JP2009287794A - Heat pump type water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートポンプを用いて給湯用の液体を加熱し、その加熱された液体を貯湯タンクに貯えるヒートポンプ式給湯機に関するものである。 The present invention relates to a heat pump type hot water heater that heats a hot water supply liquid using a heat pump and stores the heated liquid in a hot water storage tank.
従来のヒートポンプ式給湯機は、貯湯タンク内の残湯量に応じてヒートポンプの加熱能力を可変する加熱能力可変手段を備え、残湯量が多いときは、加熱能力を小さくして運転音の低減を図っていた(例えば、特許文献1参照)。 Conventional heat pump type water heaters are equipped with heating capacity variable means that varies the heating capacity of the heat pump according to the amount of remaining hot water in the hot water storage tank, and when there is a large amount of remaining hot water, the heating capacity is reduced to reduce operating noise. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、上記のようなヒートポンプ式給湯機では、残湯量が多いときはいつも加熱能力を小さくしてしまい、外気温度の低い冬期においては、除霜運転直前の沸き上げ以外にも加熱能力を小さくしてしまうので、お湯を沸き上げる加熱能力が足らなくなり、湯切れを起こすという問題を有していた。また、外気温度の低い冬期にはヒートポンプユニットの空気熱交換器に霜が付着し、空気熱交換器を流れる風の流れが変化してヒートポンプの運転音が大きくなるという問題を有していた。 However, in the heat pump type water heater as described above, the heating capacity is always reduced when the amount of remaining hot water is large, and in the winter when the outside air temperature is low, the heating capacity is reduced other than the boiling immediately before the defrosting operation. As a result, the heating ability to boil hot water is insufficient, and there is a problem of running out of hot water. Further, in winter when the outside air temperature is low, frost adheres to the air heat exchanger of the heat pump unit, and there is a problem that the flow of the air flowing through the air heat exchanger changes and the operation sound of the heat pump increases.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、湯切れを防止し、かつヒートポンプの運転音を低減することができるヒートポンプ式給湯機を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a heat pump type water heater that can prevent hot water from running out and reduce the operation sound of the heat pump.
この発明に係るヒートポンプ式給湯機は、ヒートポンプを用いて給湯用の液体を加熱し、その加熱された液体を貯湯タンクに貯えるヒートポンプ式給湯機において、
外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記貯湯タンク内の残湯量を検出する残湯量検出手段と、ヒートポンプの加熱能力を可変する加熱能力可変手段とを備え、
前記加熱能力可変手段は、夜間時間帯の沸き上げ運転時には外気温度と前記貯湯タンク内の残湯量に応じて前記ヒートポンプの加熱能力を可変し、昼間時間帯の沸き上げ運転時には外気温度と前記貯湯タンク内の残湯量とは関係なく前記ヒートポンプの加熱能力を最大加熱能力に設定して動作させることを特徴としている。
The heat pump type water heater according to the present invention is a heat pump type water heater that heats a liquid for hot water supply using a heat pump and stores the heated liquid in a hot water storage tank.
An outside air temperature detecting means for detecting the outside air temperature, a remaining hot water amount detecting means for detecting the remaining hot water amount in the hot water storage tank, and a heating capacity variable means for varying the heating capacity of the heat pump,
The heating capacity variable means varies the heating capacity of the heat pump in accordance with the outside air temperature and the amount of remaining hot water in the hot water storage tank during the boiling operation at night time, and the outside air temperature and the hot water storage during the daytime heating operation. Regardless of the amount of hot water in the tank, the heating capacity of the heat pump is set to the maximum heating capacity and is operated.
本発明に係るヒートポンプ式給湯機によれば、夜間時間帯の沸き上げ時には外気温度と貯湯タンク内の残湯量に応じて前記ヒートポンプの加熱能力を可変し、昼間時間帯の沸き上げ時には外気温度と前記貯湯タンク内の残湯量とは関係なく前記ヒートポンプサイクルの加熱能力を最大加熱能力に設定して動作させることにより、外気温度が低く、残湯量が多いときには前記ヒートポンプの加熱能力を小さく設定して、前記ヒートポンプの運転音の低減を図り、湯切れを防止しながら、ヒートポンプの運転音を低減することができる。 According to the heat pump type water heater according to the present invention, the heating capacity of the heat pump is varied according to the outside air temperature and the amount of remaining hot water in the hot water storage tank at the time of boiling at night time, and the outside air temperature at the time of boiling at day time Regardless of the amount of remaining hot water in the hot water storage tank, the heating capacity of the heat pump cycle is set to the maximum heating capacity and operated to set the heating capacity of the heat pump small when the outside air temperature is low and the amount of remaining hot water is large. The operation sound of the heat pump can be reduced and the operation sound of the heat pump can be reduced while preventing hot water from running out.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1におけるヒートポンプ式給湯機の構成図、図2はこの発明の実施の形態1における制御のフローチャート、図3は昼間時間帯の沸き上げ開始温度と沸き上げ停止温度の関係を示す表である。
図1において、貯湯タンク1は加熱循環回路3で加熱手段であるヒートポンプユニット2と接続されている。ヒートポンプユニット2内には圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、空気熱交換器2d、アキュームレータを順次冷媒配管で接続したヒートポンプ回路とファン2a、霜取り温度センサ2b、外気温度センサ2cを備えている。
前記加熱循環回路3は貯湯タンク1の上下部をヒートポンプユニット2に接続し、貯湯タンク1の下部とヒートポンプユニット2とを接続している配管部分には循環ポンプ18が設けられ、貯湯タンク1の下部から取り出した水をヒートポンプユニット2内に導き、該ヒートポンプユニット2内で高温の湯に沸き上げて貯湯タンク1の上部に戻している。
前記貯湯タンク1の外周には異なる高さ位置で適当な間隔をもって第1〜第3の温度センサ4a〜4cが設けられているとともに、前記加熱循環回路3の貯湯タンク下部側にも第4の温度センサ4dが設けられ、第1〜第4の温度センサ4a〜4dは貯湯タンク1内の残湯量を検出する残湯量検出手段として機能し、その位置の湯の温度を検知する。貯湯タンク温度センサ5は貯湯タンク1の上部に設けられ、ヒートポンプユニット2によって加熱されて貯湯タンク1の上部に戻される湯の温度を検知する。混合手段である電動湯水混合弁6は、電動制御によって湯と水の混合率を変化させて適温の湯水を作り出す。
1 is a configuration diagram of a heat pump type water heater in
In FIG. 1, a hot
The
First to third temperature sensors 4a to 4c are provided on the outer circumference of the hot
一方、給湯管7は、一端を貯湯タンク1の上部に接続し、他端を電動湯水混合弁6の給湯口に接続し、貯湯タンク1内に貯湯された湯を電動湯水混合弁6に供給するための配管である。なお、前記貯湯タンク温度センサ5はこの給湯管7の近傍に位置して取り付けられている。
給水管9は、一端を水道管等の水源に接続され、給水管9に取り付けられ、水源水圧を減少させる減圧弁11を介して他端を貯湯タンク1の下部に接続されている。
給水バイパス管8は減圧弁11の下流の給水管9に一端が接続され、他端を電動湯水混合弁6の給水口に接続して水源の水を電動湯水混合弁6に供給する。
給水温度センサ17は給水バイパス管8を通る水の温度を検知する。混合給湯管10は一端を電動湯水混合弁6の混合湯出口に接続されており、他端を蛇口などの出湯口へ接続されている。貯湯タンク1の上部近傍の給湯管7には沸き上げ中に体積膨張した貯湯タンク1内の湯を逃がす(排出する)ための逃がし弁12が設けてある。水流検出手段13は混合給湯管10内を流れる流量を検出する。給湯用温度センサ14は電動湯水混合弁6による温度補正を行なうために混合給湯管10に取り付けられていて、前記混合給湯管10内を流れる湯水の温度を検知する。
On the other hand, one end of the hot
One end of the water supply pipe 9 is connected to a water source such as a water pipe, is attached to the water supply pipe 9, and the other end is connected to the lower part of the hot
One end of the water
The feed water temperature sensor 17 detects the temperature of water passing through the feed
制御装置となる制御部16は、リモコン15によって設定された給湯温度や沸き上げ温度、第1〜4の温度センサ4a〜4d、貯湯タンク温度センサ5、給湯用温度センサ14、水流検出手段13からの信号を受け取り、ヒートポンプユニット2、電動湯水混合弁6等を制御するとともに、夜間時間帯と昼間時間帯の判別も行い、第1〜4の温度センサ4a〜4dで検出される残湯量と外気温度センサ2cで検出される外気温度に応じて前記ヒートポンプユニット2の加熱能力を可変する加熱能力可変手段を備えている。
The control unit 16 serving as a control device includes a hot water supply temperature and a boiling temperature set by the
上記のように構成した実施の形態1の作用を図1によって説明する。
まず、水源から給水管9に送られた水は、減圧弁11を通り、減圧されて貯湯タンク1内に流入し、貯湯タンク1内を常に満水状態に維持する。この状態で、ヒートポンプユニット2による沸き上げ運転が行われる。
沸き上げ運転を行うと、貯湯タンク1内の水は循環ポンプ18の運転により、貯湯タンク1の下部から加熱循環回路3に取り出されてヒートポンプユニット2で熱交換し、リモコン15により設定された貯湯温度(例えば90℃)になるように加熱昇温されて貯湯タンク1の上部に戻される(図1中、矢印a)。
これにより、貯湯タンク1内には、その上部より90℃の湯が少量づつ貯湯されていく。
The operation of the first embodiment configured as described above will be described with reference to FIG.
First, the water sent from the water source to the water supply pipe 9 passes through the pressure reducing valve 11, is depressurized and flows into the hot
When the boiling operation is performed, the water in the hot
Thereby, in the hot
ヒートポンプユニット2による沸き上げは、第4の温度センサ4dの検出温度が一定温度(例えば70℃)以上になったら、貯湯タンク1が全量沸き上がったと判断して、終了する。このとき、ヒートポンプユニット2による沸き上げの加熱性能は、ヒートポンプユニット2に入る水の温度が低いときは、沸き上げの加熱効率が高いが、入る水の温度が高いときは沸き上げの加熱効率は低下する特性を持っている。 なお、貯湯によって膨張した貯湯タンク1内の湯は、逃し弁12から排出される。また、給湯により貯湯タンク1内の湯が減ってくると、第1〜3の温度センサ4a〜4cの検出温度によって再沸き上げ運転を行う。
例えば、夕飯の支度やお風呂の湯はり等、大量の湯をこれから必要とする17時から23時の時間帯に貯湯タンク1の中間位置にある第2の温度センサ4bの検出温度が44℃以下になったら、再沸き上げ運転を開始し、第3の温度センサ4cの検出温度が46℃以上になったら、再沸き上げ運転を停止する。
When the temperature detected by the
For example, the temperature detected by the second temperature sensor 4b at the intermediate position of the hot
蛇口等が開かれて給湯するときは、貯湯タンク1内に貯湯された湯と水源水はそれぞれ給湯管7と給水バイパス管8を通って電動湯水混合弁6に至り、ここで、混合給湯管10に取り付けた給湯用温度センサ14の検出温度が、リモコン15により設定された設定温度になるように、電動湯水混合弁6の湯と水の混合率が制御部16により制御される。この際、混合給湯管10に取り付けた水流検出手段13が混合給湯管10に湯水が流れているかどうかを検出して、湯水の流れ(例えば、流量1.5L/min以上)を検出すると、給湯用温度センサ14と貯湯タンク温度センサ5、給水温度センサ17の検出温度によって電動湯水混合弁6にフィードバック制御を開始する。
When the faucet or the like is opened to supply hot water, the hot water stored in the hot
ヒートポンプユニット2の除霜運転は、外気温度の低い冬の沸き上げ運転中に、空気熱交換器2dに霜が着き、ヒートポンプの加熱能力が低下することを防止するために行われる。沸き上げ運転中に霜取り温度センサ2bの検出温度が所定値(例えば−3℃)以下になったら除霜運転を開始し、霜取り温度センサ2bの検出温度が所定値(例えば5℃)以上になったら、除霜運転を停止する。
The defrosting operation of the
次に、図2のフローチャートによって、上記作用をより詳細に説明する。
ステップS1は、制御部16が通電時間帯を検出し、ステップS2で夜間時間帯であるか否かを判断する。夜間時間帯であれば、ステップS3へ進み、そうでなければ、ステップS8へ進む。ここで、夜間時間帯は23時〜7時とする。
Next, the above operation will be described in more detail with reference to the flowchart of FIG.
In step S1, the control unit 16 detects the energization time zone, and determines whether or not it is a night time zone in step S2. If it is a night time zone, the process proceeds to step S3, and if not, the process proceeds to step S8. Here, the night time zone is from 23:00 to 7:00.
ステップS3は、ヒートポンプユニット2に設けた外気温度センサ2cの検出温度が5℃以下かどうかを判断し、5℃以下であれば、ステップS4に進み、そうでなければ、ステップS8に進む。
外気温度が5℃以下というのは、ヒートポンプユニット2が沸き上げ運転中に除霜運転に入り易い温度であり、除霜運転直前の空気熱交換器2dには霜が付着してヒートポンプユニット2内のファン2aによる風の流れが変化して運転音が非常に大きくなる。
In step S3, it is determined whether or not the temperature detected by the outside
The outside air temperature of 5 ° C. or lower is a temperature at which the
ステップS4は、第1〜第4の温度センサ4a〜4dの検出温度から貯湯タンク1内の残湯量を検出する。
Step S4 detects the amount of remaining hot water in the hot
ステップS5は、制御部16が貯湯タンク1内の残湯量が所定値以下であるか否かを判断し、所定値以下であれば、ステップS6に進み、そうでなければ、ステップS7に進む。
例えば、貯湯タンク1の残湯量が150L以下か否かを検出する場合は、第2の温度センサ4bの検出温度が44℃以下になったときに、残湯量が150L以下と判断する。
In step S5, the control unit 16 determines whether or not the remaining hot water amount in the hot
For example, when detecting whether or not the remaining hot water amount in the hot
ステップS6は、制御部16がヒートポンプユニット2の加熱能力を大きく設定して、最大加熱能力6.0KWで運転し、ステップS7は、制御部16がヒートポンプユニット2の加熱能力を小さく設定して、加熱能力4.5KWで運転する。
因みに、ヒートポンプユニット2の運転音は最大加熱能力6.0KWでの除霜運転直前では49dB、加熱能力4.5KWでの除霜運転直前では47dBという測定結果となっている。
In step S6, the control unit 16 sets the heating capacity of the
Incidentally, the operation sound of the
ステップS9は、制御部16の指示で循環ポンプ18、ヒートポンプユニット2の加熱動作を開始し、貯湯タンク1上部より沸き上げる。そして、リモコン15で設定された沸き上げ設定温度に対する夜間時間帯の沸き上げ停止温度T1(例えば70℃)に第4の温度センサ4dの検出温度が達したか否かを判断し(ステップS10)、第4の温度センサ4dの検出温度が夜間時間帯の沸き上げ停止温度T1(例えば70℃)に達すれば、ヒートポンプユニット2の加熱動作を停止する(ステップS11)。
例えば、リモコン15の沸き上げ設定温度が90℃の場合、夜間時間帯の沸き上げ停止温度T1は70℃となる。ヒートポンプ方式による沸き上げ加熱性能は、ヒートポンプユニット2に入る水の温度が低いときは、沸き上げの加熱効率が高いが、入る水の温度が高いときは沸き上げの加熱効率は低下する特性を持っているため、沸き上げ設定温度より低い温度で沸き上げを停止させている。
In step S9, the heating operation of the
For example, when the boiling set temperature of the
ステップS8は、制御部16がヒートポンプユニット2の加熱能力を大きく設定して、最大加熱能力6.0KWで運転する。
即ち、昼間時間帯はヒートポンプユニット2の加熱能力を最大に設定して運転させて、湯切れ防止を図る。また、昼間時間帯は夜間時間帯に比べ、周囲に発生する音が多くヒートポンプ2の発生する音があまり気にならないため、最大加熱能力6.0KWでヒートポンプユニット2を運転させても問題はない。
In step S8, the control unit 16 sets the heating capacity of the
That is, during the daytime period, the heating capacity of the
ステップS12は、第1〜3の温度センサ4a〜4cの検出温度が昼間時間帯の沸き上げ開始温度T2に達したか否かを判断し、達していれば、制御部16の指示で循環ポンプ18、ヒートポンプユニット2が動作を開始し、貯湯タンク1上部より沸き上げる(ステップ13)。
ここで、本実施の形態1の場合は、図3に示すように、昼間時間帯の沸き上げ運転においては、時間帯により沸き上げ開始温度T2または沸き上げ開始温度T2を検出する温度センサを異ならせている。すなわち、7時〜9時の場合は、第3の温度センサ4cの検出温度が60℃以下になったら沸き上げを開始し、9時〜15時の場合は、第2の温度センサ4bの検出温度が44℃以下になったら沸き上げを開始し、15〜17時の場合は、第3の温度センサ4cの検出温度が44℃以下になったら沸き上げを開始し、17時〜23時の場合は、第2の温度センサ4bの検出温度が44℃以下になったら、沸き上げを開始するようにしている。
In step S12, it is determined whether or not the detected temperature of the first to third temperature sensors 4a to 4c has reached the boiling start temperature T2 in the daytime time zone. 18. The operation of the
Here, in the case of the first embodiment, as shown in FIG. 3, in the heating operation in the daytime time zone, the boiling start temperature T2 or the temperature sensor that detects the boiling start temperature T2 varies depending on the time zone. It is That is, in the case of 7 o'clock to 9 o'clock, boiling is started when the temperature detected by the third temperature sensor 4c becomes 60 ° C. or lower, and in the case of 9 o'clock to 15 o'clock, the detection of the second temperature sensor 4b is started. When the temperature becomes 44 ° C. or lower, boiling is started. In the case of 15 to 17 o'clock, the boiling starts when the temperature detected by the third temperature sensor 4c becomes 44 ° C. or lower, and from 17:00 to 23:00 In this case, when the temperature detected by the second temperature sensor 4b becomes 44 ° C. or lower, boiling is started.
ステップS14は、昼間時間帯の沸き上げ停止温度T3に第1〜4の温度センサ4a〜4dの検出温度が達したか否かを判断し、達していれば、ヒートポンプユニット2の加熱動作を停止する(ステップS15)。
ここで、本実施の形態1の場合は、図3に示すように、昼間時間帯の沸き上げ運転においても、時間帯により沸き上げ停止温度T3または沸き上げ停止温度を検出する温度センサを異ならせている。すなわち、7時〜9時の場合は、第3の温度センサ4cの検出温度が62℃以上になったら沸き上げを停止し、9時〜15時の場合は、第3の温度センサ4cの検出温度が46℃以上になったら沸き上げを停止し、15〜17時の場合は、第4の温度センサ4dの検出温度が46℃以上になったら沸き上げを停止し、17時〜23時の場合は、第3の温度センサ4cの検出温度が46℃以上になったら、沸き上げを停止するようにしている。
In step S14, it is determined whether or not the detected temperature of the first to fourth temperature sensors 4a to 4d has reached the boiling stop temperature T3 in the daytime period, and if it has reached, the heating operation of the
Here, in the case of the first embodiment, as shown in FIG. 3, even in the heating operation during the daytime period, the temperature sensor for detecting the boiling stop temperature T3 or the boiling stop temperature is varied depending on the time period. ing. That is, in the case of 7:00 to 9:00, the boiling is stopped when the detected temperature of the third temperature sensor 4c becomes 62 ° C. or higher, and in the case of 9:00 to 15:00, the detection of the third temperature sensor 4c is stopped. When the temperature reaches 46 ° C. or higher, the boiling is stopped. In the case of 15 to 17 o'clock, the boiling is stopped when the temperature detected by the
上記実施の形態1に示されるヒートポンプ式給湯機は、以上のように動作するため、夜間時間帯の沸き上げ運転時には外気温度と貯湯タンク1内の残湯量に応じてヒートポンプユニット2の加熱能力を可変し、外気温度が低く、残湯量が多いときには前記ヒートポンプユニット2の加熱能力を加熱能力を小さくして、前記ヒートポンプユニット2の運転音の低減を図り、昼間時間帯の沸き上げ運転時には外気温度や前記貯湯タンク1内の残湯量とは関係なく前記ヒートポンプユニット2の加熱能力を最大加熱能力に設定して動作させることにより、お湯を大量かつ短時間に使用された場合にも、湯切れを防止することができる。
Since the heat pump type water heater shown in the first embodiment operates as described above, the heating capacity of the
1 貯湯タンク
2 ヒートポンプユニット
2c 外気温度センサ
3 加熱循環回路
4a 第1の温度センサ
4b 第2の温度センサ
4c 第3の温度センサ
4d 第4の温度センサ
15 リモコン
16 制御部
18 循環ポンプ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
外気温度を検出する外気温度検出手段と、前記貯湯タンク内の残湯量を検出する残湯量検出手段と、ヒートポンプの加熱能力を可変する加熱能力可変手段とを備え、
前記加熱能力可変手段は、夜間時間帯の沸き上げ運転時には外気温度と前記貯湯タンク内の残湯量に応じて前記ヒートポンプの加熱能力を可変し、昼間時間帯の沸き上げ運転時には外気温度と前記貯湯タンク内の残湯量とは関係なく前記ヒートポンプの加熱能力を最大加熱能力に設定して動作させることを特徴とするヒートポンプ式給湯機。 In a heat pump type hot water heater that heats a liquid for hot water supply using a heat pump and stores the heated liquid in a hot water storage tank,
An outside air temperature detecting means for detecting the outside air temperature, a remaining hot water amount detecting means for detecting the remaining hot water amount in the hot water storage tank, and a heating capacity variable means for varying the heating capacity of the heat pump,
The heating capacity variable means varies the heating capacity of the heat pump in accordance with the outside air temperature and the amount of remaining hot water in the hot water storage tank during the boiling operation at night time, and the outside air temperature and the hot water storage during the daytime heating operation. A heat pump type hot water supply apparatus that operates by setting the heating capacity of the heat pump to a maximum heating capacity regardless of the amount of remaining hot water in the tank.
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