JP2011185488A - Hot water supply device - Google Patents

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Yuji Horiuchi
雄次 堀内
Shinichi Sakamoto
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hot water supply device capable of properly controlling a flow rate of hot water/water circulated in a heat pump heat source machine in starting a heating operation of the heat pump heating machine by control of small processing burden. <P>SOLUTION: This hot water supply device includes a hot water storage tank (3), a heating means (7) for heating hot water/water in the hot water storage tank, a pump (P1) for circulating the hot water/water in the hot water storage tank to the heating means, a control means (10g) for controlling a draining amount of the pump so that the hot water/water flowing into the heating means reaches a target temperature, and a determining means (10f) for determining the draining amount of the pump on the basis of a value obtained by dividing a rated capacity of the heating means by temperature difference between a water temperature of the water flowing into the heating means, that is, the water temperature for allowing the heating means to exert the rated capacity and the target temperature, and the control means controls the draining amount of the pump in starting the heating operation of the heating means, to reach the draining amount determined by the determining means. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

ヒートポンプ熱源機により貯湯タンク内の湯水を加熱する給湯装置に関する。   The present invention relates to a hot water supply apparatus that heats hot water in a hot water storage tank by a heat pump heat source device.

給湯装置は、例えば、ヒートポンプ熱源機と貯湯タンクとを備えている。ヒートポンプ熱源機は、例えば、加熱用媒体を圧縮する圧縮器と、圧縮器で圧縮された媒体と貯湯タンクからの湯水との間で熱交換を行わせて湯水を加熱する熱交換器と、熱交換器から流出された媒体を減圧させる膨張弁と、膨張弁で減圧された媒体を蒸発させる蒸発器とを備えている。ヒートポンプ熱源機と貯湯タンクの間には、貯湯タンク内の湯水を熱交換器に循環させる配管が配設されており、その配管には、貯湯タンク内の湯水を熱交換器に送出するためのポンプが配設されている。この様な給湯装置としては、例えば特許文献1に示されるものが知られている。   The hot water supply device includes, for example, a heat pump heat source machine and a hot water storage tank. A heat pump heat source machine includes, for example, a compressor that compresses a heating medium, a heat exchanger that heats hot water by performing heat exchange between the medium compressed by the compressor and hot water from a hot water storage tank, and a heat An expansion valve that depressurizes the medium flowing out from the exchanger, and an evaporator that evaporates the medium depressurized by the expansion valve. A pipe for circulating hot water in the hot water storage tank to the heat exchanger is arranged between the heat pump heat source machine and the hot water storage tank, and the pipe is used to send hot water in the hot water storage tank to the heat exchanger. A pump is provided. As such a hot water supply device, for example, the one shown in Patent Document 1 is known.

特開2003−222396号公報JP 2003-222396 A

ヒートポンプ熱源機は、熱交換器において貯湯タンクからの湯水が加熱されて目標温度の湯になる様に加熱運転される。しかし、その加熱運転の開始時に熱交換器を循環する湯水の流量が適切でないと、その加熱運転の開始時から安定状態に至る過渡状態においてヒートポンプ熱源機内の冷媒経路(熱交換器、膨張弁および圧縮器を繋ぐ配管)内の圧力が過度に上昇するという現象や、熱交換器からの出湯する湯の温度がハンチング(即ち安定せずに振動)して目標温度にならないという現象が起こる。前者の現象が起こると、ヒートポンプ熱源機の加熱運転が停止されるという問題を招き、後者の現象が起こると、熱交換器で加熱された湯が目標温度に満たないため有効に使用されないという問題を招く。   The heat pump heat source machine is heated so that hot water from the hot water storage tank is heated in the heat exchanger to become hot water at a target temperature. However, if the flow rate of hot water circulating through the heat exchanger at the start of the heating operation is not appropriate, the refrigerant path (heat exchanger, expansion valve, and heat pump) in the transient state from the start of the heating operation to the stable state A phenomenon occurs in which the pressure in the piping connecting the compressors rises excessively, and the temperature of the hot water discharged from the heat exchanger does not reach the target temperature by hunting (ie, oscillating unstably). When the former phenomenon occurs, it causes the problem that the heating operation of the heat pump heat source machine is stopped, and when the latter phenomenon occurs, the hot water heated by the heat exchanger does not reach the target temperature and cannot be used effectively. Invite.

これらの問題を解決するには、ヒートポンプ熱源機の加熱運転の開始時において熱交換器を循環する湯水の流量を適切な流量(即ちヒートポンプ熱源機により加熱される湯水の温度がハンチングせず且つヒートポンプ熱源機内の冷媒経路の圧力が過度に上昇しない流量)に制御する必要がある。その際、その制御の処理負担が軽減される様に工夫される事が望ましい。   In order to solve these problems, the flow rate of the hot water circulating through the heat exchanger at the start of the heating operation of the heat pump heat source unit is set to an appropriate flow rate (that is, the temperature of the hot water heated by the heat pump heat source unit is not hunting and the heat pump It is necessary to control the flow rate so that the pressure of the refrigerant path in the heat source machine does not increase excessively. In that case, it is desirable to devise so as to reduce the processing load of the control.

この発明の課題は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、処理負担の少ない制御により、ヒートポンプ熱源機の加熱運転の開始時においてヒートポンプ熱源機に循環する湯水の流量を適切な流量に制御できる給湯装置を提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-described problems, and appropriately controls the flow rate of hot water circulating to the heat pump heat source device at the start of the heating operation of the heat pump heat source device by control with a small processing load. An object of the present invention is to provide a hot water supply device that can be controlled to a proper flow rate.

上記課題を解決する為に、本発明の第1の態様は、貯湯タンク(3)と、前記貯湯タンク内の湯水を冷凍サイクルによる熱交換により加熱する加熱手段(7)と、前記貯湯タンク内の湯水を前記加熱手段に循環させて前記貯湯タンク内に戻すポンプ(P1)と、前記加熱手段に流入する湯水が目標温度になって流出するように前記ポンプの排水量を制御する制御手段(10g)と、前記加熱手段の定格能力を、前記加熱手段に流入する水の水温であって前記加熱手段が前記定格能力を発揮する水温と前記目標温度との温度差で割って得られる値に基づいて、前記ポンプの排水量を決定する決定手段(10f)と、を備え、前記制御手段(10g)は、前記加熱手段の加熱運転の開始時の前記ポンプの排水量を、前記決定手段(10f)により決定された排水量となる様に制御するものである。 In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention includes a hot water storage tank (3), heating means (7) for heating hot water in the hot water storage tank by heat exchange by a refrigeration cycle, and the hot water storage tank. A pump (P1) for circulating hot water in the heating means and returning it into the hot water storage tank, and a control means (10g) for controlling the amount of drainage of the pump so that the hot water flowing into the heating means reaches a target temperature and flows out. ) And the value obtained by dividing the rated capacity of the heating means by the temperature difference between the target temperature and the water temperature of the water flowing into the heating means and the heating means exhibiting the rated capacity Determining means (10f) for determining the amount of drainage of the pump, and the control means (10g) determines the amount of drainage of the pump at the start of the heating operation of the heating means by the determining means (10f). And controls so as to be constant has been drained weight.

本発明の第2の態様は、第1の態様に記載の給湯装置であって、前記貯湯タンクに供給される供給水の水温を検出する水温検出手段(10c,10cB)を更に備え、前記決定手段(10f)は、前記加熱手段に流入する前記水の水温であって前記加熱手段が前記定格能力を発揮する水温として、前記水温検出手段により検出される前記供給水の前記水温を用いるものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the hot water supply apparatus according to the first aspect, further comprising water temperature detection means (10c, 10cB) for detecting the temperature of the supplied water supplied to the hot water storage tank. The means (10f) uses the water temperature of the supplied water detected by the water temperature detecting means as the water temperature at which the water flowing into the heating means and the heating means exhibits the rated capacity. is there.

本発明の第3の態様は、第2の態様に記載の給湯装置であって、前記水温検出手段(10c)は、外気温を検出する外気温検出手段(10i)と、前記外気温と前記供給水の前記水温との対応関係に基づいて、前記外気温検出手段により検出される外気温から前記供給水の前記水温を求める処理手段(10j)と、を備えるものである。   A third aspect of the present invention is the hot water supply apparatus according to the second aspect, wherein the water temperature detecting means (10c) includes an outside air temperature detecting means (10i) for detecting an outside air temperature, the outside air temperature, and the Processing means (10j) for obtaining the water temperature of the supplied water from the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting means based on the correspondence relationship with the water temperature of the supplied water.

本発明の第4の態様は、第3の態様に記載の給湯装置であって、前記加熱手段(7)には1個以上の温度センサ(7a)が配設され、前記外気温検出手段(10i)は、前記加熱手段が加熱運転を所定時間行っていない場合の前記1個以上の温度センサのいずれかまたは複数の検出値から外気温を求めるものである。   A fourth aspect of the present invention is the hot water supply apparatus according to the third aspect, wherein the heating means (7) is provided with one or more temperature sensors (7a), and the outside air temperature detecting means ( 10i) obtains the outside air temperature from one or a plurality of detected values of the one or more temperature sensors when the heating means has not performed the heating operation for a predetermined time.

本発明の第5の態様は、第2の態様に記載の給湯装置であって、前記水温検出手段(10cB)は、前記貯湯タンク(3)の下部に配設された温度センサ(T5)と、前記温度センサにより一定時間内に検出される温度のうちの最低温度を前記供給水の前記水温と決定する処理手段(10jB)と、を備えるものである。   A fifth aspect of the present invention is the hot water supply apparatus according to the second aspect, wherein the water temperature detection means (10cB) includes a temperature sensor (T5) disposed at a lower portion of the hot water storage tank (3). And a processing means (10jB) for determining the lowest temperature among the temperatures detected by the temperature sensor within a predetermined time as the water temperature of the supplied water.

本発明の第6の態様は、第1〜5の態様の何れかに記載の給湯装置であって、前記制御手段(10g)は、前記決定手段により決定された前記排水量に基づいて流量指示値を決定し、その流量指示値に基づいて前記加熱手段(7)の加熱運転の開始時の前記ポンプの排水量を制御し、前記流量指示値は、前記排水量の一次関数であるものである。   A sixth aspect of the present invention is the hot water supply apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the control means (10g) is a flow rate instruction value based on the amount of drainage determined by the determination means. And the amount of drainage of the pump at the start of the heating operation of the heating means (7) is controlled based on the flow rate instruction value, and the flow rate instruction value is a linear function of the drainage amount.

本発明の第7の態様は、第1〜6の態様の何れかに記載の給湯装置であって、前記加熱手段(7)は、加熱用媒体を圧縮する圧縮器(7b)と、前記圧縮器で圧縮された前記加熱用媒体と前記貯湯タンク(3)からの湯水との間で熱交換を行わせて前記湯水を前記加熱用媒体によって加熱する熱交換器(7c)と、前記熱交換器から流出した前記加熱用媒体を減圧させる膨張弁(7d)と、前記膨張弁で減圧された前記加熱用媒体を蒸発させる蒸発器(7e)と、を備えるものである。   A seventh aspect of the present invention is the hot water supply apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the heating means (7) includes a compressor (7b) for compressing a heating medium, and the compression. A heat exchanger (7c) for performing heat exchange between the heating medium compressed by a heater and hot water from the hot water storage tank (3) to heat the hot water with the heating medium, and the heat exchange An expansion valve (7d) for depressurizing the heating medium flowing out from the vessel, and an evaporator (7e) for evaporating the heating medium depressurized by the expansion valve.

本発明の第1の態様によれば、加熱手段の加熱運転の開始時において加熱手段を循環する湯水の流量を適切な流量(即ち加熱手段により加熱される湯水の温度がハンチングせず且つ加熱手段内の冷媒経路の圧力が過度に上昇しない流量)に制御できる。また適切な流量の計算に加熱手段の定格能力(即ち固定値)が使用されるので、計算の処理負担(即ち制御の負担)を軽減できる。   According to the first aspect of the present invention, the flow rate of the hot water circulating through the heating unit at the start of the heating operation of the heating unit is set to an appropriate flow rate (that is, the temperature of the hot water heated by the heating unit is not hunted and the heating unit is It is possible to control the flow rate so that the pressure of the refrigerant path inside does not increase excessively. Moreover, since the rated capacity (that is, a fixed value) of the heating means is used for calculation of an appropriate flow rate, the calculation processing load (that is, control load) can be reduced.

本発明の第2の態様によれば、供給水と同じ水温の水を加熱する際には加熱手段は定格能力を発揮するが、供給水の水温は環境条件(例えば外気温)に応じて変化する。供給水の水温を検出する水温検出手段を用いることで環境条件(例えば外気温)が変化しても、常にそのときの加熱手段が定格能力を発揮する水温を検出することが可能なので、環境条件(例えば外気温)の変化によらず、加熱手段の運転開始時にポンプの適切な排水量を決定することが可能となる。   According to the second aspect of the present invention, when heating water having the same water temperature as the supply water, the heating means exhibits the rated capacity, but the water temperature of the supply water changes according to environmental conditions (for example, outside air temperature). To do. Even if environmental conditions (for example, outside air temperature) change by using the water temperature detection means that detects the water temperature of the feed water, it is possible to always detect the water temperature at which the heating means at that time exhibits its rated capacity. It is possible to determine an appropriate amount of drainage of the pump at the start of operation of the heating means regardless of a change in (for example, the outside air temperature).

本発明の第3の態様によれば、供給水の水温は水道水の温度と同じとみなせるがこれは外気温と相関関係にある。そのため外気温検出手段によって検出した外気温によって容易に供給水の水温を検出できる。   According to the third aspect of the present invention, the water temperature of the feed water can be regarded as the same as the temperature of the tap water, but this is correlated with the outside air temperature. Therefore, it is possible to easily detect the temperature of the supplied water based on the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting means.

本発明の第4の態様によれば、加熱手段には加熱手段の制御用としてその内部または外周部に複数の温度センサが配設されている。加熱手段が運転を停止している場合において、その停止状態がある程度の時間継続しているのであれば、加熱手段を構成する要素(熱交換器、圧縮機、及び上述の温度センサなど)は周囲温度(一般に外気温)と平衡する。そのためそのときに検出された温度センサの検出値は外気温とみなすことができるので、その検出値を第3の態様の制御に利用することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the heating means is provided with a plurality of temperature sensors in the inside or the outer periphery thereof for controlling the heating means. If the heating means has stopped operating and the stopped state has continued for a certain period of time, the elements constituting the heating means (heat exchanger, compressor, temperature sensor described above, etc.) Equilibrium with temperature (generally outside temperature). Therefore, since the detected value of the temperature sensor detected at that time can be regarded as the outside air temperature, the detected value can be used for the control of the third mode.

本発明の第5の態様によれば、貯湯タンクの下部には供給水が溜まるので、貯湯タンクの下部に配設された温度センサ(即ち既存の温度センサ)を利用することで、安価に供給水の水温を検出できる。   According to the fifth aspect of the present invention, the supply water accumulates in the lower part of the hot water storage tank, so that it can be supplied at low cost by using the temperature sensor (ie, the existing temperature sensor) disposed in the lower part of the hot water storage tank. The water temperature can be detected.

本発明の第6の態様によれば、排水量の変動が線形的に反映する様に流量指示量を決定できる。   According to the sixth aspect of the present invention, the flow rate instruction amount can be determined so that the fluctuation of the drainage amount is linearly reflected.

本発明の第7の態様によれば、周知の技術を利用して冷凍サイクル熱交換式の加熱手段を構成できる。   According to the seventh aspect of the present invention, a refrigeration cycle heat exchange type heating means can be configured using a known technique.

第1および第2実施形態の給湯装置の構成概略図である。It is a block schematic diagram of the hot water supply apparatus of 1st and 2nd embodiment. 第1実施形態の制御装置の構成概略図である。It is a block schematic diagram of the control device of the first embodiment. 第2実施形態の制御装置の構成概略図である。It is a block schematic diagram of the control device of the second embodiment. 湯水と加熱用媒体の各々の温度とエンタルピの関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between each temperature and enthalpy of hot water and a heating medium. Δh/Δtがtw,inの上昇に対してほぼ一定であることを説明する図である。It is a figure explaining that (DELTA) h / (DELTA) t is substantially constant with respect to the raise of tw, in. Δh/Δtがtw,inの上昇に対してほぼ一定であることを説明する他の図である。It is another figure explaining that (DELTA) h / (DELTA) t is substantially constant with respect to the raise of tw, in. 外気温と供給水の水温の対応関係の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the correspondence of external temperature and the water temperature of supply water.

<第1実施形態>
この実施形態に係る給湯装置1は、図1の様に、貯湯タンク3と、ヒートポンプ熱源機(加熱手段)7と、制御装置10(図2)とを備えている。
<First Embodiment>
As shown in FIG. 1, the hot water supply apparatus 1 according to this embodiment includes a hot water storage tank 3, a heat pump heat source device (heating means) 7, and a control device 10 (FIG. 2).

貯湯タンク3は、例えば中空の円柱状に形成されている。貯湯タンク3の例えば側面には、貯湯タンク3内の湯(即ちヒートポンプ熱源機7により加熱された高温の湯)または湯水(即ち水または中低温の湯)の温度を検出する複数の温度センサT1〜T5が、貯湯タンク3の上部から下部へと互いに間隔を空けて配設されている。   The hot water storage tank 3 is formed in a hollow cylindrical shape, for example. For example, a side surface of the hot water storage tank 3 has a plurality of temperature sensors T1 for detecting the temperature of the hot water in the hot water storage tank 3 (that is, hot water heated by the heat pump heat source device 7) or hot water (that is, water or medium / low temperature hot water). ~ T5 are arranged at an interval from the upper part to the lower part of the hot water storage tank 3.

また貯湯タンク3の上部(例えば天井部)には出湯口3aが設けられており、その出湯口3aには、給湯管h1を介して例えばカラン等の給湯器(図示省略)が接続されている。また貯湯タンク3の下部(例えば底部)には給水口3bが設けられており、その給水口3bには、貯湯タンク3に供給水(例えば水道水)を供給するための給水管h2が接続されている。また貯湯タンク3の下部(例えば底部)には吐出口3cが設けられており、その吐出口3cには、ヒートポンプ熱源機7の流入口7gからの配管h3aが接続されている。また貯湯タンク3の上部(例えば上部の側面)には入湯口3dが設けられており、その入湯口3dには、ヒートポンプ熱源機7の出湯口7hからの配管h3bが接続されている。   A hot water outlet 3a is provided at the upper part (for example, the ceiling) of the hot water storage tank 3, and a hot water heater (not shown) such as a currant is connected to the hot water outlet 3a through a hot water supply pipe h1. . A water supply port 3b is provided at the lower part (for example, the bottom) of the hot water storage tank 3, and a water supply pipe h2 for supplying supply water (for example, tap water) to the hot water storage tank 3 is connected to the water supply port 3b. ing. A discharge port 3c is provided at the lower part (for example, the bottom) of the hot water storage tank 3, and a pipe h3a from the inlet 7g of the heat pump heat source unit 7 is connected to the discharge port 3c. A hot water inlet 3d is provided at the upper part (for example, the side surface of the upper part) of the hot water storage tank 3, and a pipe h3b from the hot water outlet 7h of the heat pump heat source unit 7 is connected to the hot water inlet 3d.

配管h3aには、吐出口3cから吐出される湯水をヒートポンプ熱源機7(より詳細には後述の熱交換器7c)に循環させるためのポンプP1が配設されている。尚、ポンプP1は、配管h3bに配設されてもよい。また配管h3bには、ヒートポンプ熱源機7の出湯口7hから出湯する湯の温度を検出する温度センサT6が配設されており、配管h3aには、ヒートポンプ熱源機7の流入口7gに流入する湯水の温度を検出する温度センサT7が配設されている。   The pipe h3a is provided with a pump P1 for circulating hot water discharged from the discharge port 3c to the heat pump heat source unit 7 (more specifically, a heat exchanger 7c described later). The pump P1 may be disposed in the pipe h3b. The pipe h3b is provided with a temperature sensor T6 for detecting the temperature of hot water discharged from the hot water outlet 7h of the heat pump heat source unit 7. The pipe h3a has hot water flowing into the inlet 7g of the heat pump heat source unit 7. A temperature sensor T7 for detecting the temperature of is provided.

ヒートポンプ熱源機7は、流入口7gから流入する湯水を冷凍サイクルによる熱交換により目標温度に加熱して出湯口7hから出湯するものである。ヒートポンプ熱源機7は、例えば、圧縮器7bと、熱交換器7cと、膨張弁7dと、蒸発器7eと、マフラ7fと、外気温を検出する1個以上(ここでは1個)の温度センサ7aとを備えている。   The heat pump heat source unit 7 heats hot water flowing in from the inflow port 7g to a target temperature by heat exchange by a refrigeration cycle and discharges the hot water from the hot water outlet 7h. The heat pump heat source unit 7 includes, for example, a compressor 7b, a heat exchanger 7c, an expansion valve 7d, an evaporator 7e, a muffler 7f, and one or more (here, one) temperature sensors that detect the outside air temperature. 7a.

蒸発器7eには、蒸発器7eの能力を調整するファン7gが配設されている。温度センサ7aは、ヒートポンプ熱源機7の内部または外周部に配設されている。尚、温度センサ7aが複数有る場合は、各温度センサ7aは、ヒートポンプ熱源機7の内部および/または外周部に分散して配設される。   The evaporator 7e is provided with a fan 7g for adjusting the capacity of the evaporator 7e. The temperature sensor 7 a is disposed inside or on the outer periphery of the heat pump heat source apparatus 7. In the case where there are a plurality of temperature sensors 7a, the temperature sensors 7a are distributed in the heat pump heat source unit 7 and / or the outer periphery thereof.

圧縮器7bと熱交換器7cの流入口7iとは、吐出管h4を介して互いに接続されている。また熱交換器7cの流出口7jと膨張弁7dとは、冷媒経路h5を介して互いに接続されている。また膨張弁7dと蒸発器7eとは、冷媒経路h6を介して互いに接続されている。また蒸発器7eとマフラ7fとは、冷媒経路h7を介して互いに接続されている。またマフラ7fと圧縮器7bとは、冷媒経路h8を介して互いに接続されている。尚、上述の通り、熱交換器7cの流入口7gは、配管h3aを介して貯湯タンク3cの吐出口3cに接続されており、熱交換器7cの出湯口7hは、配管h3bを介して貯湯タンク3cの入湯口3dに接続されている。   The compressor 7b and the inlet 7i of the heat exchanger 7c are connected to each other via a discharge pipe h4. The outlet 7j and the expansion valve 7d of the heat exchanger 7c are connected to each other via the refrigerant path h5. The expansion valve 7d and the evaporator 7e are connected to each other via the refrigerant path h6. The evaporator 7e and the muffler 7f are connected to each other via the refrigerant path h7. The muffler 7f and the compressor 7b are connected to each other via a refrigerant path h8. As described above, the inlet 7g of the heat exchanger 7c is connected to the discharge port 3c of the hot water storage tank 3c via the pipe h3a, and the hot water outlet 7h of the heat exchanger 7c is hot water stored via the pipe h3b. It is connected to the hot water inlet 3d of the tank 3c.

このヒートポンプ熱源機7では、圧縮器7bで、加熱用媒体(以降、媒体と呼ぶ)が圧縮されて高温にされる。そして熱交換器7cで、圧縮器7bからの高温の媒体が流入口7iから流入して流出口7jから流出すると共に、貯湯タンク3からの湯水が流入口7gから流入して出湯口7hから流出し、その際に当該媒体と当該湯水との間で熱交換が行われることで、当該湯水が当該媒体により加熱される。そして膨張弁7dで、熱交換器3の流出口7jからの媒体が膨張されて減圧され、蒸発器7eで、その減圧された媒体が周囲の熱を吸収して蒸発してマフラ7fに送出され、マフラ7fから圧縮器7bに送出される。このサイクルが繰り返されることで、熱交換器7cで、流入口7gから流入する湯水が目標温度に加熱されて出湯口7hから出湯される。尚この実施形態では、制御装置10によりポンプP1の排水量が調整されることで、目標温度が調整される。尚ここでは、周知技術のヒートポンプ熱源機が使用されている。   In the heat pump heat source device 7, the heating medium (hereinafter referred to as a medium) is compressed by the compressor 7b to be a high temperature. In the heat exchanger 7c, the hot medium from the compressor 7b flows in from the inlet 7i and flows out from the outlet 7j, and hot water from the hot water storage tank 3 flows in from the inlet 7g and flows out from the outlet 7h. At that time, the hot water is heated by the medium by performing heat exchange between the medium and the hot water. The expansion valve 7d expands and depressurizes the medium from the outlet 7j of the heat exchanger 3, and the evaporator 7e absorbs the surrounding heat and evaporates to be sent to the muffler 7f. The muffler 7f is sent to the compressor 7b. By repeating this cycle, the hot water flowing in from the inlet 7g is heated to the target temperature and discharged from the outlet 7h in the heat exchanger 7c. In this embodiment, the target temperature is adjusted by adjusting the drainage amount of the pump P1 by the control device 10. Here, a well-known heat pump heat source machine is used.

制御装置10は、図2の様に、残湯量検出部10aと、判定部10bと、水温検出部10cと、目標温度設定部10dと、定格能力設定部10eと、決定部(決定手段)10fと、制御部(制御手段)10gと、操作入力部10hとを備えている。   As shown in FIG. 2, the control device 10 includes a remaining hot water amount detection unit 10a, a determination unit 10b, a water temperature detection unit 10c, a target temperature setting unit 10d, a rated capacity setting unit 10e, and a determination unit (determination unit) 10f. And a control unit (control means) 10g and an operation input unit 10h.

残湯量検出部10aは、各温度センサT1〜T5の検出温度に基づいて貯湯タンク3内に貯湯される湯の量(残湯量)を検出する。例えば、残湯量検出部10は、各温度センサT1〜T3の検出温度が90℃の高温で各温度センサT4〜T5の検出温度が40℃の低温の場合は、貯湯タンク3の残湯量は貯湯タンク3の天井部から温度センサT3の位置までの量であると検出される。   The remaining hot water amount detection unit 10a detects the amount of hot water stored in the hot water storage tank 3 (remaining hot water amount) based on the detected temperatures of the temperature sensors T1 to T5. For example, when the detected temperature of each temperature sensor T1 to T3 is a high temperature of 90 ° C. and the detected temperature of each temperature sensor T4 to T5 is a low temperature of 40 ° C., the remaining hot water amount detection unit 10 It is detected that the amount is from the ceiling of the tank 3 to the position of the temperature sensor T3.

判定部10bは、残湯量検出部10aの検出結果に基づいて、貯湯タンク3の残湯量が起動残湯量以下であるか否か、および貯湯タンク3の残湯量が停止残湯量以上であるか否かを判定する。   Based on the detection result of the remaining hot water amount detection unit 10a, the determination unit 10b determines whether or not the remaining hot water amount in the hot water storage tank 3 is less than or equal to the activated remaining hot water amount, and whether or not the remaining hot water amount in the hot water storage tank 3 is greater than or equal to the stopped remaining hot water amount. Determine whether.

水温検出部10cは、例えば外気温に基づいて、貯湯タンク3に供給される供給水の水温を検出するものであり、外気温検出部(外気温検出手段)10iと、処理部(処理手段)10jとを備えている。   The water temperature detection unit 10c detects, for example, the temperature of the supplied water supplied to the hot water storage tank 3 based on the outside air temperature. The outside air temperature detection unit (outside air temperature detection unit) 10i and the processing unit (processing unit). 10j.

外気温検出部10iは、ヒートポンプ熱源機7が加熱運転を所定時間行っているか否かを判断し、ヒートポンプ熱源機7が加熱運転を所定時間行っていない場合において、例えば定期的に温度センサ7aの検出値を取得し、その最新の検出値を外気温とする。尚、温度センサ7aが複数有る場合は、それらの検出値から例えば平均値として外気温を求める。処理部10jは、外気温検出部10iにより求められた外気温から、外気温と供給水の水温との対応関係に基づいて供給水の水温を求める。前記対応関係は、例えば、対応表または演算式によって設定されている。図7は、外気温と供給水の水温との対応関係の一例を示したグラフである。   The outside air temperature detection unit 10i determines whether or not the heat pump heat source unit 7 has performed the heating operation for a predetermined time, and when the heat pump heat source unit 7 has not performed the heating operation for the predetermined time, for example, the temperature sensor 7a periodically A detected value is acquired, and the latest detected value is set as the outside air temperature. When there are a plurality of temperature sensors 7a, the outside air temperature is obtained as an average value from the detected values. The processing unit 10j obtains the water temperature of the supply water from the outside air temperature obtained by the outside air temperature detection unit 10i based on the correspondence between the outside air temperature and the water temperature of the feed water. The correspondence relationship is set by, for example, a correspondence table or an arithmetic expression. FIG. 7 is a graph showing an example of a correspondence relationship between the outside air temperature and the water temperature of the supply water.

目標温度設定部10dには、熱交換器7cの出湯口7iから出湯される湯の目標温度が設定されている。この目標温度は、例えば、操作入力部10hの操作により変更可能に設定されている。   In the target temperature setting unit 10d, a target temperature of hot water discharged from the hot water outlet 7i of the heat exchanger 7c is set. This target temperature is set to be changeable by operating the operation input unit 10h, for example.

定格能力設定部10eには、ヒートポンプ熱源機7の加熱能力の定格能力が例えば固定値として設定されている。尚、この給湯装置1では、ヒートポンプ熱源機7の流入口7gに流入する湯水の温度が供給管h2からの供給水(例えば水道水)の水温と同じである場合に、ヒートポンプ熱源機7が定格能力設定部10eに設定された定格能力を発揮する様に、ヒートポンプ熱源機7が設計されている。より詳細には、給水管h2からの供給水の水温は外気温の変化に応じて変化するが、ヒートポンプ熱源機7は、その外気温に応じた供給水の水温毎に定格能力を発揮する様に設計されているので、外気温およびそれに応じて供給水の水温が変化したとしてもヒートポンプ熱源機7の流入口7gに流入する湯水の温度が給水管h2からの供給水(例えば水道水)の水温と同じであれば定格能力を発揮する。   In the rated capacity setting unit 10e, the rated capacity of the heating capacity of the heat pump heat source machine 7 is set as a fixed value, for example. In this hot water supply device 1, when the temperature of hot water flowing into the inlet 7g of the heat pump heat source unit 7 is the same as the temperature of the supply water (for example, tap water) from the supply pipe h2, the heat pump heat source unit 7 is rated. The heat pump heat source unit 7 is designed so as to exhibit the rated capacity set in the capacity setting unit 10e. More specifically, the water temperature of the supply water from the water supply pipe h2 changes according to the change in the outside air temperature, but the heat pump heat source machine 7 seems to exhibit the rated capacity for each water temperature of the supply water according to the outside air temperature. Therefore, even if the outside air temperature and the temperature of the supply water change accordingly, the temperature of the hot water flowing into the inlet 7g of the heat pump heat source machine 7 is the same as that of the supply water (for example, tap water) from the water supply pipe h2. If it is the same as the water temperature, the rated capacity will be demonstrated.

決定部10fは、ヒートポンプ熱源機7の流入口7gに流入する湯水がヒートポンプ熱源機7により目標温度に加熱される場合の、その加熱運転の安定状態でのポンプP1の排水量gを決定する。後述の様に、排水量g(単位:l(リットル)/min)は、給水管h2から供給される供給水の水温Ti(単位:℃)、ヒートポンプ熱源機7の出湯口7hから出湯する湯の目標温度To(単位:℃)、ヒートポンプ熱源機7の加熱能力の定格能力Q(単位:W)および水の比熱Cp(例えば4200[J(ジュール)/l/℃])から、式1に基づいて求められる。従って決定部10dは、例えばヒートポンプ熱源機7の加熱運転の開始時において、水温検出部10cにより検出された供給水の水温Ti、目標温度設定部10dに設定された目標温度To、および定格能力設定部10eに設定された定格能力Qから、式1に基づいて排水量gを決定する。   The determination unit 10f determines the amount of drainage g of the pump P1 in a stable state of the heating operation when hot water flowing into the inlet 7g of the heat pump heat source unit 7 is heated to the target temperature by the heat pump heat source unit 7. As will be described later, the amount of discharged water g (unit: l (liter) / min) is the water temperature Ti (unit: ° C.) of the supply water supplied from the water supply pipe h2, and the hot water discharged from the outlet 7h of the heat pump heat source unit 7. From the target temperature To (unit: ° C.), the rated capacity Q (unit: W) of the heating capacity of the heat pump heat source unit 7 and the specific heat Cp of water (for example, 4200 [J (joule) / l / ° C.)) Is required. Therefore, the determination unit 10d, for example, at the start of the heating operation of the heat pump heat source device 7, the water temperature Ti of the supply water detected by the water temperature detection unit 10c, the target temperature To set in the target temperature setting unit 10d, and the rated capacity setting The drainage amount g is determined based on Equation 1 from the rated capacity Q set in the part 10e.

Figure 2011185488
Figure 2011185488

尚、式1中の「/」は除算であり、「*」は掛け算である。例えば、Ti=10[℃]、To=70[℃]、Q=4500[W]の場合は、g=1.07[l/min]となる。   In Equation 1, “/” is division and “*” is multiplication. For example, when Ti = 10 [° C.], To = 70 [° C.], and Q = 4500 [W], g = 1.07 [l / min].

制御部10gは、判定部10bの判定結果に基づいて貯湯タンク3内の湯水を加熱する。より詳細には、制御部10gは、判定部10bの判定の結果、貯湯タンク3の残湯量が起動残湯量以下である場合は、ヒートポンプ熱源機7およびポンプP1を作動させて貯湯タンク3内の湯水を加熱する。更により詳細には、制御部10gは、ヒートポンプ熱源機7を制御してヒートポンプ熱源機7の加熱運転を開始させると共に、式2に基づいて決定部10fにより決定された排水量gから流量指示値qを決定し、その流量指示値qに基づいてポンプP1を作動させる。   Control unit 10g heats the hot water in hot water storage tank 3 based on the determination result of determination unit 10b. More specifically, when the remaining hot water amount in the hot water storage tank 3 is equal to or less than the activated residual hot water amount as a result of determination by the determination unit 10b, the control unit 10g operates the heat pump heat source unit 7 and the pump P1 to Heat the hot water. More specifically, the control unit 10g controls the heat pump heat source unit 7 to start the heating operation of the heat pump heat source unit 7, and from the drainage amount g determined by the determination unit 10f based on Equation 2, the flow rate instruction value q And the pump P1 is operated based on the flow rate instruction value q.

Figure 2011185488
Figure 2011185488

例えば、a=1、b=0[l/min]、g=1.08[l/min]の場合は、q=1.08[l/min]となる。   For example, when a = 1, b = 0 [l / min], and g = 1.08 [l / min], q = 1.08 [l / min].

これにより、貯湯タンク3内の湯水が3e→P1→7c→3dと循環して熱交換器7cで加熱されることで、貯湯タンク3内の湯水が目標温度に加熱される。その際、貯湯タンク3内の湯水の加熱運転の開始時から、ポンプP1が加熱運転の安定状態での排水量gで作動される。   Thus, the hot water in the hot water storage tank 3 is circulated in the order of 3e → P1 → 7c → 3d and heated by the heat exchanger 7c, whereby the hot water in the hot water storage tank 3 is heated to the target temperature. At that time, from the start of the heating operation of the hot water in the hot water storage tank 3, the pump P1 is operated with a drainage amount g in a stable state of the heating operation.

また制御部10gは、ヒートポンプ熱源機7の加熱運転の開始時から一定時間経過した後は、温度センサT6の検出値に基づいて、出湯口7hから出湯する湯の温度が目標温度になる様にポンプP1の排出量をフィードバック制御する。即ち制御部10gは、温度センサT6の検出値が目標温度よりも高い場合はポンプP1の排出量を増加させ、温度センサT6の検出値が目標温度よりも低い場合はポンプP1の排出量を低減させる。   In addition, after a certain time has elapsed from the start of the heating operation of the heat pump heat source unit 7, the control unit 10g is configured so that the temperature of the hot water discharged from the hot water outlet 7h becomes the target temperature based on the detection value of the temperature sensor T6. The discharge amount of the pump P1 is feedback-controlled. That is, the control unit 10g increases the discharge amount of the pump P1 when the detection value of the temperature sensor T6 is higher than the target temperature, and reduces the discharge amount of the pump P1 when the detection value of the temperature sensor T6 is lower than the target temperature. Let

また制御部10gは、外気温の変化に対し、ヒートポンプ熱源機7の加熱能力が一定に保たれる様に、ヒートポンプ熱源機7を制御する。より詳細には、外気温が低いほどヒートポンプ熱源機7の加熱能力は低下するので、制御部10gは、温度センサ7aの検出値が低いほど圧縮器7bの運転周波数をより高くし、温度センサ7aの検出値が高いほど圧縮器7bの運転周波数をより低くして、ヒートポンプ熱源機7の加熱能力を一定に保つ。   Moreover, the control part 10g controls the heat pump heat source unit 7 so that the heating capability of the heat pump heat source unit 7 is kept constant with respect to changes in the outside air temperature. More specifically, since the heating capability of the heat pump heat source device 7 decreases as the outside air temperature decreases, the control unit 10g increases the operating frequency of the compressor 7b as the detection value of the temperature sensor 7a decreases, and the temperature sensor 7a. The higher the detected value is, the lower the operating frequency of the compressor 7b is, and the heating capacity of the heat pump heat source unit 7 is kept constant.

また制御部10gは、貯湯タンク3の残湯量が停止残湯量以上である場合は、ヒートポンプ熱源機7およびポンプP1を停止させて貯湯タンク3内の湯水の加熱を止める。   In addition, when the remaining hot water amount in the hot water storage tank 3 is equal to or greater than the stopped remaining hot water amount, the control unit 10g stops the heat pump heat source unit 7 and the pump P1 to stop heating the hot water in the hot water storage tank 3.

この実施形態では、上記の通り、ヒートポンプ熱源機7の加熱運転の開始時において、ポンプP1は、ヒートポンプ熱源機7の加熱運転の安定状態でのポンプP1の排水量で作動されるがその理由、およびヒートポンプ熱源機7の加熱運転の安定状態でのポンプP1の排水量gが式1(即ちヒートポンプ熱源機7の定格能力、貯湯タンク3に供給される供給水(水道水)の温度、およびヒートポンプ熱源機7の出湯口7hから出湯する湯の目標温度)を用いて求まる理由は、下記の通りである。   In this embodiment, as described above, at the start of the heating operation of the heat pump heat source unit 7, the pump P1 is operated with the amount of drainage of the pump P1 in the stable state of the heating operation of the heat pump heat source unit 7. The amount of drainage g of the pump P1 in a stable state of the heating operation of the heat pump heat source unit 7 is expressed by Equation 1 (that is, the rated capacity of the heat pump heat source unit 7, the temperature of the supply water (tap water) supplied to the hot water storage tank 3, and the heat pump heat source unit). The reason why it is obtained using the target temperature of hot water discharged from the 7 hot water outlet 7h is as follows.

ヒートポンプ熱源機7は加熱運転を開始してから過渡状態を経て安定状態になった後はフィードバック制御によりその安定状態が保たれるが、ヒートポンプ熱源機7が加熱運転を開始するときに、制御部10gからポンプP1に最初に与えられる流量指示値q(即ちヒートポンプ熱源機7の加熱運転の開始時のポンプP1の排水量)が適切でなければ、ヒートポンプ熱源機7の加熱運転が安定状態に遷移する過程での過渡状態において、ヒートポンプ熱源機7内の冷媒経路の圧力が過度に上昇したり、ヒートポンプ熱源機7から流出する湯の温度が不安定になるといった現象が起こる。   The heat pump heat source unit 7 is maintained in a stable state by feedback control after it has been in a stable state after starting the heating operation, but when the heat pump heat source unit 7 starts the heating operation, the control unit If the flow rate instruction value q (that is, the amount of drainage of the pump P1 at the start of the heating operation of the heat pump heat source device 7) initially given from 10 g to the pump P1 is not appropriate, the heating operation of the heat pump heat source device 7 transitions to a stable state. In a transient state in the process, a phenomenon occurs in which the pressure of the refrigerant path in the heat pump heat source unit 7 increases excessively or the temperature of hot water flowing out of the heat pump heat source unit 7 becomes unstable.

しかし、ヒートポンプ熱源機7の加熱運転を開始するときに、ポンプP1に最初に指示する流量指示値qに加熱運転の安定時の値を与えることができれば(即ちポンプP1を加熱運転の安定時のポンプP1の排水量で作動させることができれば)、その安定時の流量指示値qは過渡状態を経て最終的に到達する安定時の流量指示値qであるから、過渡状態において冷媒経路内の圧力が過度に上昇したり、ヒートポンプ熱源機7の出湯口7hから流出する湯の温度が不安定になるといった現象が起こることを防止できる。   However, when the heating operation of the heat pump heat source apparatus 7 is started, if the value at the time of stable heating operation can be given to the flow rate instruction value q first instructed to the pump P1 (that is, the pump P1 is stable when the heating operation is stable). If the pump P1 can be operated with the drainage amount), the stable flow rate instruction value q is the stable flow rate instruction value q finally reached through the transient state, and therefore the pressure in the refrigerant path in the transient state is It is possible to prevent a phenomenon in which the temperature rises excessively or the temperature of hot water flowing out from the outlet 7h of the heat pump heat source device 7 becomes unstable.

ここで安定時の流量指示値(即ち安定時のポンプP1の排水量=安定時のヒートポンプ熱源機7を循環する流量)は、安定時のヒートポンプ熱源機7の加熱能力、ヒートポンプ熱源機7の出湯口7hから流出する湯の温度とヒートポンプ熱源機7の流入口7gに流入する湯水の温度との温度差、および水の比熱によって算出することが可能である。しかし、水の比熱(この比熱は物性によりほぼ固定値)、ヒートポンプ熱源機7の出湯口7hから流出する湯の温度(この温度は目標温度に制御されるので安定時は固定値)以外のヒートポンプ熱源機7の加熱能力、およびヒートポンプ熱源機7の流入口7gに流入する湯水の温度は、変動値であり且つパラメータとして独立でない(例えばヒートポンプ熱源機7の流入口7gに流入する湯水の温度によって加熱能力も変化する)ため、安定時の流量指示値(即ち安定時のポンプP1の排水量)の推定処理が煩雑であり、またその推定処理に負担がかかることになる。   Here, the flow rate indication value at the time of stability (that is, the amount of drainage of the pump P1 at the time of stability = the flow rate circulating through the heat pump heat source device 7 at the time of stability) is the heating capacity of the heat pump heat source device 7 at the time of stability. It can be calculated by the temperature difference between the temperature of hot water flowing out from 7h and the temperature of hot water flowing into the inlet 7g of the heat pump heat source unit 7 and the specific heat of water. However, heat pumps other than the specific heat of water (this specific heat is a substantially fixed value due to physical properties) and the temperature of hot water flowing out from the outlet 7h of the heat pump heat source unit 7 (this temperature is controlled to the target temperature, so it is a fixed value when stable). The heating capacity of the heat source unit 7 and the temperature of the hot water flowing into the inlet 7g of the heat pump heat source unit 7 are variable values and are not independent as parameters (for example, depending on the temperature of the hot water flowing into the inlet 7g of the heat pump heat source unit 7 Therefore, the process of estimating the flow rate instruction value at the time of stability (that is, the amount of drainage of the pump P1 at the time of stability) is complicated, and the estimation process is burdened.

他方、冷凍サイクルを用いて加熱するこの種の給湯装置1は、その性質上、ヒートポンプ熱源機7の流入口7gに流入する湯水の温度が上昇したときに、ヒートポンプ熱源機7の加熱能力は減少するが、ヒートポンプ熱源機7を循環する湯水の流量はほぼ変わらないという特徴を持つ。つまり、ヒートポンプ熱源機7の流入口7gに定格能力の加熱能力を発揮させる温度の湯水が流入してヒートポンプ熱源機7が定格能力で運転している状態でのヒートポンプ熱源機7を循環する湯水の流量は、その状態から、ヒートポンプ熱源機7の流入口7gに流入する湯水の温度が上昇し加熱能力が減少したとしても、ほとんど変化しない。   On the other hand, this type of hot water supply device 1 that uses a refrigeration cycle heats the heat pump heat source device 7 when the temperature of the hot water flowing into the inlet 7g of the heat pump heat source device 7 rises due to its nature. However, the flow rate of the hot water circulating through the heat pump heat source unit 7 has a characteristic that it does not change substantially. That is, the hot water circulating at the heat pump heat source unit 7 in a state where the hot pump water having a temperature that exhibits the heating capability of the rated capability flows into the inlet 7g of the heat pump heat source unit 7 and the heat pump heat source unit 7 is operating at the rated capability. Even if the temperature of the hot water flowing into the inlet 7g of the heat pump heat source apparatus 7 rises from that state and the heating capacity decreases, the flow rate hardly changes.

尚、上記の特徴は、下記の考察から把握できる。即ち熱交換器7cにおいて、流入口7gから流入して出湯口7hから流出する湯水と、流入口7iから流入して流出口7jから出流する加熱用媒体との間で熱交換が行われた場合、湯水が得る熱量Q1と加熱用媒体が失う熱量Q2はそれぞれ式3,式4で与えられる。   The above characteristics can be understood from the following consideration. That is, in the heat exchanger 7c, heat exchange was performed between the hot water flowing in from the inlet 7g and flowing out from the outlet 7h and the heating medium flowing in from the inlet 7i and discharged from the outlet 7j. In this case, the amount of heat Q1 obtained by the hot water and the amount of heat Q2 lost by the heating medium are given by Equation 3 and Equation 4, respectively.

Figure 2011185488
Figure 2011185488

尚、式3中のgwは、湯水の流量であり、cpは、水の比熱であり、Δtは、湯水の流入口7gへの流入時の温度tw,inと出湯口7hからの流出時の温度tw,outとの温度差(tw,out−tw,in)である。また式4中のgrは、加熱用媒体の流量であり、Δhは、加熱用媒体の流入口7iへの流入時のエンタルピhinと流出口7jからの流出時のエンタルピhoutとの差(hin−hout)である。   In Equation 3, gw is the flow rate of hot water, cp is the specific heat of water, and Δt is the temperature tw, in when flowing into the inflow port 7g of hot water and when flowing out from the outlet port 7h. It is a temperature difference (tw, out-tw, in) from the temperature tw, out. In Equation 4, gr is the flow rate of the heating medium, and Δh is the difference between the enthalpy hin when the heating medium flows into the inlet 7i and the enthalpy hout when it flows out from the outlet 7j (hin− hout).

各熱量Q1,Q2は互いに等しく(即ちQ1=Q2)、この関係から式5が得られる。grが一定の場合を考えると、式5から式6の関係(即ちgrがΔh/Δtに比例するという関係)が得られる。   The respective heat quantities Q1 and Q2 are equal to each other (that is, Q1 = Q2), and Expression 5 is obtained from this relationship. Considering the case where gr is constant, the relationship of Equation 5 to Equation 6 (that is, the relationship that gr is proportional to Δh / Δt) is obtained.

Figure 2011185488
Figure 2011185488

通常、流出口7jから流出する加熱用媒体(即ち熱交換後の加熱用媒体)の温度tr,outは、流入口7gに流入する湯水(即ち熱交換前の湯水)の温度tw,inよりも高い。そのため、図4の様に、流入口7gに流入する湯水の温度tw,inが上昇すると(即ちΔtが小さくなると)、流出口7jから流出する加熱用媒体の温度tr,outも上昇し、これにより流出口7jから流出する加熱用媒体のエンタルピhoutも上昇する(即ちΔhが小さくなる)。その際(即ちtw,inの上昇の際)、ΔhとΔtとはほぼ同じ割合で変化する(即ちΔh/Δtはほぼ一定になる)という特性がある。この特性は、例えば図5および図6から把握できる。   Usually, the temperature tr, out of the heating medium flowing out from the outlet 7j (that is, the heating medium after heat exchange) is higher than the temperature tw, in of hot water flowing into the inlet 7g (that is, hot water before heat exchange). high. Therefore, as shown in FIG. 4, when the temperature tw, in flowing into the inlet 7g rises (that is, when Δt decreases), the temperature tr, out of the heating medium flowing out from the outlet 7j also rises. As a result, the enthalpy hout of the heating medium flowing out from the outlet 7j also increases (that is, Δh becomes smaller). At that time (that is, when tw, in rises), Δh and Δt change at substantially the same rate (that is, Δh / Δt becomes substantially constant). This characteristic can be understood from FIGS. 5 and 6, for example.

尚、図5は、例えばJRA4050(日本冷凍空調工業会標準規則「家庭用ヒートポンプ給湯機」)の性能測定基準条件tw,in、tw,out、tr,out、Δt、Δh、Δh/Δtの値を示している。tw,in=9℃の場合のΔh/Δhを基準とした場合のtw,inの各値の場合のΔh/Δhの比率である。図6は、中間期において目標温度65℃で湯水を加熱した場合のtw,in、tw,out、tr,out、Δt、Δh、Δh/Δtの値を示している。図5および図6から、tw,inの上昇に対してΔh/Δtがほぼ一定である事が分かる。   FIG. 5 shows, for example, values of performance measurement standard conditions tw, in, tw, out, tr, out, Δt, Δh, Δh / Δt of JRA4050 (Japan Refrigeration and Air Conditioning Industry Association Standard Regulation “House Heat Pump Water Heater”) Is shown. This is the ratio of Δh / Δh in the case of each value of tw, in when Δh / Δh when tw, in = 9 ° C. is used as a reference. FIG. 6 shows values of tw, in, tw, out, tr, out, Δt, Δh, and Δh / Δt when hot water is heated at a target temperature of 65 ° C. in the intermediate period. 5 and 6, it can be seen that Δh / Δt is substantially constant with increasing tw, in.

この種の給湯装置1のヒートポンプ熱源機7は屋外に置かれ(つまり外気にさらされ)、また貯湯タンク3には供給水として水道水を給水するのが一般的である。そのためヒートポンプ熱源機7の定格能力は、ある外気のときに貯湯タンク3に供給されるであろう水の温度(その外気での水道水温度)の水がヒートポンプ熱源機7の流入口7gに流入したときに出現するように設定されていることが通常である(例えばJRA4050の性能測定基準の乾球温度、湿球温度、流入水温のときに、ヒートポンプ熱源機7の定格能力として4.5kWを出現するように設定されている)。これは言い換えると、加熱運転時に水道水の水温と同じ温度の湯水がヒートポンプ熱源機7の流入口7gに流入するとするならば、ヒートポンプ熱源機7は定格能力を出すことができ、この定格能力(固定値)と、流入口7gに流入する湯水の温度(即ち水道水の水温)と、出湯口7hから流出する湯の温度(目標温度、固定値)と、水の比熱(ほぼ固定値)とにより、加熱運転の安定時にヒートポンプ熱源機7を循環する湯水の流量を算出することできる。   The heat pump heat source device 7 of this type of hot water supply apparatus 1 is generally placed outdoors (that is, exposed to the outside air), and tap water is generally supplied to the hot water storage tank 3 as supply water. Therefore, the rated capacity of the heat pump heat source unit 7 is such that water at the temperature of the water that will be supplied to the hot water storage tank 3 in a certain outside air (tap water temperature in the outside air) flows into the inlet 7g of the heat pump heat source unit 7. (For example, when the dry bulb temperature, wet bulb temperature, and inflow water temperature of JRA4050 are measured, 4.5kW appears as the rated capacity of the heat pump heat source unit 7) Set to do). In other words, if hot water having the same temperature as tap water flows into the inlet 7g of the heat pump heat source unit 7 during the heating operation, the heat pump heat source unit 7 can output the rated capacity (this rated capacity ( Fixed value), the temperature of hot water flowing into the inlet 7g (ie, the temperature of tap water), the temperature of hot water flowing out of the outlet 7h (target temperature, fixed value), and the specific heat of water (almost fixed value) Thus, the flow rate of hot water circulating through the heat pump heat source unit 7 can be calculated when the heating operation is stable.

この算出は水道水の水温と同じ温度の湯水がヒートポンプ熱源機7の流入口7gに流入すると仮定して行っているが、上述の通り流入する湯水の温度が上昇してもヒートポンプ熱源機7を循環する流量はほぼ変化しないことを考慮すると、ヒートポンプ熱源機7の流入口7gに流入する湯水の加熱運転の開始時の実際の温度が水道水の温度よりも高くても、その流入する湯水の算出流量は、その加熱運転の安定時の流量とみなせる。換言すれば、水道水の水温よりも高い温度の湯水がヒートポンプ熱源機7の流入口7gに流入する場合のヒートポンプ熱源機7の加熱運転の安定時にヒートポンプ熱源機7を循環する湯水の流量は、水道水の水温と同じ温度の湯水がヒートポンプ熱源機7の流入口7gに流入する場合のヒートポンプ熱源機7の加熱運転の安定時にヒートポンプ熱源機7を循環する湯水の流量と同じとみなせる。   This calculation is performed on the assumption that hot water having the same temperature as the tap water temperature flows into the inflow port 7g of the heat pump heat source unit 7. However, even if the temperature of the flowing hot water rises as described above, the heat pump heat source unit 7 is changed. Considering that the circulating flow rate hardly changes, even if the actual temperature at the start of the heating operation of the hot water flowing into the inlet 7g of the heat pump heat source unit 7 is higher than the temperature of the tap water, the flowing hot water The calculated flow rate can be regarded as the flow rate when the heating operation is stable. In other words, the flow rate of hot water circulating through the heat pump heat source unit 7 when the heating operation of the heat pump heat source unit 7 is stable when hot water having a temperature higher than the tap water temperature flows into the inlet 7g of the heat pump heat source unit 7 is It can be considered that it is the same as the flow rate of the hot water circulating through the heat pump heat source unit 7 when the heating operation of the heat pump heat source unit 7 is stable when hot water having the same temperature as the tap water flows into the inlet 7 g of the heat pump heat source unit 7.

これらの事を考慮して、この実施形態では、ヒートポンプ熱源機7の流入口7gに流入する湯水の実際の温度に関係無く、ヒートポンプ熱源機7の定格能力、貯湯タンク3に供給される供給水(水道水)の温度、およびヒートポンプ熱源機7の出湯口7hから出湯する湯の目標温度を用いて(即ち式1を用いて)、ヒートポンプ熱源機7の加熱運転の安定時のポンプP1の排水量が求められている。   In consideration of these matters, in this embodiment, the rated capacity of the heat pump heat source unit 7 and the supply water supplied to the hot water storage tank 3 regardless of the actual temperature of the hot water flowing into the inlet 7 g of the heat pump heat source unit 7. The amount of drainage of the pump P1 when the heating operation of the heat pump heat source unit 7 is stable, using the temperature of (tap water) and the target temperature of the hot water discharged from the outlet port 7h of the heat pump heat source unit 7 (ie, using Equation 1) Is required.

以上の様に構成された給湯装置1によれば、ヒートポンプ熱源機7の加熱運転の開始時のポンプP1の排水量が当該加熱運転の安定状態でのポンプP1の排水量(即ち式1で求まもとなる排出量)に制御されるので、ヒートポンプ熱源機7の加熱運転の開始時において、ヒートポンプ熱源機7の流入口7gに流入する湯水の流量を適切な流量(即ちヒートポンプ熱源機7の加熱運転の安定状態でのポンプP1の排水量、換言すればハンチング等が起こらない流量)に制御できる。   According to the hot water supply apparatus 1 configured as described above, the amount of drainage of the pump P1 at the start of the heating operation of the heat pump heat source unit 7 can be obtained from the amount of drainage of the pump P1 in the stable state of the heating operation (that is, Equation 1). Therefore, when the heating operation of the heat pump heat source device 7 is started, the flow rate of hot water flowing into the inlet 7g of the heat pump heat source device 7 is set to an appropriate flow rate (that is, the heating operation of the heat pump heat source device 7). The amount of drainage of the pump P1 in a stable state, in other words, the flow rate at which hunting or the like does not occur).

また適切な流量の計算にヒートポンプ熱源機7の定格能力(即ち固定値)が使用されるので、その計算の処理負担を軽減できる。   Moreover, since the rated capacity (that is, a fixed value) of the heat pump heat source apparatus 7 is used for calculating an appropriate flow rate, the processing load of the calculation can be reduced.

またこの給湯装置1によれば、ヒートポンプ熱源機7に流入する湯水の温度であってヒートポンプ熱源機7が定格能力を発揮する温度として、水温検出部10cにより検出される供給水の水温を用いている。供給水と同じ水温の水を加熱する際にはヒートポンプ熱源機7は定格能力を発揮するが、供給水の水温は環境条件(例えば外気温)に応じて変化する。そのため、供給水の水温を検出する水温検出部10cを用いることで、環境条件(例えば外気温)が変化しても、常にそのときのヒートポンプ熱源機7が定格能力を発揮する水温を検出することが可能になる。これにより、環境条件(例えば外気温)が変化しても、ヒートポンプ熱源機7の定格能力を使用して適切な排水量を決定することが可能となる。   Moreover, according to this hot water supply device 1, the temperature of the hot water flowing into the heat pump heat source unit 7 and the temperature at which the heat pump heat source unit 7 exhibits the rated capacity is used as the temperature of the supplied water detected by the water temperature detection unit 10c. Yes. When heating water having the same water temperature as the supply water, the heat pump heat source unit 7 exhibits the rated capacity, but the water temperature of the supply water changes according to environmental conditions (for example, the outside air temperature). Therefore, by using the water temperature detection unit 10c that detects the water temperature of the supplied water, the water temperature at which the heat pump heat source device 7 at that time exhibits the rated capacity is always detected even if the environmental conditions (for example, the outside air temperature) change. Is possible. Thereby, even if environmental conditions (for example, external temperature) change, it becomes possible to determine an appropriate amount of drainage using the rated capacity of the heat pump heat source unit 7.

尚この実施形態では、外気温に基づいて供給水(水道水)の水温を検出する際に、その外気温として、ヒートポンプ熱源機7に備えられた温度センサ7aの検出値を利用する場合で説明したが、この様に限定するものではない。外気温を検出する温度センサならどの様な温度センサの検出値を利用してもよい。   In this embodiment, when the water temperature of the supply water (tap water) is detected based on the outside air temperature, the detection value of the temperature sensor 7a provided in the heat pump heat source unit 7 is used as the outside air temperature. However, this is not a limitation. As long as the temperature sensor detects the outside air temperature, the detection value of any temperature sensor may be used.

また流量指示値qは排水量gの一次関数であるので、排水量gの変動が線形的に反映する様に流量指示量qを決定できる。   Further, since the flow rate instruction value q is a linear function of the drainage amount g, the flow rate instruction amount q can be determined so that the fluctuation of the drainage amount g is linearly reflected.

<第2実施形態>
第1実施形態では、外気温に基づいて供給水の水温を検出したが、この実施形態では、貯湯タンク3の下部に配設された温度センサT5に基づいて供給水の水温を検出する。以下、図3に基づいて、第1実施形態と同じ部分は同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
Second Embodiment
In the first embodiment, the temperature of the supplied water is detected based on the outside air temperature. In this embodiment, the temperature of the supplied water is detected based on a temperature sensor T5 disposed in the lower part of the hot water storage tank 3. Hereinafter, based on FIG. 3, the same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted, and different parts will be mainly described.

この実施形態に係る給湯装置1Bでは、水温検出部10cBは、図3の様に、貯湯タンク3の下部に配設された温度センサT5と、温度センサT5により一定時間内に検出される温度のうちの最低温度を供給水の水温と決定する処理部10jBとを備えている。   In the hot water supply apparatus 1B according to this embodiment, the water temperature detection unit 10cB includes a temperature sensor T5 disposed in the lower part of the hot water storage tank 3 and a temperature detected by the temperature sensor T5 within a predetermined time as shown in FIG. The processing part 10jB which determines the minimum temperature of them as the water temperature of supply water is provided.

ここでは、水温検出部10cBの温度センサT5として、貯湯タンク3の残湯量を検出するために貯湯タンク3の下部に配設された既存の温度センサT5が使用されている。貯湯タンク3内の湯水を加熱する際は貯湯タンク3の下部に供給水または低中温水が溜まっており、且つ貯湯タンク3の出湯口3aから湯が出湯する毎に貯湯タンク3の給水口3bから供給水が供給されその供給水が貯湯タンク3の下部に溜まるので、上記の様に、温度センサT5により一定時間内に検出される温度のうちの最低温度を供給水の水温と決定することで、温度センサT5の検出値が供給水の水温である確率が高められている。   Here, as the temperature sensor T5 of the water temperature detection unit 10cB, an existing temperature sensor T5 disposed under the hot water storage tank 3 in order to detect the remaining hot water amount of the hot water storage tank 3 is used. When the hot water in the hot water storage tank 3 is heated, supply water or low / medium temperature water is accumulated in the lower part of the hot water storage tank 3 and every time hot water is discharged from the hot water outlet 3a of the hot water storage tank 3, the water supply port 3b of the hot water storage tank 3 is supplied. Since the supply water is supplied from below and the supply water accumulates in the lower part of the hot water storage tank 3, as described above, the lowest temperature of the temperatures detected by the temperature sensor T5 within a predetermined time is determined as the water temperature of the supply water. Thus, the probability that the detected value of the temperature sensor T5 is the temperature of the feed water is increased.

この実施形態の他の構成は、第1実施形態と同じなので説明は省略する。   Since the other configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.

以上の様に構成された給湯装置1Bによれば、貯湯タンク3の下部には供給水が溜まっている可能性が高いので、貯湯タンク3の下部に配設された温度センサ(即ち既存の温度センサ)T5を利用することで、安価に供給水の水温を検出できる。   According to the hot water supply apparatus 1B configured as described above, since there is a high possibility that the supply water is accumulated in the lower part of the hot water storage tank 3, the temperature sensor (that is, the existing temperature) disposed in the lower part of the hot water storage tank 3 is used. By using the sensor T5, the temperature of the supplied water can be detected at low cost.

尚この実施形態では、既存の温度センサT5を用いて供給水の温度が検出されたが、供給水の温度を検出するための温度センサを吸水管h2に配設し、その温度センサを用いて供給水の温度が検出されてもよい。この様にすれば、より正確に供給水の温度を検出できる。   In this embodiment, the temperature of the feed water is detected using the existing temperature sensor T5. However, a temperature sensor for detecting the temperature of the feed water is provided in the water suction pipe h2, and the temperature sensor is used. The temperature of the feed water may be detected. In this way, the temperature of the feed water can be detected more accurately.

1,1B 給湯装置
3 貯湯タンク
3a 出湯口
3b 給水口
T1〜T7,7a 温度センサ
7 ヒートポンプ熱源機
7b 圧縮器
7c 熱交換器
7d 膨張弁
7e 蒸発器
P1 ポンプ
10c,10cB 水温検出部
10i 外部温度検出部
10j 処理部
10g 制御部
10f 決定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1B Hot-water supply apparatus 3 Hot water storage tank 3a Hot water outlet 3b Water supply port T1-T7, 7a Temperature sensor 7 Heat pump heat source machine 7b Compressor 7c Heat exchanger 7d Expansion valve 7e Evaporator P1 Pump 10c, 10cB Water temperature detection part 10i External temperature detection Unit 10j processing unit 10g control unit 10f determination unit

Claims (7)

貯湯タンク(3)と、
前記貯湯タンク内の湯水を冷凍サイクルによる熱交換により加熱する加熱手段(7)と、
前記貯湯タンク内の湯水を前記加熱手段に循環させて前記貯湯タンク内に戻すポンプ(P1)と、
前記加熱手段に流入する湯水が目標温度になって流出するように前記ポンプの排水量を制御する制御手段(10g)と、
前記加熱手段の定格能力を、前記加熱手段に流入する水の水温であって前記加熱手段が前記定格能力を発揮する水温と前記目標温度との温度差で割って得られる値に基づいて、前記ポンプの排水量を決定する決定手段(10f)と、
を備え、
前記制御手段(10g)は、前記加熱手段の加熱運転の開始時の前記ポンプの排水量を、前記決定手段(10f)により決定された排水量となる様に制御することを特徴とする給湯装置。
A hot water storage tank (3),
Heating means (7) for heating the hot water in the hot water storage tank by heat exchange by a refrigeration cycle;
A pump (P1) for circulating hot water in the hot water tank through the heating means and returning the hot water to the hot water tank;
Control means (10g) for controlling the amount of drainage of the pump so that hot water flowing into the heating means flows out at a target temperature;
Based on the value obtained by dividing the rated capacity of the heating means by the temperature difference between the water temperature flowing into the heating means and the water temperature at which the heating means exhibits the rated capacity and the target temperature, Determining means (10f) for determining the amount of drainage of the pump;
With
The said control means (10g) controls the drainage amount of the said pump at the time of the start of the heating operation of the said heating means so that it may become the drainage amount determined by the said determination means (10f).
請求項1に記載の給湯装置であって、
前記貯湯タンクに供給される供給水の水温を検出する水温検出手段(10c,10cB)を更に備え、
前記決定手段(10f)は、
前記加熱手段に流入する前記水の水温であって前記加熱手段が前記定格能力を発揮する水温として、前記水温検出手段により検出される前記供給水の前記水温を用いることを特徴とする給湯装置。
The hot water supply device according to claim 1,
Water temperature detecting means (10c, 10cB) for detecting the temperature of the supplied water supplied to the hot water storage tank;
The determining means (10f)
The hot water supply apparatus using the water temperature of the supplied water detected by the water temperature detecting means as the water temperature of the water flowing into the heating means and the water temperature at which the heating means exhibits the rated capacity.
請求項2に記載の給湯装置であって、
前記水温検出手段(10c)は、
外気温を検出する外気温検出手段(10i)と、
前記外気温と前記供給水の前記水温との対応関係に基づいて、前記外気温検出手段により検出される外気温から前記供給水の前記水温を求める処理手段(10j)と、
を備えることを特徴とする給湯装置。
The hot water supply device according to claim 2,
The water temperature detecting means (10c)
An outside air temperature detecting means (10i) for detecting the outside air temperature;
Processing means (10j) for determining the water temperature of the supply water from the outside air temperature detected by the outside air temperature detection means based on the correspondence relationship between the outside air temperature and the water temperature of the supply water;
A hot water supply apparatus comprising:
請求項3に記載の給湯装置であって、
前記加熱手段(7)には1個以上の温度センサ(7a)が配設され、
前記外気温検出手段(10i)は、
前記加熱手段が加熱運転を所定時間行っていない場合の前記1個以上の温度センサのいずれかまたは複数の検出値から外気温を求めることを特徴とする給湯装置。
The hot water supply device according to claim 3,
The heating means (7) is provided with one or more temperature sensors (7a),
The outside air temperature detecting means (10i)
A hot water supply apparatus, wherein an outside air temperature is obtained from one or a plurality of detected values of the one or more temperature sensors when the heating means has not performed a heating operation for a predetermined time.
請求項2に記載の給湯装置であって、
前記水温検出手段(10cB)は、
前記貯湯タンク(3)の下部に配設された温度センサ(T5)と、
前記温度センサにより一定時間内に検出される温度のうちの最低温度を前記供給水の前記水温と決定する処理手段(10jB)と、
を備えることを特徴とする給湯装置。
The hot water supply device according to claim 2,
The water temperature detection means (10cB)
A temperature sensor (T5) disposed in a lower portion of the hot water storage tank (3);
Processing means (10jB) for determining the lowest temperature among the temperatures detected within a predetermined time by the temperature sensor as the water temperature of the supply water;
A hot water supply apparatus comprising:
請求項1〜5の何れかに記載の給湯装置であって、
前記制御手段(10g)は、前記決定手段により決定された前記排水量に基づいて流量指示値を決定し、その流量指示値に基づいて前記加熱手段(7)の加熱運転の開始時の前記ポンプの排水量を制御し、
前記流量指示値は、前記排水量の一次関数であることを特徴とする給湯装置。
A hot water supply apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The control means (10g) determines a flow rate instruction value based on the amount of drainage determined by the determination means, and based on the flow rate instruction value, the pump at the start of the heating operation of the heating means (7). Control the amount of drainage,
The hot water supply apparatus, wherein the flow rate instruction value is a linear function of the drainage amount.
請求項1〜6の何れかに記載の給湯装置であって、
前記加熱手段(7)は、
加熱用媒体を圧縮する圧縮器(7b)と、
前記圧縮器で圧縮された前記加熱用媒体と前記貯湯タンク(3)からの湯水との間で熱交換を行わせて前記湯水を前記加熱用媒体によって加熱する熱交換器(7c)と、
前記熱交換器から流出した前記加熱用媒体を減圧させる膨張弁(7d)と、
前記膨張弁で減圧された前記加熱用媒体を蒸発させる蒸発器(7e)と、
を備えることを特徴とする給湯装置。
The hot water supply device according to any one of claims 1 to 6,
The heating means (7)
A compressor (7b) for compressing the heating medium;
A heat exchanger (7c) for performing heat exchange between the heating medium compressed by the compressor and hot water from the hot water storage tank (3) to heat the hot water with the heating medium;
An expansion valve (7d) for depressurizing the heating medium flowing out of the heat exchanger;
An evaporator (7e) for evaporating the heating medium decompressed by the expansion valve;
A hot water supply apparatus comprising:
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