手段で、給湯加圧ポンプ16の運転周波数と圧縮機18の運転周波数と循環ポンプ23の運転周波数とをそれぞれ判別して、近接しているかどうかを判別するものである。
ここで、周波数判別手段30は、圧縮機18の運転周波数は、その時の運転条件(外気温度、目標沸き上げ温度、入水温度等)から制御手段29が予め記憶しているデータテーブルを参照して判別するようにし、循環ポンプ23の運転周波数は制御手段29が循環ポンプ23に対して指示している運転周波数を参照して判別し、給湯加圧ポンプ16の運転周波数は予め記憶している所定の運転周波数と判別するようにしている。
Here, the frequency discriminating means 30 refers to the data table stored in advance by the control means 29 based on the operating conditions at that time (outside air temperature, target boiling temperature, incoming water temperature, etc.). The operation frequency of the
そして、前記周波数判別手段30が給湯加圧ポンプ16の運転周波数と圧縮機18あるいは循環ポンプ23の運転周波数とが一致するあるいは所定の数ヘルツ以下の周波数差しかないと判別した場合は、前記制御手段29は給湯加圧ポンプ16の運転周波数を圧縮機18の運転周波数あるいは循環ポンプ23の運転周波数から離れるように所定の数ヘルツ以上の周波数分だけ補正して運転するようにしている。なお、周波数差が大きくなれば、うなり現象として認識し辛いため、実用上問題とならないものである。
When the frequency discriminating means 30 discriminates that the operating frequency of the hot water
このようにして、給湯加圧ポンプ16の運転周波数と圧縮機18あるいは循環ポンプ23の運転周波数とが近接した場合に、給湯加圧ポンプ16の運転周波数を圧縮機18あるいは循環ポンプ23の運転周波数から離れるように補正するので、うなり現象がなくなり低周波の振動の発生を抑制できる。このとき、圧縮機18あるいは循環ポンプ23の運転周波数は補正しないため、沸き上げ運転には影響を与えないようにすることが可能なものである。
Thus, when the operation frequency of the hot water
また、前記周波数判別手段30が圧縮機18の運転周波数と循環ポンプ23の運転周波数とが一致するあるいは所定の数ヘルツ以下の周波数差しかないと判別した場合は、前記制御手段29は圧縮機18あるいは循環ポンプ23の何れか一方の運転周波数を他方の運転周波数から離れるように所定の数ヘルツ以上の周波数分だけ補正して運転するようにしている。
When the frequency discriminating means 30 discriminates that the operating frequency of the
このようにして、圧縮機18の運転周波数と循環ポンプ23の運転周波数とが近接した場合に、圧縮機18あるいは循環ポンプ23の何れか一方の運転周波数を他方の運転周波数から離れるように補正するので、うなり現象がなくなり低周波の振動の発生を抑制できる。
In this way, when the operation frequency of the
ここで、前記周波数判別手段30は、給湯加圧ポンプ16、圧縮機18、循環ポンプ23の実際の運転周波数を検出して判別するようにしても良いし、例えば圧縮機18の運転周波数は前記のデータテーブルから判別し、循環ポンプ23の運転周波数は実際の運転周波数を検出して判別するように、何れかを指示周波数で判別し、他方を検出周波数で判別するように組み合わせて判別するようにしても良いものである。
Here, the frequency discriminating means 30 may be configured to detect and discriminate actual operating frequencies of the hot water
このように運転周波数が近接してうなり現象が生じる可能性がある場合に、一方の運転周波数を所定の周波数分補正するので、うなり現象がなくなり低周波の振動の発生を抑制し、耳障りな騒音を小さくできる。 In this way, when there is a possibility that a beating phenomenon may occur due to the close proximity of the operating frequency, one operating frequency is corrected by a predetermined frequency, so that the beating phenomenon disappears and the occurrence of low frequency vibrations is suppressed, and annoying noise is generated. Can be reduced.
なお、本発明は上記した一実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲で改変可能なもので、例えば、ヒートポンプ式給湯装置自体を貯湯タンクユニットとヒートポンプユニットと加圧ポンプユニットの複数に分割構成し、制御手段29も複数の制御手段に分割してもよいものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified without changing the gist. For example, the heat pump type hot water supply apparatus itself includes a hot water storage tank unit, a heat pump unit, and a pressure pump unit. The control means 29 may be divided into a plurality of control means.
1 貯湯タンク
2 ヒートポンプ式加熱手段
3 ヒーポン循環回路
4 給湯管
5 給湯加圧ポンプ
6 圧縮機
7 冷媒水熱交換器
8 電子膨張弁(減圧器)
9 空気熱交換器(蒸発器)
10 循環ポンプ
11 冷媒吐出温度センサ
12 周波数判別手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hot
9 Air heat exchanger (evaporator)
DESCRIPTION OF
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