JP2014001883A - Water heater - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water heater enabling prevention of freezing without additionally installing components.SOLUTION: In a water heater for performing a boiling-up operation by using a heat pump 37 as heating means, a circulation pump 36 in a circulation circuit 20 enables a normally rotating operation and a reversely rotating operation that is reverse to the normally rotating operation by control means 38. When the boiling-up operation is stopped and it is determined that a temperature of low temperature water or outside air is lower than a determination temperature leading to freezing of the low temperature water, the control means 38 activates the circulation pump 36 and the heat pump 37 and executes a freezing prevention operation for alternately performing the normally rotating operation and the reversely rotating operation of the circulation pump 36.

Description

本発明は、給水の加熱源としてヒートポンプを用いる給湯装置に関するものである。   The present invention relates to a hot water supply apparatus that uses a heat pump as a heating source of water supply.

従来、例えば、特許文献１に示されるように、貯湯タンクと、貯湯タンクにおける底部側の取水口と上部側の湯入口とを結ぶ循環路と、循環路に設けられた水循環用ポンプと、ヒートポンプサイクルの構成要素であって循環路の給水を加熱する熱交換器とを備え、水循環用ポンプによって循環路を循環する給水を熱交換器で加熱して貯湯タンクに貯める、いわゆる沸き上げ運転を行うヒートポンプ式給湯装置が知られている。   Conventionally, for example, as shown in Patent Document 1, a hot water storage tank, a circulation path connecting a bottom side water intake and an upper side hot water inlet of the hot water storage tank, a water circulation pump provided in the circulation path, and a heat pump A heat exchanger that heats the feed water in the circulation path, which is a component of the cycle, performs a so-called boiling operation in which the feed water circulated by the water circulation pump is heated by the heat exchanger and stored in the hot water storage tank. A heat pump type hot water supply apparatus is known.

特許文献１の給湯装置では、冬場等で外気温が低く、沸き上げ運転が実行されていないときの循環路の凍結を防止するために、貯湯タンクをバイパスするバイパス用流路を設け、外気温度が凍結防止基準外気温以下であり、かつ循環路内の給水の温度が凍結防止基準温以下であるときに、水循環用ポンプを駆動させて、貯湯タンク内の水を取水口から循環路へ流出させてバイパス用流路を介して貯湯タンクの底部側に返流させる循環凍結防止運転を行うようになっている。更に、循環路内の給水温度が凍結防止基準温よりもさらに低い低温基準値以下であるときに、沸き上げ運転による加熱凍結防止運転を行うようになっている。   In the hot water supply apparatus of Patent Document 1, in order to prevent freezing of the circulation path when the outside air temperature is low and the boiling operation is not performed in winter or the like, a bypass passage that bypasses the hot water storage tank is provided. When the temperature is below the freezing prevention standard temperature and the temperature of the water supply in the circulation path is below the freezing prevention reference temperature, the water circulation pump is driven to drain the water in the hot water storage tank from the water inlet to the circulation path. Thus, a circulation freezing prevention operation is performed in which the water is returned to the bottom side of the hot water storage tank through the bypass channel. Further, when the feed water temperature in the circulation path is not more than the low temperature reference value lower than the freeze prevention reference temperature, the heating freeze prevention operation by the boiling operation is performed.

特許第３７５８６２７号公報Japanese Patent No. 3758627

しかしながら、上記特許文献１の給湯装置では、給水の凍結防止のために、バイパス用流路、および循環路とバイパス用流路との切り替えを行うための切替え手段（第１開閉弁および第２開閉弁）の増設を必要としており、コストアップに繋がっている。   However, in the hot water supply apparatus disclosed in Patent Document 1, in order to prevent freezing of water supply, a bypass flow path and switching means for switching between a circulation path and a bypass flow path (a first open / close valve and a second open / close valve) are provided. Valve) is required, leading to increased costs.

本発明の目的は、上記問題に鑑み、部品の増設を行うことなく、凍結防止を可能とする給湯装置を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a hot water supply device capable of preventing freezing without adding parts.

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。   In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means.

本発明では、湯を貯める貯湯タンク（１１）の下部側および上部側を繋ぐ循環回路（２０）と、
循環回路（２０）に設けられた循環ポンプ（３６）と、
循環回路（２０）の途中部位に設けられ、循環ポンプ（３６）によって循環回路（２０）に循環される貯湯タンク（１１）内の低温水を加熱するヒートポンプ（３７）と、
循環ポンプ（３６）、およびヒートポンプ（３７）の作動を制御して、低温水を加熱することで湯を生成して貯湯タンク（１１）に貯める沸き上げ運転を実行する制御手段（３８）とを備える給湯装置において、
循環ポンプ（３６）は、制御手段（３８）による正回転運転、および正回転運転とは逆となる逆回転運転が可能となっており、
制御手段（３８）は、沸き上げ運転を停止しており、低温水あるいは外気の温度が低温水の凍結に至る判定温度よりも低いと判定したときに、
循環ポンプ（３６）とヒートポンプ（３７）とを作動させると共に、循環ポンプ（３６）の正回転運転と逆回転運転とを交互に行う凍結防止運転を実行することを特徴としている。 In the present invention, a circulation circuit (20) connecting the lower side and the upper side of the hot water storage tank (11) for storing hot water,
A circulation pump (36) provided in the circulation circuit (20);
A heat pump (37) that is provided in the middle of the circulation circuit (20) and heats the low-temperature water in the hot water storage tank (11) that is circulated to the circulation circuit (20) by the circulation pump (36);
Control means (38) for controlling the operation of the circulation pump (36) and the heat pump (37) to generate boiling water by heating the low-temperature water and storing it in the hot water storage tank (11). In the hot water supply equipment provided,
The circulation pump (36) is capable of forward rotation operation by the control means (38) and reverse rotation operation that is opposite to the normal rotation operation.
The control means (38) stops the boiling operation, and when it is determined that the temperature of the low temperature water or the outside air is lower than the determination temperature leading to the freezing of the low temperature water,
The circulation pump (36) and the heat pump (37) are operated, and an anti-freezing operation in which a forward rotation operation and a reverse rotation operation of the circulation pump (36) are alternately performed is performed.

本発明によれば、正回転運転によって、循環回路（２０）においてヒートポンプ（３７）よりも貯湯タンク（１１）の下部側にある低温水を加熱して貯湯タンク（１１）の上部側に向けて流すことができる。また、逆回転運転によって、循環回路（２０）においてヒートポンプ（３７）よりも貯湯タンク（１１）の上部側にある低温水を加熱して貯湯タンク（１１）の下部側に向けて流すことができる。このように、本発明では、従来技術のようにバイパス用流路、切替え手段等の部品の増設を必要とせずに、循環ポンプ（３６）の正回転運転と逆回転運転とを交互に行うことで、循環回路（２０）中の低温水を効果的に加熱して、低温水の凍結を確実に防止することができる。   According to the present invention, by the forward rotation operation, the low-temperature water at the lower side of the hot water storage tank (11) than the heat pump (37) is heated in the circulation circuit (20) and directed toward the upper side of the hot water storage tank (11). It can flow. Further, by the reverse rotation operation, the low-temperature water on the upper side of the hot water storage tank (11) can be heated and flowed toward the lower side of the hot water storage tank (11) in the circulation circuit (20). . As described above, in the present invention, the forward rotation operation and the reverse rotation operation of the circulation pump (36) are alternately performed without the need to add parts such as a bypass flow path and a switching means as in the prior art. Thus, the low-temperature water in the circulation circuit (20) can be effectively heated to reliably prevent the low-temperature water from freezing.

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment description mentioned later.

第１実施形態におけるヒートポンプ式給湯装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the heat pump type hot-water supply apparatus in 1st Embodiment. 図１におけるヒートポンプユニットを示す構成図である。It is a block diagram which shows the heat pump unit in FIG. 第１実施形態における制御装置が実施する凍結防止運転の制御フローである。It is a control flow of the freeze prevention operation which the control apparatus in 1st Embodiment implements. 第２実施形態における制御装置が実施する凍結防止運転の制御フローである。It is a control flow of the freeze prevention operation which the control apparatus in 2nd Embodiment implements.

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。   A plurality of modes for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration. Not only combinations of parts that clearly indicate that the combination is possible in each embodiment, but also a combination of the embodiments even if they are not clearly specified unless there is a problem with the combination. It is also possible.

（第１実施形態）
以下、本発明を適用した第１実施形態おけるヒートポンプ式給湯装置１００について図１〜図３を用いて説明する。本実施形態のヒートポンプ式給湯装置（以下、給湯装置）１００は、一般家庭用として使用されるものであり、ヒートポンプユニット３０によって生成される高温の湯を貯湯タンク１１内に貯えると共に（沸き上げ運転）、貯えられた湯を給湯用の湯として、台所、洗面所、風呂等へ供給するようになっている（給湯運転、湯張り運転）。また、本給湯装置１００は、湯張り運転後も浴槽の湯の温度を設定温度に保持することができるようになっている（風呂自動運転）。更に、本給湯装置１００は、上記機能の他に、循環回路２０における低温水の凍結を防止する（凍結防止運転）機能も有している。 (First embodiment)
Hereinafter, a heat pump hot water supply apparatus 100 according to a first embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. A heat pump hot water supply apparatus (hereinafter referred to as a hot water supply apparatus) 100 according to the present embodiment is used for general household use, and stores hot water generated by the heat pump unit 30 in the hot water storage tank 11 (boiling operation). ), The stored hot water is supplied to the kitchen, washroom, bath, etc. as hot water for hot water supply (hot water supply operation, hot water filling operation). In addition, the hot water supply apparatus 100 can maintain the temperature of the hot water in the bathtub at the set temperature even after the hot water filling operation (automatic bath operation). Further, the hot water supply apparatus 100 has a function of preventing freezing of low-temperature water in the circulation circuit 20 (freezing prevention operation) in addition to the above function.

図１、図２に示すように、給湯装置１００は、貯湯タンクユニット１０、循環回路２０、ヒートポンプユニット３０、および制御装置３８等を備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the hot water supply device 100 includes a hot water storage tank unit 10, a circulation circuit 20, a heat pump unit 30, a control device 38, and the like.

貯湯タンクユニット１０は、貯湯タンク１１、各種配管１２〜１５、および各種ジョイント１６、１７等を備えている。貯湯タンク１１は、給湯用の湯を貯える容器であって、耐食性に優れた金属から成り（例えば、ステンレス製）、外周部に図示しない断熱材が配置されており、高温の湯を長時間に渡って保温することができるようになっている。貯湯タンク１１の内容量は、例えば、４００リットル程度のものが使用されている。   The hot water storage tank unit 10 includes a hot water storage tank 11, various pipes 12 to 15, various joints 16 and 17, and the like. The hot water storage tank 11 is a container for storing hot water for hot water supply, and is made of a metal having excellent corrosion resistance (for example, made of stainless steel). It can be kept warm across. The hot water storage tank 11 has an internal capacity of, for example, about 400 liters.

また、貯湯タンク１１は縦長形状であり、その底面に導入口１１ａが設けられ、この導入口１１ａには貯湯タンク１１内に給水（水道水）を供給する導入用流路としての導入管１２が接続されている。一方、貯湯タンク１１の最上部には導出口１１ｂが設けられ、この導出口１１ｂには貯湯タンク１１内に貯えられた高温の湯を導出するための給湯用流路としての高温取出し管１３が接続されている。   The hot water storage tank 11 has a vertically long shape and is provided with an introduction port 11a on the bottom surface. An introduction pipe 12 serving as an introduction channel for supplying water (tap water) into the hot water storage tank 11 is provided in the introduction port 11a. It is connected. On the other hand, a lead-out port 11b is provided at the top of the hot water storage tank 11, and a high-temperature take-out pipe 13 serving as a hot water supply channel for leading out hot water stored in the hot water storage tank 11 is provided in the lead-out port 11b. It is connected.

高温取出し管１３には、図示しない給水管が合流するように接続されており、この合流部に混合弁が設けられている。高温取出し管１３から流出される高温の湯は、混合弁によって給水と混合されて、ユーザが設定する設定温度に調節されて、台所、洗面所、風呂等へ供給されるようになっている。混合弁の弁開度は、制御装置３８によって制御されるようになっている。尚、貯湯タンク１１内には、図示しない追い焚き用熱交換器が設けられており、湯張りされた後に温度低下した浴槽の湯を追い焚き用熱交換器によって加熱して追い炊きすることができるようになっている。   A water supply pipe (not shown) is connected to the high temperature take-out pipe 13 so as to join, and a mixing valve is provided at this joining portion. High temperature hot water flowing out from the high temperature take-out pipe 13 is mixed with feed water by a mixing valve, adjusted to a set temperature set by a user, and supplied to a kitchen, a washroom, a bath and the like. The opening degree of the mixing valve is controlled by the control device 38. In addition, a reheating heat exchanger (not shown) is provided in the hot water storage tank 11, and the hot water in the bathtub whose temperature has been lowered after being filled with water is heated by the reheating heat exchanger and reheated. It can be done.

貯湯タンク１１の下部（下部側）には、貯湯タンク１１内の下部側の低温水をヒートポンプユニット３０側に吐出するための吐出口１１ｃが設けられ、また、貯湯タンク１１の上部（上部側）には、ヒートポンプユニット３０側から吐出された高温の湯が内部に流入するための吸入口１１ｄが設けられている。吐出口１１ｃには、吐出管１４が接続され、吐出管１４の先端側には、接続配管２１を接続するための給水ジョイント１６が設けられている。また、吸入口１１ｄには、吸入管１５が接続され、吸入管１５の先端側には、接続配管２２を接続するための沸き上げジョイント１７が設けられている。   At the lower part (lower side) of the hot water storage tank 11, a discharge port 11 c for discharging the low temperature water on the lower side in the hot water storage tank 11 to the heat pump unit 30 side is provided. Is provided with a suction port 11d through which high-temperature hot water discharged from the heat pump unit 30 side flows. A discharge pipe 14 is connected to the discharge port 11 c, and a water supply joint 16 for connecting a connection pipe 21 is provided on the distal end side of the discharge pipe 14. A suction pipe 15 is connected to the suction port 11d, and a boiling joint 17 for connecting a connection pipe 22 is provided on the distal end side of the suction pipe 15.

ここで、貯湯タンク１１下部側の低温水とは、導入管１２によって貯湯タンク１１内に導入された給水、あるいは貯湯タンク１１内の高温の湯が放熱によって温度低下した低温の湯、あるいは給水と低温の湯が混合したもの等である。   Here, the low temperature water on the lower side of the hot water storage tank 11 is the water supplied into the hot water storage tank 11 by the introduction pipe 12, or the low temperature hot water in which the temperature of the hot water in the hot water storage tank 11 is reduced by heat radiation or the water supply. A mixture of low-temperature hot water.

循環回路２０は、貯湯タンク１１の外部に設けられて、吐出口１１ｃと吸入口１１ｄとを繋ぐ回路として形成されている。循環回路２０は、貯湯タンク１１の下部側から上部側に向けて吐出管１４、接続配管２１、配管３４、水冷媒熱交換器３７ｂの水通路、配管３５、接続配管２２、および吸入管１５が順に接続されて形成されている。   The circulation circuit 20 is provided outside the hot water storage tank 11, and is formed as a circuit that connects the discharge port 11c and the suction port 11d. The circulation circuit 20 includes a discharge pipe 14, a connection pipe 21, a pipe 34, a water passage of the water / refrigerant heat exchanger 37 b, a pipe 35, a connection pipe 22, and a suction pipe 15 from the lower side to the upper side of the hot water storage tank 11. They are connected in order.

配管３４、水冷媒熱交換器３７ｂの水通路、および配管３５は、ヒートポンプユニット３０内に設けられている。接続配管２１、２２は、貯湯タンクユニット１０とヒートポンプユニット３０とを接続する配管となっている。つまり、接続配管２１の一端側は、給水ジョイント１６によって吐出管１４と接続され、他端側は、給水ジョイント３２によって配管３４と接続されている。また、接続配管２２の一端側は、沸き上げジョイント１７によって吸入管１５と接続され、他端側は、沸き上げジョイント３３によって配管３５と接続されている。   The pipe 34, the water passage of the water refrigerant heat exchanger 37 b, and the pipe 35 are provided in the heat pump unit 30. The connection pipes 21 and 22 are pipes that connect the hot water storage tank unit 10 and the heat pump unit 30. That is, one end side of the connection pipe 21 is connected to the discharge pipe 14 by the water supply joint 16, and the other end side is connected to the pipe 34 by the water supply joint 32. In addition, one end side of the connection pipe 22 is connected to the suction pipe 15 by the boiling joint 17, and the other end side is connected to the pipe 35 by the boiling joint 33.

ヒートポンプユニット３０は、循環回路２０の途中部位に設けられて、貯湯タンク１１下部側の低温水を加熱して高温の湯とする加熱手段であり、図２に示すように、筐体３１内に循環ポンプ３６、ヒートポンプサイクル３７等が設けられて形成されている。本実施形態では、このヒートポンプユニット３０内に制御装置３８が設けられたものとなっている。   The heat pump unit 30 is a heating means that is provided in the middle of the circulation circuit 20 and heats the low-temperature water on the lower side of the hot water storage tank 11 to make hot water. As shown in FIG. A circulation pump 36, a heat pump cycle 37, and the like are provided and formed. In the present embodiment, a control device 38 is provided in the heat pump unit 30.

筐体３１は、直方体の機器用容器であり、１つの側面には、給水ジョイント３２と沸き上げジョイント３３とが設けられている。給水ジョイント３２には、配管３４の一端側が接続され、他端側は水冷媒熱交換器３７ｂの水通路の入口側に接続されている。また、沸き上げジョイント３３には、配管３５の一端側が接続され、他端側は水冷媒熱交換器３７ｂの水通路の出口側に接続されている。本実施形態では、配管３４、水冷媒熱交換器３７ｂ、および配管３５における水容量は、例えば、１リットル程度であり、貯湯タンク１１の容量（例えば４００リットル）から比べると、非常に小さいものとなっている。   The casing 31 is a rectangular parallelepiped device container, and a water supply joint 32 and a boiling joint 33 are provided on one side surface. One end side of the pipe 34 is connected to the water supply joint 32, and the other end side is connected to the inlet side of the water passage of the water refrigerant heat exchanger 37b. Moreover, one end side of the piping 35 is connected to the boiling joint 33, and the other end side is connected to the outlet side of the water passage of the water refrigerant heat exchanger 37b. In this embodiment, the water capacity in the pipe 34, the water refrigerant heat exchanger 37b, and the pipe 35 is, for example, about 1 liter, which is very small compared to the capacity of the hot water storage tank 11 (for example, 400 liters). It has become.

配管３４の水冷媒熱交換器３７ｂの近傍には、水冷媒熱交換器３７ｂに流入される低温水の温度に対応する流入温度信号を生成する給水サーミスタ３４ａが設けられており、給水サーミスタ３４ａは、流入温度信号を制御部３８ｂに出力するようになっている。また、配管３５の水冷媒熱交換器３７ｂの近傍には、水冷媒熱交換器３７ｂから流出される高温の湯の温度に対応する流出温度信号を生成する沸き上げサーミスタ３５ａが設けられており、沸き上げサーミスタ３５ａは、流出温度信号を制御部３８ｂに出力するようになっている。   A water supply thermistor 34a for generating an inflow temperature signal corresponding to the temperature of the low-temperature water flowing into the water refrigerant heat exchanger 37b is provided in the vicinity of the water refrigerant heat exchanger 37b of the pipe 34. The inflow temperature signal is output to the control unit 38b. Further, a boiling thermistor 35a that generates an outflow temperature signal corresponding to the temperature of hot water flowing out from the water refrigerant heat exchanger 37b is provided in the vicinity of the water refrigerant heat exchanger 37b in the pipe 35. The boiling thermistor 35a outputs an outflow temperature signal to the control unit 38b.

循環ポンプ３６は、制御部３８ｂによって制御（スイッチング切り替え）されるインバータ（ＡＣ−ＤＣ変換器）３８ｃから供給される電力（ＡＣ−ＤＣ変換電力）によって、作動回転数と作動回転方向とが制御される電動式のポンプとなっており、配管３４の給水ジョイント３２と給水サーミスタ３４ａとの間に設けられている。   In the circulation pump 36, the operating rotational speed and the operating rotational direction are controlled by electric power (AC-DC converted power) supplied from an inverter (AC-DC converter) 38c controlled (switching switched) by the controller 38b. The electric pump is provided between the water supply joint 32 of the pipe 34 and the water supply thermistor 34a.

循環ポンプ３６は、インバータ３８ｃにおけるスイッチングの切り替え速度に応じて、作動回転数が制御されるようになっている。作動回転数が増加するほど、圧送される低温水の流量が増加される。本実施形態の循環ポンプ３６の最大圧送量は、例えば２リットル／ｍｉｎ程度である。   The circulation pump 36 is controlled in operating speed according to the switching speed of the inverter 38c. As the operating speed increases, the flow rate of pumped low temperature water increases. The maximum pumping amount of the circulation pump 36 of this embodiment is, for example, about 2 liters / min.

また、循環ポンプ３６は、インバータ３８ｃにおけるスイッチングの切り替えパターンに応じて、正方向への回転作動（以下、正回転運転）と、正方向とは逆となる逆方向への回転作動（以下、逆回転運転）とが可能となっている。循環ポンプ３６の正回転運転時には、貯湯タンク１１内の低温水は吐出口１１ｃから循環回路２０へ吐出されて、吸入口１１ｄに還流される。また、循環ポンプ３６の逆回転運転時には、循環回路２０において上記正回転運転時とは、逆方向の流れが発生される。   The circulation pump 36 rotates in the forward direction (hereinafter referred to as forward rotation operation) and rotates in the reverse direction opposite to the forward direction (hereinafter referred to as reverse) according to the switching pattern of switching in the inverter 38c. Rotation operation). During the forward rotation operation of the circulation pump 36, the low temperature water in the hot water storage tank 11 is discharged from the discharge port 11c to the circulation circuit 20 and is returned to the suction port 11d. Further, during the reverse rotation operation of the circulation pump 36, a flow in the reverse direction is generated in the circulation circuit 20 as compared with the normal rotation operation.

ヒートポンプサイクル３７は、本発明のヒートポンプに対応するものであり、冷媒として例えば、臨界温度の低い二酸化炭素（ＣＯ２）を使用する超臨界ヒートポンプサイクルとなっている。ヒートポンプサイクル３７は、電動式の圧縮機３７ａ、水冷媒熱交換器３７ｂ、減圧装置３７ｃ、気液分離器３７ｄ、空気熱交換器３７ｅ、および内部熱交換器３７ｆ等が、冷媒配管によって接続されて形成されている。 The heat pump cycle 37 corresponds to the heat pump of the present invention, and is a supercritical heat pump cycle that uses, for example, carbon dioxide (CO 2 ) having a low critical temperature as a refrigerant. The heat pump cycle 37 includes an electric compressor 37a, a water-refrigerant heat exchanger 37b, a decompression device 37c, a gas-liquid separator 37d, an air heat exchanger 37e, an internal heat exchanger 37f, and the like connected by a refrigerant pipe. Is formed.

圧縮機３７ａは、ヒートポンプサイクル３７内の冷媒を高温高圧に圧縮して吐出口から吐出する流体機械である。圧縮機３７ａは、制御部３８ｂ、インバータ３８ｃによってその作動が制御されるようになっている。   The compressor 37a is a fluid machine that compresses the refrigerant in the heat pump cycle 37 to high temperature and high pressure and discharges the refrigerant from the discharge port. The operation of the compressor 37a is controlled by a control unit 38b and an inverter 38c.

水冷媒熱交換器３７ｂは、冷媒が流通する冷媒通路と、低温水が流通する水通路とを備えた熱交換器であり、圧縮機３７ａの吐出口より吐出されて冷媒通路を流通する高温高圧の冷媒によって、水通路を流通する低温水を加熱して湯の沸き上げを行うようになっている。つまり、水冷媒熱交換器３７ｂは、ヒートポンプユニット３０、およびヒートポンプサイクル３７において、低温水を直接的に加熱する加熱部となっている。尚、超臨界ヒートポンプサイクルによれば、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温（例えば、８５℃〜９０℃程度）の湯を貯湯タンク１１内に貯えることができる。   The water-refrigerant heat exchanger 37b is a heat exchanger having a refrigerant passage through which refrigerant flows and a water passage through which low-temperature water flows, and is discharged from the discharge port of the compressor 37a and circulates through the refrigerant passage. With this refrigerant, the low-temperature water flowing through the water passage is heated to boil the hot water. That is, the water-refrigerant heat exchanger 37b is a heating unit that directly heats the low-temperature water in the heat pump unit 30 and the heat pump cycle 37. According to the supercritical heat pump cycle, hot water having a temperature higher than that of a general heat pump cycle (for example, about 85 ° C. to 90 ° C.) can be stored in the hot water storage tank 11.

減圧装置３７ｃは、水冷媒熱交換器３７ｂから流出される冷媒を減圧する装置であり、本実施形態では、エジェクタが使用されている。減圧装置（エジェクタ）３７ｃは、水冷媒熱交換器３７ｂから流出される高圧冷媒を減圧膨張させるノズル部３７ｃ１と、空気熱交換器３７ｅから流出される低圧冷媒をノズル部３７ｃ１から噴出される噴出冷媒の吸引力によって吸引する吸引部３７ｃ２と、ノズル部３７ｃ１の下流側に配設されて、流路断面積が下流側に向けて徐々に拡大され、ノズル部３７ｃ１から噴出される噴出冷媒と吸引部３７ｃ２から吸引される低圧冷媒とが混合された混合冷媒を減速して圧力上昇させるディフューザ部３７ｃ３とを備えている。   The decompression device 37c is a device that decompresses the refrigerant flowing out of the water-refrigerant heat exchanger 37b, and in this embodiment, an ejector is used. The decompression device (ejector) 37c is a nozzle portion 37c1 that decompresses and expands the high-pressure refrigerant that flows out from the water-refrigerant heat exchanger 37b, and a jet refrigerant that ejects the low-pressure refrigerant that flows out from the air heat exchanger 37e from the nozzle portion 37c1. The suction part 37c2 that sucks by the suction force of the nozzle part 37c1 is disposed on the downstream side of the nozzle part 37c1, the flow passage cross-sectional area is gradually enlarged toward the downstream side, and the jetted refrigerant and suction part ejected from the nozzle part 37c1 And a diffuser portion 37c3 for decelerating and increasing the pressure of the mixed refrigerant mixed with the low-pressure refrigerant sucked from 37c2.

気液分離器３７ｄは、ディフューザ部３７ｃ３から流出される冷媒を気液２相に分離する分離器であり、気液２相に分離した冷媒のうち、気相冷媒を圧縮機３７ａ側に流出すると共に、液相冷媒を空気熱交換器３７ｅに流出するようになっている。   The gas-liquid separator 37d is a separator that separates the refrigerant flowing out from the diffuser portion 37c3 into two phases of gas and liquid, and out of the refrigerant separated into two phases, the gas-phase refrigerant flows out to the compressor 37a side. At the same time, the liquid-phase refrigerant flows out to the air heat exchanger 37e.

空気熱交換器３７ｅは、気液分離器３７ｄから流出される液相冷媒（低圧冷媒）と外気との間で熱交換する熱交換器である。空気熱交換器３７ｅには、送風ファン３７ｅ１が設けられている。送風ファン３７ｅ１は、制御部３８ｂ、インバータ３８ｃによって制御されるようになっている。空気熱交換器３７ｅは、送風ファン３７ｅ１によって供給される外気から吸熱して冷媒を蒸発させるようになっている。   The air heat exchanger 37e is a heat exchanger that exchanges heat between the liquid refrigerant (low-pressure refrigerant) flowing out from the gas-liquid separator 37d and the outside air. The air heat exchanger 37e is provided with a blower fan 37e1. The blower fan 37e1 is controlled by the control unit 38b and the inverter 38c. The air heat exchanger 37e absorbs heat from the outside air supplied by the blower fan 37e1 and evaporates the refrigerant.

内部熱交換器３７ｆは、水冷媒熱交換器３７ｂおよび減圧装置３７ｃ間の高圧冷媒と、気液分離器３７ｄおよび圧縮機３７ａ間の低圧冷媒との間で熱交換する熱交換器である。内部熱交換器３７ｆは、低圧冷媒によって高圧冷媒を冷却し、水冷媒熱交換器３７ｂから流出される冷媒の過冷却度を高めるようになっている。   The internal heat exchanger 37f is a heat exchanger that exchanges heat between the high-pressure refrigerant between the water-refrigerant heat exchanger 37b and the decompression device 37c and the low-pressure refrigerant between the gas-liquid separator 37d and the compressor 37a. The internal heat exchanger 37f cools the high-pressure refrigerant with the low-pressure refrigerant, and increases the degree of supercooling of the refrigerant flowing out from the water-refrigerant heat exchanger 37b.

制御装置３８は、本発明の制御手段に対応するものであり、コントロールパネル（リモコン）３８ａ、制御部３８ｂ、およびインバータ３８ｃを備えている。コントロールパネル３８ａは、ユーザが給湯装置１００を使用するにあたって各種使用条件等を入力するための操作部であり、各種操作スイッチが設けられている。コントロールパネル３８ａは、例えば台所や浴室等の湯を使用する場所の近傍に設けられている。コントロールパネル３８ａの操作スイッチとしては、沸き上げスイッチ、給湯設定温度スイッチ、湯張り設定温度スイッチ、追い焚きスイッチ、および凍結防止スイッチ等が設けられている。   The control device 38 corresponds to the control means of the present invention, and includes a control panel (remote control) 38a, a control unit 38b, and an inverter 38c. The control panel 38a is an operation unit for a user to input various usage conditions when using the hot water supply apparatus 100, and is provided with various operation switches. The control panel 38a is provided in the vicinity of a place where hot water is used, such as a kitchen or a bathroom. As operation switches of the control panel 38a, a boiling switch, a hot water supply set temperature switch, a hot water set temperature switch, a reheating switch, a freeze prevention switch, and the like are provided.

制御部３８ｂは、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（図示せず）には、予め設定された制御プログラムが設けられており、ユーザが入力するコントロールパネル３８ａからの操作信号、および各サーミスタ３４ａ、３５ａからの温度信号等に基づいて、インバータ３８ｃを介して循環ポンプ３６、ヒートポンプサイクル３７（圧縮機３７ａ、送風ファン３７ｅ１）等を制御するように構成されている。   The control unit 38b is mainly composed of a microcomputer, and a built-in ROM (not shown) is provided with a preset control program, and an operation signal from the control panel 38a input by the user, and Based on temperature signals from the thermistors 34a and 35a, the circulation pump 36, the heat pump cycle 37 (compressor 37a, blower fan 37e1) and the like are controlled via an inverter 38c.

インバータ３８ｃは、制御部３８ｂによって、内部に設けられた複数のスイッチング素子のオンオフ切り替えが行われて、家庭用交流電源からの交流電力を直流電力に変換するＡＣ−ＤＣ変換器である。インバータ３８ｃによって変換された直流電力は、循環ポンプ３６、圧縮機３７ａ、送風ファン３７ｅ１等に供給される。   The inverter 38c is an AC-DC converter that converts ON / OFF switching of a plurality of switching elements provided therein by the control unit 38b and converts AC power from a household AC power source into DC power. The DC power converted by the inverter 38c is supplied to the circulation pump 36, the compressor 37a, the blower fan 37e1, and the like.

次に、上記構成による給湯装置１００の作動について図３を加えて説明する。   Next, the operation of the hot water supply apparatus 100 configured as described above will be described with reference to FIG.

１．沸き上げ運転
制御装置３８は、コントロールパネル３８ａの沸き上げスイッチからの入力信号に基づき、主に深夜時間帯（例えば２３時〜翌７時）に、安価な深夜電力を用いて、貯湯タンク１１内への湯の沸き上げを行う。沸き上げにあたっては、制御装置３８は、例えばその家庭における過去の所定期間の湯の使用実績と、沸き上げ開始時点での貯湯タンク１１内の残湯量とから、沸き上げるべき湯の量（湯の熱量）、および沸き上げに必要な時間を算出して、深夜時間帯の終了時間（７時）までに沸き上げが完了するように、循環ポンプ３６、およびヒートポンプサイクル３７（圧縮機３７ａ、送風ファン３７ｅ１）を作動させる。沸き上げ運転時における循環ポンプ３６の回転方向は、正回転方向（正回転運転）である。 1. The heating operation control device 38 uses the inexpensive late-night power in the hot water tank 11 mainly in the late-night time period (for example, from 23:00 to 7:00 on the next day) based on the input signal from the heating switch of the control panel 38a. Boil the hot water to At the time of boiling, the control device 38 determines the amount of hot water (hot water to be heated) from, for example, the past use period of hot water in the household and the amount of hot water in the hot water storage tank 11 at the start of boiling. The amount of heat) and the time required for boiling are calculated, and the circulation pump 36 and the heat pump cycle 37 (compressor 37a, blower fan) so that the boiling is completed by the end time of the midnight time zone (7 o'clock). 37e1) is activated. The rotation direction of the circulation pump 36 during the boiling operation is a normal rotation direction (normal rotation operation).

循環ポンプ３６が作動されると、貯湯タンク１１の下部側の低温水は、循環回路２０（水冷媒熱交換器３７ｂの水通路）を通って貯湯タンク１１の上部側に循環される。また、ヒートポンプサイクル３７においては、圧縮機３７ａ、送風ファン３７ｅ１が作動されると、冷媒がヒートポンプサイクル３７内に循環され、空気熱交換器３７ｅに外気が供給される。そして、空気熱交換器３７ｅでは、外気の熱が冷媒に移動される。また、圧縮機３７ａから吐出されて水冷媒熱交換器３７ｂの冷媒通路を流れる高温高圧の冷媒と、循環回路２０を循環して水冷媒熱交換器３７ｂの水通路を流れる低温水との間で熱交換が行われて（冷媒の熱が低温水に移動され）、低温水は加熱され高温の湯となり、貯湯タンク１１に貯められていく。   When the circulation pump 36 is operated, the low temperature water on the lower side of the hot water storage tank 11 is circulated to the upper side of the hot water storage tank 11 through the circulation circuit 20 (water passage of the water refrigerant heat exchanger 37b). In the heat pump cycle 37, when the compressor 37a and the blower fan 37e1 are operated, the refrigerant is circulated in the heat pump cycle 37, and the outside air is supplied to the air heat exchanger 37e. And in the air heat exchanger 37e, the heat of outside air is moved to the refrigerant. Further, between the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 37a and flowing through the refrigerant passage of the water-refrigerant heat exchanger 37b, and low-temperature water circulating through the circulation circuit 20 and flowing through the water passage of the water-refrigerant heat exchanger 37b. Heat exchange is performed (the heat of the refrigerant is transferred to the low-temperature water), and the low-temperature water is heated to become high-temperature hot water and is stored in the hot water storage tank 11.

沸き上げ運転時においては、循環ポンプ３６は、水冷媒熱交換器３７ｂの流出側水温（沸き上げサーミスタ３５ａによる流出温度信号）が、種々の運転条件下において決定される所定の目標沸き上げ温度となるように、制御部３８ｂ、およびインバータ３８ｃによって作動回転数が制御される。   At the time of boiling operation, the circulation pump 36 has a predetermined target boiling temperature at which the outlet water temperature of the water refrigerant heat exchanger 37b (outflow temperature signal by the boiling thermistor 35a) is determined under various operating conditions. Thus, the operating speed is controlled by the control unit 38b and the inverter 38c.

２．給湯運転、湯張り運転
昼間の台所や洗面所での湯の使用時、また風呂への湯張り時には、制御装置３８は、コントロールパネル３８ａの給湯設定温度スイッチ、あるいは湯張り設定温度スイッチからの入力信号に基づき、高温取出し管１３における混合弁の弁開度を調節する。弁開度が調節されることによって、高温取出し管１３から流出される高温の湯と、給水管から供給される給水とが混合され、高温の湯は設定温度となるように調節され、台所、洗面所、風呂等へ供給されることになる。 2. Hot water supply operation, hot water filling operation When using hot water in the kitchen or washroom in the daytime or when filling the bath, the control device 38 inputs from the hot water set temperature switch or the hot water set temperature switch on the control panel 38a. Based on the signal, the opening degree of the mixing valve in the high temperature take-out pipe 13 is adjusted. By adjusting the valve opening, the hot water flowing out from the high temperature take-out pipe 13 and the feed water supplied from the water supply pipe are mixed, and the hot water is adjusted to the set temperature, and the kitchen, It will be supplied to the bathroom and bath.

３．風呂自動運転
制御装置３８は、浴槽内の浴水の温度低下に対しては、湯張り運転後の風呂保温設定時間範囲（ユーザが設定する時間であり、例えば４時間）において、浴水の温度を設定温度に保持する風呂自動運転を実施する。即ち、制御装置３８は、浴水の温度が設定温度より低くなると、浴槽内の湯を図示しない貯湯タンク１１内の追い焚き用熱交換器に供給して、浴水を加熱する。更に、浴水の温度が設定温度になると、制御装置３８は追い焚き用熱交換器への浴水の供給を停止させる。 3. The bath automatic operation control device 38 controls the temperature of the bath water in the bath heat retention setting time range (the time set by the user, for example, 4 hours) after the hot water operation for the temperature drop of the bath water in the bathtub. Implement automatic bath operation that keeps the temperature at the set temperature. That is, when the temperature of the bath water becomes lower than the set temperature, the control device 38 supplies the hot water in the bathtub to a reheating heat exchanger in the hot water storage tank 11 (not shown) to heat the bath water. Further, when the temperature of the bath water reaches the set temperature, the control device 38 stops the supply of the bath water to the reheating heat exchanger.

４．凍結防止運転
沸き上げ運転を実施していない場合では、循環回路２０内での低温水（給水）の流れは形成されず、特に冬場においては低温水が凍結してしまう虞がある。制御装置３８は、コントロールパネル３８ａの凍結防止スイッチからの入力信号に基づいて、図３に示す制御フローに基づいて凍結防止運転を行う。 4). Freezing prevention operation When the boiling operation is not performed, the flow of low-temperature water (feed water) in the circulation circuit 20 is not formed, and there is a possibility that the low-temperature water freezes particularly in winter. The control device 38 performs the freeze prevention operation based on the control flow shown in FIG. 3 based on the input signal from the freeze prevention switch of the control panel 38a.

まず、ステップＳ１００において、制御装置３８は、沸き上げ運転が停止中であるか否かを判定し、停止中であると判定すると、ステップＳ１１０で、循環回路２０中の低温水の温度が、低温水の凍結に至ると予測される判定温度以下であるか否かを判定する。水の凍結温度は０℃であり、ここでは判定のための多少の安全率を考慮して、判定温度を例えば４℃と設定している。低温水の温度は、配管３４に設けられた給水サーミスタ３４ａから得られる温度信号、あるいは配管３５に設けられた沸き上げサーミスタ３５ａから得られる温度信号の少なくとも一方を用いることができる。   First, in step S100, the control device 38 determines whether or not the boiling operation is stopped. If it is determined that the boiling operation is stopped, the temperature of the low-temperature water in the circulation circuit 20 is low in step S110. It is determined whether or not the temperature is equal to or lower than a determination temperature predicted to cause water freezing. The freezing temperature of water is 0 ° C., and the determination temperature is set to 4 ° C., for example, in consideration of some safety factor for determination. As the temperature of the low temperature water, at least one of a temperature signal obtained from a feed water thermistor 34 a provided in the pipe 34 or a temperature signal obtained from a boiling thermistor 35 a provided in the pipe 35 can be used.

ステップＳ１１０で、肯定判定すると、制御装置３８は、ステップＳ１２０で、ヒートポンプユニット３０、および循環ポンプ３６を作動させる。具体的には、ヒートポンプユニット３０については、圧縮機３７ａ、および送風ファン３７ｅ１を作動させる。本凍結防止運転は、上記沸き上げ運転のように高温の湯（９０℃）を生成するものとは異なり、循環回路２０内の低温水の温度をある程度上昇させて、凍結しない温度にするためのものであるため、制御装置３８は、圧縮機３７ａ、送風ファン３７ｅ１を沸き上げ運転時での能力よりも低く設定された低能力で作動させる。   If an affirmative determination is made in step S110, the control device 38 operates the heat pump unit 30 and the circulation pump 36 in step S120. Specifically, for the heat pump unit 30, the compressor 37a and the blower fan 37e1 are operated. This freezing prevention operation is different from the one that generates high-temperature hot water (90 ° C.) as in the above-described boiling operation, in order to raise the temperature of the low-temperature water in the circulation circuit 20 to some extent so that it does not freeze. Therefore, the control device 38 operates the compressor 37a and the blower fan 37e1 with a low capacity that is set lower than the capacity during the boiling operation.

また、制御装置３８は、循環ポンプ３６については、正回転運転により作動させる。本凍結防止運転では、循環ポンプ３６を作動させるにあたっては、循環回路２０における水容量は貯湯タンク１１の容量よりも非常に小さく、また、循環回路２０においてわずかな低温水の流れが発生されれば良いことから、制御装置３８は、循環ポンプ３６を上記のヒートポンプユニット３０と同様に、沸き上げ運転時での能力よりも低く設定された低能力で作動させる。例えば、循環ポンプ３６のＭＡＸ能力（最大圧送量）の２リットル／ｍｉｎに対して、数十ｃｃ／ｍｉｎ程度の能力で作動させる。   The control device 38 operates the circulation pump 36 by forward rotation operation. In this anti-freezing operation, when the circulation pump 36 is operated, the water capacity in the circulation circuit 20 is much smaller than the capacity of the hot water storage tank 11 and a slight low-temperature water flow is generated in the circulation circuit 20. Since it is good, the control apparatus 38 operates the circulation pump 36 by the low capacity | capacitance set lower than the capacity | capacitance at the time of boiling operation similarly to the said heat pump unit 30. FIG. For example, the circulating pump 36 is operated with a capacity of about several tens of cc / min with respect to 2 liter / min of the MAX capacity (maximum pumping amount).

循環ポンプ３６が正回転運転されることによって、循環回路２０内では、低温水は沸き上げ運転時と同じく貯湯タンク１１の下部側から上部側に向かう方向に移動することになる。そして、この低温水は、水冷媒熱交換器３７ｂによって加熱される。よって、循環ポンプ３６の正回転運転時における水冷媒熱交換器３７ｂの下流側（つまり配管３５側）の低温水の温度が上昇していくことになる。   When the circulation pump 36 is operated in the forward rotation, the low-temperature water moves in the circulation circuit 20 in the direction from the lower side to the upper side of the hot water storage tank 11 as in the boiling operation. And this low temperature water is heated by the water refrigerant | coolant heat exchanger 37b. Therefore, the temperature of the low-temperature water on the downstream side (that is, the pipe 35 side) of the water-refrigerant heat exchanger 37b during the forward rotation operation of the circulation pump 36 increases.

次に、ステップＳ１３０で、制御装置３８は、配管３５における沸き上げサーミスタ３５ａによって得られる温度信号から、上昇していく低温水の温度を把握し、低温水の温度が第１所定温度以上になったか否かを判定する。第１所定温度は、判定温度（４℃）よりも高く、また、目標沸き上げ温度（９０℃）よりも低く、低温水がある程度の熱量を保持して、凍結防止できるだけの温度として設定されており、ここでは、例えば５０℃としている。   Next, in step S130, the control device 38 grasps the temperature of the rising low temperature water from the temperature signal obtained by the boiling thermistor 35a in the pipe 35, and the temperature of the low temperature water becomes equal to or higher than the first predetermined temperature. It is determined whether or not. The first predetermined temperature is higher than the determination temperature (4 ° C.) and lower than the target boiling temperature (90 ° C.), and is set as a temperature at which low-temperature water retains a certain amount of heat and can prevent freezing. Here, for example, the temperature is set to 50 ° C.

そして、ステップＳ１３０で、肯定判定すると、ステップＳ１４０で、ヒートポンプユニット３０を低能力で作動させたまま、循環ポンプ３６を低能力で逆回転運転により作動させる。尚、ステップＳ１３０で、否定判定するとステップＳ１２０に戻る。   If an affirmative determination is made in step S130, in step S140, the circulation pump 36 is operated by the reverse rotation operation with low capacity while the heat pump unit 30 is operated with low capacity. If a negative determination is made in step S130, the process returns to step S120.

循環ポンプ３６が逆回転運転されることによって、循環回路２０内では、低温水は沸き上げ運転時とは逆に貯湯タンク１１の上部側から下部側に向かう方向に移動することになる。そして、この低温水は、水冷媒熱交換器３７ｂによって加熱される。よって、循環ポンプ３６の逆回転運転時における水冷媒熱交換器３７ｂの下流側（つまり配管３４側）の低温水の温度が上昇していくことになる。   When the circulation pump 36 is operated in the reverse rotation, the low-temperature water moves in the circulation circuit 20 in the direction from the upper side to the lower side of the hot water storage tank 11 contrary to the boiling operation. And this low temperature water is heated by the water refrigerant | coolant heat exchanger 37b. Therefore, the temperature of the low-temperature water on the downstream side (that is, the pipe 34 side) of the water-refrigerant heat exchanger 37b during the reverse rotation operation of the circulation pump 36 increases.

次に、ステップＳ１５０で、制御装置３８は、配管３４における給水サーミスタ３４ａによって得られる温度信号から、上昇していく低温水の温度を把握し、低温水の温度が第２所定温度以上になったか否かを判定する。第２所定温度は、判定温度（４℃）よりも高く、また、目標沸き上げ温度（９０℃）よりも低く、低温水がある程度の熱量を保持して、凍結防止できるだけの温度として設定されており、ここでは、例えば第１所定温度よりも低い４０℃としている。   Next, in step S150, the control device 38 grasps the temperature of the rising low-temperature water from the temperature signal obtained by the feed water thermistor 34a in the pipe 34, and has the temperature of the low-temperature water reached the second predetermined temperature or higher? Determine whether or not. The second predetermined temperature is higher than the determination temperature (4 ° C.) and lower than the target boiling temperature (90 ° C.), and is set as a temperature at which low-temperature water retains a certain amount of heat and can prevent freezing. Here, for example, the temperature is set to 40 ° C. lower than the first predetermined temperature.

そして、ステップＳ１５０で、肯定判定すると、ステップＳ１６０で、ヒートポンプユニット３０、および循環ポンプ３６を停止させる。尚、ステップＳ１５０で、否定判定するとステップＳ１４０に戻る。   If an affirmative determination is made in step S150, the heat pump unit 30 and the circulation pump 36 are stopped in step S160. If a negative determination is made in step S150, the process returns to step S140.

制御装置３８は、上記のようにステップＳ１００〜ステップＳ１６０を１つの制御サイクルとして循環ポンプ３６の正回転運転と逆回転運転とを交互に行い、更に、この制御サイクルを繰返し実施していく。   As described above, the control device 38 alternately performs the forward rotation operation and the reverse rotation operation of the circulation pump 36 using steps S100 to S160 as one control cycle, and further repeatedly executes this control cycle.

以上のように、本実施形態では、ヒートポンプサイクル３７を加熱手段として、貯湯タンク１１内に高温の湯を貯める給湯装置１００において、循環ポンプ３６を正回転運転および逆回転運転可能なポンプとし、制御装置３８は、沸き上げ運転を停止しているときに、循環回路２０における低温水の温度が判定温度以下であると判定すると、循環ポンプ３６とヒートポンプサイクル３７とを作動させると共に、循環ポンプ３６の正回転運転および逆回転運転を交互に行うようにしている。   As described above, in the present embodiment, the heat pump cycle 37 is used as a heating unit, and in the hot water supply apparatus 100 that stores high-temperature hot water in the hot water storage tank 11, the circulation pump 36 is a pump capable of forward rotation operation and reverse rotation operation. When the apparatus 38 determines that the temperature of the low-temperature water in the circulation circuit 20 is equal to or lower than the determination temperature when the boiling operation is stopped, the apparatus 38 operates the circulation pump 36 and the heat pump cycle 37, and The forward rotation operation and the reverse rotation operation are alternately performed.

これにより、循環ポンプ３６の正回転運転によって、循環回路２０において水冷媒熱交換器３７ｂよりも貯湯タンク１１の下部側にある低温水を加熱して貯湯タンク１１の上部側に向けて流すことができる。また、逆回転運転によって、循環回路２０において水冷媒熱交換器３７ｂよりも貯湯タンク１１の上部側にある低温水を加熱して貯湯タンク１１の下部側に向けて流すことができる。このように、本実施形態では、従来技術のようにバイパス用流路、切替え手段等の部品の増設を必要とせずに、循環ポンプ３６の正回転運転と逆回転運転とを交互に行うことで、循環回路２０中の低温水を効果的に加熱して、低温水の凍結を確実に防止することができる。   Thereby, by the forward rotation operation of the circulation pump 36, the low-temperature water at the lower side of the hot water storage tank 11 is heated in the circulation circuit 20 and flows toward the upper side of the hot water storage tank 11 than the water refrigerant heat exchanger 37 b. it can. Further, by the reverse rotation operation, the low-temperature water on the upper side of the hot water storage tank 11 can be heated and flowed toward the lower side of the hot water storage tank 11 in the circulation circuit 20 from the water refrigerant heat exchanger 37b. As described above, in the present embodiment, the forward rotation operation and the reverse rotation operation of the circulation pump 36 are alternately performed without the need for additional parts such as a bypass flow path and a switching unit as in the prior art. The low-temperature water in the circulation circuit 20 can be effectively heated to reliably prevent the low-temperature water from freezing.

また、凍結防止運転を実施するときには、制御装置３８は、循環ポンプ３６とヒートポンプサイクル３７とを、沸き上げ運転を実行する際の能力よりも低く設定された低能力で作動させるようにしている。凍結防止運転では、沸き上げ運転時のように高温の湯を生成する必要は無く、低温水を凍結に至らない程度の温度に上昇させてやればよく、また、循環回路２０における水容量は、貯湯タンク１１の容量に比べて非常に小さいので、循環ポンプ３６とヒートポンプサイクル３７とを低能力で作動させることで、エネルギの使用量を抑えることができる。   In addition, when performing the freeze prevention operation, the control device 38 operates the circulation pump 36 and the heat pump cycle 37 with a low capacity that is set lower than the capacity for performing the boiling operation. In the freezing prevention operation, it is not necessary to generate hot water as in the boiling operation, and it is sufficient to raise the low temperature water to a temperature that does not cause freezing. Since the capacity of the hot water storage tank 11 is very small, the amount of energy used can be suppressed by operating the circulation pump 36 and the heat pump cycle 37 with low capacity.

また、循環ポンプ３６の能力を低能力とすることで、貯湯タンク１１に対する低温水の移動量が抑えられ、貯湯タンク１１内の貯湯熱量への影響を小さくすることができる。   Further, by making the capacity of the circulation pump 36 low, the amount of low-temperature water transferred to the hot water storage tank 11 can be suppressed, and the influence on the amount of hot water stored in the hot water storage tank 11 can be reduced.

また、図３のステップＳ１１０で説明したように、凍結防止運転を開始するか否かの判定を低温水の温度を用いた判定としている。よって、本来の沸き上げ運転時に使用する各サーミスタ３４ａ、３５ａを兼用した凍結防止運転の制御が可能となる。   Further, as described in step S110 of FIG. 3, the determination as to whether or not to start the freeze prevention operation is made using the temperature of the low temperature water. Therefore, it is possible to control the freeze prevention operation using the thermistors 34a and 35a used during the original boiling operation.

（第２実施形態）
第２実施形態の制御フローを図４に示す。第２実施形態の制御フローは、上記第１実施形態の制御フロー（図３）に対して、ステップＳ１３０、ステップＳ１５０をそれぞれステップＳ１３０Ａ、ステップＳ１５０Ａに変更したものである。 (Second Embodiment)
The control flow of the second embodiment is shown in FIG. The control flow of the second embodiment is obtained by changing step S130 and step S150 to step S130A and step S150A, respectively, with respect to the control flow (FIG. 3) of the first embodiment.

制御装置３８は、ステップＳ１００〜ステップＳ１２０の後に、ステップＳ１３０Ａで、ステップＳ１２０を実行した後に第１所定時間だけ経過したか否かを判定する。第１所定時間は、例えば、循環ポンプ３６の正回転運転により水冷媒熱交換器３７ｂの下流側（配管３５）となる低温水の温度が、第１所定温度（例えば５０℃）に上昇するまでの時間として予め設定されたものである。第１所定時間は、外気温度、低温水の温度、第１所定温度、および循環ポンプ３６による循環量等に応じて机上計算によって算出可能である。   After step S100 to step S120, the control device 38 determines whether or not a first predetermined time has elapsed after executing step S120 in step S130A. The first predetermined time is, for example, until the temperature of the low-temperature water on the downstream side (pipe 35) of the water / refrigerant heat exchanger 37b rises to the first predetermined temperature (for example, 50 ° C.) by the forward rotation operation of the circulation pump 36. This time is set in advance. The first predetermined time can be calculated by desktop calculation according to the outside air temperature, the temperature of the low temperature water, the first predetermined temperature, the circulation amount by the circulation pump 36, and the like.

そして、制御装置３８は、ステップＳ１４０の後に、ステップＳ１５０Ａで、ステップＳ１４０を実行した後に第２所定時間だけ経過したか否かを判定する。第２所定時間は、例えば、循環ポンプ３６の逆回転運転により水冷媒熱交換器３７ｂの下流側（配管３４）となる低温水の温度が、第２所定温度（例えば４０℃）に上昇するまでの時間として予め設定されたものである。第２所定時間は、外気温度、低温水の温度、第２所定温度、および循環ポンプ３６による循環量等に応じて机上計算によって算出可能である。   Then, after step S140, the control device 38 determines whether or not a second predetermined time has elapsed after executing step S140 in step S150A. The second predetermined time is, for example, until the temperature of the low-temperature water on the downstream side (pipe 34) of the water-refrigerant heat exchanger 37b rises to the second predetermined temperature (for example, 40 ° C.) by the reverse rotation operation of the circulation pump 36. This time is set in advance. The second predetermined time can be calculated by desktop calculation according to the outside air temperature, the temperature of the low-temperature water, the second predetermined temperature, the amount of circulation by the circulation pump 36, and the like.

本実施形態では、正回転運転時、および逆回転運転時の低温水の温度上昇度合いを経過時間によって判定することを可能としており、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。給湯装置１００においては、沸き上げ運転時において、沸き上げ温度を制御するにあたって、沸き上げサーミスタ３５ａのみを使用し、必ずしも給水サーミスタ３４ａを必要とはしない場合がある。このような場合であれば、第１、第２所定時間を用いて凍結防止運転の制御をすることで、給水サーミスタ３４ａを不要とする対応が可能である。   In the present embodiment, it is possible to determine the temperature rise degree of the low-temperature water during the forward rotation operation and the reverse rotation operation based on the elapsed time, and the same effects as in the first embodiment can be obtained. In the hot water supply device 100, in controlling the boiling temperature during the boiling operation, only the boiling thermistor 35a is used, and the water supply thermistor 34a is not necessarily required. In such a case, it is possible to make the water supply thermistor 34a unnecessary by controlling the freeze prevention operation using the first and second predetermined times.

（その他の実施形態）
上記第１、第２実施形態では、凍結防止運転の１サイクルの制御において、循環ポンプ３６の正回転運転と逆回転運転とを１回ずつ行うものとしたが、これに限らず、複数回行うものとしても良い。 (Other embodiments)
In the first and second embodiments, in the control of one cycle of the freeze prevention operation, the forward rotation operation and the reverse rotation operation of the circulation pump 36 are performed once, but the present invention is not limited to this and is performed a plurality of times. It is good as a thing.

また、先に正回転運転を行い、次に逆回転運転を行うようにしたが、先に逆回転運転を行い、次に正回転運転を行うようにしても良い。   Further, although the forward rotation operation is performed first and then the reverse rotation operation is performed, the reverse rotation operation may be performed first and the forward rotation operation may be performed next.

また、図３、図４で説明した制御フローのステップＳ１１０で、循環回路２０の低温水の温度を用いた判定ステップとしたが、これに限らず、外気温度を用いた判定ステップとしても良い。このときの判定温度は、外気温度に応じて低温水が凍結に至ると予測される温度を用いるようにすれば良い。   Moreover, although it was set as the determination step using the temperature of the low temperature water of the circulation circuit 20 in step S110 of the control flow demonstrated in FIG. 3, FIG. 4, it is good not only as this but the determination step using external temperature. The determination temperature at this time may be a temperature at which low-temperature water is predicted to be frozen according to the outside air temperature.

また、ヒートポンプサイクル３７として、ＣＯ２冷媒を用いた超臨界ヒートポンプサイクルとしたが、これに限らず、他の冷媒を用いた一般的なヒートポンプサイクルとしても良い。また、減圧装置３７ｃとしてエジェクタを用いたものとして説明したが、弁開度の調整によって冷媒を減圧させる通常の弁式の減圧装置としても良い。また、内部熱交換器３７ｆは必要に応じて設定すれば良い。 The heat pump cycle 37 is a supercritical heat pump cycle using a CO 2 refrigerant. However, the heat pump cycle 37 is not limited to this and may be a general heat pump cycle using another refrigerant. In addition, although the description has been made assuming that the ejector is used as the decompression device 37c, a normal valve-type decompression device that decompresses the refrigerant by adjusting the valve opening degree may be used. Moreover, what is necessary is just to set the internal heat exchanger 37f as needed.

１００ ヒートポンプ式給湯装置（給湯装置）
１１ 貯湯タンク
２０ 循環回路
３６ 循環ポンプ
３７ ヒートポンプサイクル（ヒートポンプ）
３８ 制御装置（制御手段） 100 Heat pump type hot water supply device (hot water supply device)
11 Hot water storage tank 20 Circulation circuit 36 Circulation pump 37 Heat pump cycle (heat pump)
38 Control device (control means)

Claims (7)

湯を貯める貯湯タンク（１１）の下部側および上部側を繋ぐ循環回路（２０）と、
前記循環回路（２０）に設けられた循環ポンプ（３６）と、
前記循環回路（２０）の途中部位に設けられ、前記循環ポンプ（３６）によって前記循環回路（２０）に循環される前記貯湯タンク（１１）内の低温水を加熱するヒートポンプ（３７）と、
前記循環ポンプ（３６）、および前記ヒートポンプ（３７）の作動を制御して、前記低温水を加熱することで湯を生成して前記貯湯タンク（１１）に貯める沸き上げ運転を実行する制御手段（３８）とを備える給湯装置において、
前記循環ポンプ（３６）は、前記制御手段（３８）による正回転運転、および前記正回転運転とは逆となる逆回転運転が可能となっており、
前記制御手段（３８）は、前記沸き上げ運転を停止しており、前記低温水あるいは外気の温度が前記低温水の凍結に至る判定温度よりも低いと判定したときに、
前記循環ポンプ（３６）と前記ヒートポンプ（３７）とを作動させると共に、前記循環ポンプ（３６）の前記正回転運転と前記逆回転運転とを交互に行う凍結防止運転を実行することを特徴とする給湯装置。 A circulation circuit (20) connecting the lower side and the upper side of the hot water storage tank (11) for storing hot water;
A circulation pump (36) provided in the circulation circuit (20);
A heat pump (37) that is provided in the middle of the circulation circuit (20) and heats the low-temperature water in the hot water storage tank (11) that is circulated to the circulation circuit (20) by the circulation pump (36);
Control means for controlling the operation of the circulation pump (36) and the heat pump (37) to generate boiling water by heating the low-temperature water and storing it in the hot water storage tank (11) ( 38),
The circulation pump (36) is capable of a forward rotation operation by the control means (38) and a reverse rotation operation opposite to the normal rotation operation.
The control means (38) has stopped the boiling operation, and when it is determined that the temperature of the low temperature water or outside air is lower than the determination temperature leading to the freezing of the low temperature water,
The circulation pump (36) and the heat pump (37) are operated, and an anti-freezing operation for alternately performing the forward rotation operation and the reverse rotation operation of the circulation pump (36) is performed. Hot water supply device. 前記制御手段（３８）は、前記循環ポンプ（３６）と前記ヒートポンプ（３７）とを作動させる際に、前記沸き上げ運転を実行する際の能力よりも低く設定された低能力で作動させることを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。   When the circulating pump (36) and the heat pump (37) are operated, the control means (38) operates at a low capacity that is set lower than the capacity when the boiling operation is performed. The hot water supply device according to claim 1, wherein 前記制御手段（３８）は、前記正回転運転と前記逆回転運転とを交互に行うにあたって、
前記循環回路（２０）における前記正回転運転時の前記ヒートポンプ（３７）よりも下流側となる前記低温水の温度を第１所定温度以上に上昇させ、その後に、
前記循環回路（２０）における前記逆回転運転時の前記ヒートポンプ（３７）よりも下流側となる前記低温水の温度を第２所定温度以上に上昇さることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の給湯装置。 The control means (38) performs the forward rotation operation and the reverse rotation operation alternately.
Increasing the temperature of the low-temperature water downstream of the heat pump (37) during the forward rotation operation in the circulation circuit (20) to a first predetermined temperature or higher,
The temperature of the low-temperature water that is downstream of the heat pump (37) during the reverse rotation operation in the circulation circuit (20) is increased to a second predetermined temperature or more. The hot water supply device described in 1. 前記制御手段（３８）は、前記循環回路（２０）における前記逆回転運転時の前記ヒートポンプ（３７）よりも下流側となる前記低温水の温度を第２所定温度以上に上昇させると、前記循環ポンプ（３６）と前記ヒートポンプ（３７）とを停止させることを特徴とする請求項３に記載の給湯装置。   When the control means (38) raises the temperature of the low-temperature water downstream of the heat pump (37) during the reverse rotation operation in the circulation circuit (20) to a second predetermined temperature or more, the circulation The hot water supply device according to claim 3, wherein the pump (36) and the heat pump (37) are stopped. 前記制御手段（３８）は、前記正回転運転と、前記逆回転運転とを交互に行うにあたって、
予め定めた第１所定時間の間、前記正回転運転を行い、その後に、
予め定めた第２所定時間の間、前記逆回転運転を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の給湯装置。 The control means (38) performs the forward rotation operation and the reverse rotation operation alternately.
During the first predetermined time determined in advance, the forward rotation operation is performed, and then
The hot water supply apparatus according to claim 1 or 2, wherein the reverse rotation operation is performed for a predetermined second predetermined time. 前記制御手段（３８）は、前記第２所定時間の間、前記逆回転運転を行った後に、前記循環ポンプ（３６）と前記ヒートポンプ（３７）とを停止させることを特徴とする請求項５に記載の給湯装置。   The said control means (38) stops the said circulation pump (36) and the said heat pump (37), after performing the said reverse rotation operation for the said 2nd predetermined time. The hot water supply device described. 前記制御手段（３８）は、前記低温水あるいは前記外気の温度のうち、前記低温水の温度が前記判定温度よりも低いと判定したときに、
前記凍結防止運転を実行することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の給湯装置。 When the control means (38) determines that the temperature of the low temperature water is lower than the determination temperature among the temperatures of the low temperature water or the outside air,
The hot water supply apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the freeze prevention operation is executed.
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