JP2014016041A - Hot-water supply apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、温水を供給する給湯装置に関する。 The present invention relates to a hot water supply apparatus that supplies hot water.
特許文献１は、ヒートポンプサイクルとして機能する冷媒サイクルによって給湯用流体を加熱する給湯装置を開示する。この装置は、冷媒サイクルの冷媒と、給湯用流体との間の熱交換を提供する放熱器を有する。給湯用流体が水である場合、放熱器は水冷媒熱交換器とも呼ばれる。従来技術は、水冷媒熱交換器の冷媒出口における冷媒温度と、水冷媒熱交換器の水入口における水温度との温度差が所定温度差となるように高圧側の冷媒圧力を制御している。 Patent Document 1 discloses a hot water supply apparatus that heats a hot water supply fluid by a refrigerant cycle that functions as a heat pump cycle. The apparatus has a radiator that provides heat exchange between the refrigerant in the refrigerant cycle and the hot water supply fluid. When the hot water supply fluid is water, the radiator is also referred to as a water refrigerant heat exchanger. In the prior art, the refrigerant pressure on the high pressure side is controlled so that the temperature difference between the refrigerant temperature at the refrigerant outlet of the water refrigerant heat exchanger and the water temperature at the water inlet of the water refrigerant heat exchanger becomes a predetermined temperature difference. .
従来技術の構成では、水冷媒熱交換器における熱交換性能が高くなるにしたがって、冷媒出口における冷媒温度は、水入口における水温度に近くなる。この結果、冷媒温度と水温度との温度差は小さくなる。 In the configuration of the related art, the refrigerant temperature at the refrigerant outlet becomes closer to the water temperature at the water inlet as the heat exchange performance in the water refrigerant heat exchanger increases. As a result, the temperature difference between the refrigerant temperature and the water temperature is reduced.
一方、制御装置が利用する冷媒温度および水温度は、避けがたい誤差、すなわち不可避の誤差を含んでいる。例えば、冷媒温度および水温度は、サーミスタなどの温度検出用のセンサによって検出される。このようなセンサは、センサに固有の誤差を有する。また、センサの設置構造に伴う誤差が生じる場合がある。さらに、センサおよび制御装置を含む電気回路に起因する誤差が生じる場合がある。 On the other hand, the refrigerant temperature and water temperature used by the control device include unavoidable errors, that is, unavoidable errors. For example, the refrigerant temperature and the water temperature are detected by a temperature detection sensor such as a thermistor. Such a sensor has errors inherent in the sensor. In addition, an error associated with the sensor installation structure may occur. Further, errors due to electrical circuits including sensors and control devices may occur.
このような不可避の誤差は、冷媒温度と水温度との温度差に基づく制御を困難にする場合があった。例えば、不可避の誤差が、冷媒温度と水温度との実際の温度差を上回る場合、誤差の中に、実際の温度差が埋没するから、実際の温度差を認識することができない。これでは、正常な制御は困難である。 Such inevitable errors sometimes make control based on the temperature difference between the refrigerant temperature and the water temperature difficult. For example, when the inevitable error exceeds the actual temperature difference between the refrigerant temperature and the water temperature, the actual temperature difference cannot be recognized because the actual temperature difference is buried in the error. With this, normal control is difficult.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷媒サイクルを高い効率で運転することができる給湯装置を提供することである。 This invention is made | formed in view of the said problem, The objective is to provide the hot water supply apparatus which can drive | operate a refrigerant cycle with high efficiency.
本発明の他の目的は、水冷媒熱交換器における冷媒温度と水温度との温度差が小さい場合に、温度検出のための不可避の誤差に妨げられることなく、冷媒サイクルを高い効率で運転することができる給湯装置を提供することである。 Another object of the present invention is to operate the refrigerant cycle with high efficiency without being obstructed by inevitable errors for temperature detection when the temperature difference between the refrigerant temperature and the water temperature in the water refrigerant heat exchanger is small. It is to provide a hot water supply device that can be used.
開示されたひとつの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。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示された発明の技術的範囲を限定するものではない。 One disclosed invention employs the following technical means to achieve the above object. It should be noted that the reference numerals in parentheses described in the claims and in this section indicate a corresponding relationship with specific means described in the embodiments described later as one aspect, and are technical aspects of the disclosed invention. It does not limit the range.
開示された発明のひとつは、給湯用流体系統（２）と冷媒サイクル（３）との間に対向流型の水冷媒熱交換器（１０）を有する給湯装置（１）において、水冷媒熱交換器に供給される給水の給水温度（ＴＷｉｎ）を検出する給水温度検出器（２１）と、冷媒サイクルの高圧部分における高圧冷媒圧力（ＰＲｈ）を検出する高圧冷媒圧力検出器（２２）と、冷媒サイクルの圧縮機（７）と水冷媒熱交換器との間の高圧部分における吐出冷媒温度（ＴＲｄ）を検出する吐出冷媒温度検出器（２３）と、高圧冷媒圧力（ＰＲｈ）と吐出冷媒温度（ＴＲｄ）とが、水冷媒熱交換器から流出する水の目標温度である目標沸上温度（ＴＷｈ）と給水温度（ＴＷｉｎ）とから決定される目標圧力（ＰＲｈｔ）および目標温度（ＴＲｄｔ）になるように冷媒サイクルの減圧弁（８）を制御する制御装置（２０）とを備えることを特徴とする。 One of the disclosed inventions is that in a hot water supply apparatus (1) having a counter flow type water refrigerant heat exchanger (10) between a hot water supply fluid system (2) and a refrigerant cycle (3), water refrigerant heat exchange is performed. A feed water temperature detector (21) for detecting the feed water temperature (TWin) of the feed water supplied to the vessel, a high pressure refrigerant pressure detector (22) for detecting the high pressure refrigerant pressure (PRh) in the high pressure portion of the refrigerant cycle, and the refrigerant A discharge refrigerant temperature detector (23) for detecting a discharge refrigerant temperature (TRd) in a high pressure portion between the compressor (7) and the water refrigerant heat exchanger of the cycle, a high pressure refrigerant pressure (PRh) and a discharge refrigerant temperature ( TRd) becomes a target pressure (PRht) and a target temperature (TRdt) determined from a target boiling temperature (TWh) and a feed water temperature (TWin), which are target temperatures of water flowing out of the water-refrigerant heat exchanger. Refrigerant Characterized in that it comprises a control device (20) for controlling cycle of the pressure reducing valve (8).
この構成によると、水冷媒熱交換器の出口温度差だけに基づくことなく減圧弁の開度が制御される。よって、出口温度差が小さい場合であっても、出口温度差を検出するために避けることができない誤差の影響を受けることなく、冷媒サイクルを高い効率で運転することができる。 According to this configuration, the opening degree of the pressure reducing valve is controlled without being based only on the outlet temperature difference of the water refrigerant heat exchanger. Therefore, even if the outlet temperature difference is small, the refrigerant cycle can be operated with high efficiency without being affected by errors that cannot be avoided in order to detect the outlet temperature difference.
以下に、図面を参照しながら開示された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。また、後続の実施形態においては、先行する実施形態で説明した事項に対応する部分に百以上の位だけが異なる参照符号を付することにより対応関係を示し、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくと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。 Hereinafter, a plurality of modes for carrying out the disclosed invention will be described 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. Further, in the following embodiments, the correspondence corresponding to the matters corresponding to the matters described in the preceding embodiments is indicated by adding reference numerals that differ only by one hundred or more, and redundant description may be omitted. . Not only combinations of parts that clearly show that combinations are possible in each embodiment, but also combinations of the embodiments even if they are not explicitly stated unless there is a problem with the combination. Is also possible.
（第１実施形態）
図１において、本発明の第１実施形態に係る給湯装置１は、給湯用流体系統２と、冷媒サイクル３とを備える。給湯装置１は、水道施設から給水口を経由して供給される水を、冷媒サイクル３によって加熱する。給湯装置１は、湯を生成し、湯を蓄える。給湯装置１は、蛇口などの出湯口に向けて湯を供給する。
(First embodiment)
In FIG. 1, a hot water supply apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention includes a hot water
給湯用流体系統２は、湯を蓄える貯湯タンク４を備える。貯湯タンク４は、給水を受け入れるための給水口１４と、出湯口へ湯を供給するための出湯口１５とを有する。給水口１４は、貯湯タンク４の下部に設けられている。出湯口１５は、貯湯タンク４の上部に設けられている。
The hot water
給湯用流体系統２は、貯湯タンク４内の水を加熱するために、貯湯タンク４から水を抜出し、加熱した後に、再び貯湯タンク４内に戻す給水経路５を有する。貯湯タンク４は、給水経路５から戻される水、すなわち沸き上げられた湯を受け入れる入口１６と、給水経路５へ水を供給する出口１７とを有する。入口１６は、貯湯タンク４の上部、図示された例では、最上部に設けられている。出口１７は、貯湯タンク４の下部、図示された例では、最下部に設けられている。
In order to heat the water in the hot water storage tank 4, the hot water
給水経路５には、給水ポンプ６と、水冷媒熱交換器１０とが設けられている。給水ポンプ６は、電動ポンプである。給水ポンプ６は、給水経路５内に水を流す。給水ポンプ６は、貯湯タンク４の水を給水経路５へ導入し、給水経路５から貯湯タンク４へ再び戻す。給水ポンプ６により、水冷媒熱交換器１０に水が流される。
The water supply path 5 is provided with a
冷媒サイクル３は、外気などの熱源から得た熱を水冷媒熱交換器１０において水に供給する。冷媒サイクル３はヒートポンプサイクルを提供する。冷媒サイクル３は、超臨界冷媒サイクルである。冷媒サイクル３は、高圧部分において超臨界状態となる冷媒を用いている。冷媒サイクル３は、二酸化炭素を冷媒として用いている。二酸化炭素は冷媒サイクル３の高圧部分において超臨界状態に加圧される。
The
冷媒サイクル３は、圧縮機７、減圧弁８、蒸発器９、および水冷媒熱交換器１０を備える。圧縮機７は、電動機によって駆動される電動圧縮機である。圧縮機７は、冷媒サイクル３の低圧部分から低圧冷媒を吸入し、圧縮し、圧縮された高圧冷媒を冷媒サイクル３の高圧部分に吐出する。減圧弁８は、冷媒サイクル３の高圧部分と低圧部分との間に位置付けられている。減圧弁８は、開度を調節可能な弁である。減圧弁８は、電磁アクチュエータによって開度を調節可能な電磁弁である。減圧弁８は、高圧部分の高圧冷媒を減圧し、減圧された低圧冷媒を低圧部分に供給する。蒸発器９は、冷媒サイクル３の低圧部分に設けられている。蒸発器９は、熱源としての室外空気と低圧冷媒との間の熱交換を提供する。この結果、低圧冷媒は蒸発器９において熱源から吸熱し、蒸発する。
The
水冷媒熱交換器１０は、給湯用流体系統２と冷媒サイクル３との間に設けられている。水冷媒熱交換器１０は、給水経路５内を流れる水が通過する水経路１１と、冷媒サイクル３内を流れる高圧冷媒が通過する冷媒経路１２とを有する。
The water-
水冷媒熱交換器１０は、水と、冷媒との間の熱交換を提供する。水は、水冷媒熱交換器１０において冷媒から吸熱し、加熱される。水は、水冷媒熱交換器１０において加熱され、湯となって貯湯タンク４に戻される。冷媒は、水冷媒熱交換器１０において水へ放熱する。
The water
水経路１１と冷媒経路１２とは、平行に配置されている。水経路１１における水の流れ方向と、冷媒経路１２における冷媒の流れ方向とは、逆方向である。水冷媒熱交換器１０は、対向流型の熱交換器として構成され、利用されている。水経路１１の入口付近の水は、冷媒経路１２の出口付近の冷媒と熱交換する。水経路１１の出口付近の水は、冷媒経路１２の入口付近の冷媒と熱交換する。水冷媒熱交換器１０内において、水の温度は流れ方向に沿って徐々に上昇し、冷媒の温度は流れ方向に沿って徐々に低下する。水冷媒熱交換器１０の冷媒の出口における冷媒温度と水温度との温度差は、出口温度差ＴＤと呼ばれる。出口温度差ＴＤは、水冷媒熱交換器１０の冷媒の出口における冷媒温度と、水冷媒熱交換器１０の水の入口における水温度との温度差である。
The
給湯装置１は、給湯用流体系統２および冷媒サイクル３を制御するための制御装置２０を備える。制御装置２０は、複数のセンサ、および減圧弁８を含む複数のアクチュエータとともに制御システムを構成している。制御装置２０は、給水ポンプ６を制御する。制御装置２０は、貯湯タンク４内の水を沸き上げるための沸上運転のときに、給水ポンプ６を作動させる。制御装置２０は、圧縮機７を制御する。制御装置２０は、沸き上げ運転のときに圧縮機７を作動させ、冷媒サイクル３をヒートポンプとして機能させる。
The hot water supply device 1 includes a
制御装置２０は、冷媒サイクル３を高い成績係数で運転するように減圧弁８を制御する。制御装置２０は、水冷媒熱交換器１０において高い熱交換効率が得られるように減圧弁８を制御する。制御装置２０は、出口温度差ＴＤが目標温度差ＴＤｔになるように減圧弁８の開度をフィードバック制御する。冷媒サイクル３の高圧部分における高圧冷媒圧力ＰＲｈは、減圧弁８の開度が減少することにより上昇する。高圧冷媒圧力ＰＲｈは、減圧弁８の開度が増加することにより低下する。冷媒サイクル３の高圧部分における冷媒温度、例えば圧縮機７から吐出された直後の吐出冷媒温度ＴＲｄは、減圧弁８の開度が減少することにより上昇する。吐出冷媒温度ＴＲｄは、減圧弁８の開度が増加することにより低下する。
The
給湯装置１は、複数のセンサを備える。水温センサ２１は、貯湯タンク４から給水経路５に供給される水の給水温度ＴＷｉｎを検出する。水温センサ２１は、給水ポンプ６の下流側に設けることができる。水温センサ２１は、水冷媒熱交換器１０に供給される給水の給水温度ＴＷｉｎを検出する給水温度検出器である。圧力センサ２２は、高圧冷媒圧力ＰＲｈを検出する。圧力センサ２２は、冷媒サイクル３の高圧部分に設けることができる。例えば、圧力センサ２２は、水冷媒熱交換器１０の冷媒出口の近傍に設置することができる。圧力センサ２２は、冷媒サイクル３の高圧部分における高圧冷媒圧力ＰＲｈを検出する高圧冷媒圧力検出器である。温度センサ２３は、吐出冷媒温度ＴＲｄを検出する。温度センサ２３は、圧縮機７から延びる吐出冷媒配管に設けることができる。温度センサ２３は、冷媒サイクル３の圧縮機７と水冷媒熱交換器１０との間の高圧部分における吐出冷媒温度ＴＲｄを検出する吐出冷媒温度検出器である。
The hot water supply device 1 includes a plurality of sensors. The
制御装置２０は、マップ記憶部３１およびフィードバック制御部３２を備える。マップ記憶部３１は、出口温度差ＴＤと高圧冷媒圧力ＰＲｈと吐出冷媒温度ＴＲｄとの三者の関係を示す特性マップを記憶する。特性マップは、高圧冷媒圧力ＰＲｈおよび吐出冷媒温度ＴＲｄと、出口温度差ＴＤとの間の換算を可能とするために利用される。
The
フィードバック制御部３２は、複数のセンサ２１、２２、２３から取得される情報、およびマップ記憶部３１に記憶された特性マップに基づいて、水冷媒熱交換器１０において高い効率で熱交換が実行されるように減圧弁８をフィードバック制御する。フィードバック制御部３２は、高圧冷媒圧力ＰＲｈおよび／または吐出冷媒温度ＴＲｄを、目標値に接近させ、目標値に維持するように、減圧弁８の開度を調節する。目標値は、出口温度差ＴＤが目標温度差ＴＤｔになるように設定される。よって、制御装置２０は、出口温度差ＴＤが目標温度差ＴＤｔになるように、減圧弁８の開度をフィードバック制御する。ただし、制御装置２０は、出口温度差ＴＤをフィードバック制御に用いない。制御装置２０は、出口温度差ＴＤに代えて、高圧冷媒圧力ＰＲｈおよび吐出冷媒温度ＴＲｄをフィードバック制御に利用する。
The
フィードバック制御部３２は、現在の高圧冷媒圧力ＰＲｈおよび吐出冷媒温度ＴＲｄに基づいて出口温度差ＴＤの推定値ＴＤａを推定し、推定値ＴＤａが目標温度差ＴＤｔになるように減圧弁８の開度を制御する。推定値ＴＤａは、高圧冷媒圧力ＰＲｈおよび吐出冷媒温度ＴＲｄによって与えられている。よって、結果的に、フィードバック制御部３２は、目標温度差ＴＤｔが得られるように、高圧冷媒圧力ＰＲｈおよび吐出冷媒温度ＴＲｄをフィードバック制御することとなる。
The
これに代えて、フィードバック制御部３２は、現在の高圧冷媒圧力ＰＲｈおよび吐出冷媒温度ＴＲｄに基づいて出口温度差ＴＤの推定値ＴＤａを推定し、推定値ＴＤａにおける高圧冷媒圧力ＰＲｈまたは吐出冷媒温度ＴＲｄが目標温度差ＴＤｔにおける目標圧力ＰＲｈｔまたは目標温度ＴＲｄｔになるように減圧弁８の開度を制御する。この場合も、推定値ＴＤａは、高圧冷媒圧力ＰＲｈおよび吐出冷媒温度ＴＲｄによって与えられている。しかも、減圧弁８の開度が変化すると、高圧冷媒圧力ＰＲｈおよび吐出冷媒温度ＴＲｄの両方が変化する。よって、結果的に、フィードバック制御部３２は、目標温度差ＴＤｔが得られるように、高圧冷媒圧力ＰＲｈおよび吐出冷媒温度ＴＲｄをフィードバック制御することとなる。
Instead, the
制御装置２０は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納している。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクによって提供されうる。プログラムは、制御装置２０によって実行されることによって、制御装置２０をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される制御方法を実行するように制御装置２０を機能させる。制御装置２０が提供する手段は、所定の機能を達成する機能的ブロック、またはモジュールとも呼ぶことができる。
The
図２において、水冷媒熱交換器１０内における水の状態変化と、冷媒の状態変化とが図示されている。水は、水冷媒熱交換器１０内を流れるにつれて、徐々に加熱され、その結果、水の温度は徐々に上昇する。一方、超臨界状態にある冷媒は、水冷媒熱交換器１０内を流れるにつれて、徐々に放熱し、冷媒の温度は徐々に低下する。冷媒の温度変化は、水冷媒熱交換器１０内において下向きに凹状のピンチポイントＰｃｈをもつ形状となる。水冷媒熱交換器１０内における水の状態変化と冷媒の状態変化とが接近しているほど、水冷媒熱交換器１０における熱交換効率は高い。例えば、水冷媒熱交換器１０内における水の温度と、冷媒の温度とを、水冷媒熱交換器１０の内部の全体において接近させることにより、水冷媒熱交換器１０を高い熱交換効率で利用できる。また、水冷媒熱交換器１０において高い熱交換効率が得られるように冷媒サイクル３を運転することにより、高い成績係数ＣＯＰ（Coefficient Of Performance）を得ることができる。
In FIG. 2, the state change of the water in the water refrigerant |
例えば、出口温度差ＴＤと、ピンチポイント温度差ＴＤｐｃｈとを指標として用いることができる。ピンチポイント温度差ＴＤｐｃｈは、ピンチポイントＰｃｈにおける冷媒温度と水温度との温度差である。ピンチポイント温度差ＴＤｐｃｈは、水冷媒熱交換器１０の冷媒の出口以外の部位における冷媒温度と水温度との最小温度差でもある。
For example, the outlet temperature difference TD and the pinch point temperature difference TDpch can be used as indices. The pinch point temperature difference TDpch is a temperature difference between the refrigerant temperature and the water temperature at the pinch point Pch. The pinch point temperature difference TDpch is also the minimum temperature difference between the refrigerant temperature and the water temperature at a portion other than the refrigerant outlet of the water
出口温度差ＴＤとピンチポイント温度差ＴＤｐｃｈとの両方、言い換えると出口温度差ＴＤと最小温度差との両方を小さくするように、冷媒サイクル３を運転することにより、水冷媒熱交換器１０内において高い熱交換効率を得ることができる。図示されるように、冷媒が超臨界状態となる冷媒サイクル３における対向流型の水冷媒熱交換器１０においては、出口温度差ＴＤと、ピンチポイント温度差ＴＤｐｃｈとはほぼ等しい。よって、出口温度差ＴＤを小さくするように冷媒サイクル３を運転することにより、水冷媒熱交換器１０内において高い熱交換効率を得ることができる。
By operating the
ただし、出口温度差ＴＤが小さくなると、出口温度差ＴＤを検出するための不可避の誤差に起因して、出口温度差ＴＤの検出が困難になる。例えば、実際の出口温度差ＴＤより、不可避の誤差が大きい場合も生じ得る。この場合、減圧弁８を制御しても出口温度差ＴＤが減少しない。このため、制御装置２０は、減圧弁８の開度を過剰に減少させる。極端な場合には、制御装置２０は減圧弁８の開度を０（ゼロ）に制御しようとする。
However, when the outlet temperature difference TD becomes small, it becomes difficult to detect the outlet temperature difference TD due to an unavoidable error for detecting the outlet temperature difference TD. For example, an inevitable error may be larger than the actual outlet temperature difference TD. In this case, even if the pressure reducing valve 8 is controlled, the outlet temperature difference TD does not decrease. For this reason, the
図３には、出口温度差ＴＤを目標温度差ＴＤｔに接近させ、維持するように減圧弁８を温度フィードバック制御した場合の冷媒サイクル３の挙動が図示されている。図中には、出口温度差ＴＤが誤差なく検出された場合が実線により示されている。図中には、出口温度差ＴＤの検出に誤差がある場合が破線により示されている。
FIG. 3 shows the behavior of the
温度フィードバック制御により、減圧弁８の開度Ｏｐが絞られると、時間Ｔの経過につれて、出口温度差ＴＤが減少する。誤差がない場合、出口温度差ＴＤが目標温度差ＴＤｔに到達すると、減圧弁８の開度Ｏｐは、所定の開度Ｏｐｄに到達し、安定する。一方、誤差がある場合、実際の出口温度差ＴＤが目標温度差ＴＤｔに到達しているにもかかわらず、誤差ＴＤｅに起因して、検出された出口温度差ＴＤが目標温度差ＴＤｔに到達しない。この結果、温度フィードバック制御は、減圧弁８の開度を所定の開度Ｏｐｄを下回って絞る。図示の例では、減圧弁８の開度は０（ゼロ）まで絞られている。 When the opening degree Op of the pressure reducing valve 8 is reduced by the temperature feedback control, the outlet temperature difference TD decreases as the time T elapses. When there is no error and the outlet temperature difference TD reaches the target temperature difference TDt, the opening Op of the pressure reducing valve 8 reaches a predetermined opening Opd and is stabilized. On the other hand, when there is an error, the detected outlet temperature difference TD does not reach the target temperature difference TDt due to the error TDe even though the actual outlet temperature difference TD has reached the target temperature difference TDt. . As a result, the temperature feedback control throttles the opening of the pressure reducing valve 8 below a predetermined opening Opd. In the illustrated example, the opening of the pressure reducing valve 8 is reduced to 0 (zero).
このように、水冷媒熱交換器１０の熱交換性能の向上によって水冷媒熱交換器１０の出口温度差ＴＤが小さくなると、温度フィードバック制御では制御が困難である。そこで、この実施形態の制御装置２０は、高圧冷媒圧力ＰＲｈおよび／または吐出冷媒温度ＴＲｄを、出口温度差ＴＤが目標温度差ＴＤｔに制御されるように設定された目標値に、フィードバック制御するように減圧弁８の開度を制御する。
As described above, when the outlet temperature difference TD of the water
図４は、減圧弁８の開度を制御するための制御処理１５０を示す。ステップ１５１では、制御装置２０は、給水温度ＴＷｉｎと目標沸上温度ＴＷｈとを検知する。給水温度ＴＷｉｎは水温センサ２１から入力される。目標沸上温度ＴＷｈは、制御装置２０内において予め設定されている。目標沸上温度ＴＷｈは、湯の用途に応じて可変設定することができる。例えば、目標沸上温度ＴＷｈは、利用者が操作する設定器によって設定されてもよい。
FIG. 4 shows a
ステップ１５２では、制御装置２０は、複数の特性マップから、現在の運転状態において利用可能な特性マップを選択する。ここでは、給水温度ＴＷｉｎおよび目標沸上温度ＴＷｈが示す現在の運転状態に基づいて、現在の運転状態に対応するひとつの特性マップが選択される。
In
図５に図示されるように、制御装置２０のマップ記憶部３１は、複数の特性マップ３１ａを記憶している。特性マップ３１ａは、高圧冷媒圧力ＰＲｈと吐出冷媒温度ＴＲｄとをパラメータ（変数）として、出口温度差ＴＤを示すように設定されている。さらに、出口温度差ＴＤは、給水温度ＴＷｉｎおよび目標沸上温度ＴＷｈに応じて変動する。よって、特性マップ３１ａは、給水温度ＴＷｉｎおよび目標沸上温度ＴＷｈもパラメータとして用いて設定されている。図示の例においては、ある給水温度ＴＷｉｎおよびある目標沸上温度ＴＷｈにあるときの、給水温度ＴＷｉｎと目標沸上温度ＴＷｈと出口温度差ＴＤとの三者の関係が関数として示されている。この特性マップ３１ａを用いることにより、出口温度差ＴＤと、パラメータとの間の換算が可能となっている。
As illustrated in FIG. 5, the
図４に戻り、さらに、ステップ１５２では、制御装置２０は、目標温度差ＴＤｔを決定する。目標温度差ＴＤｔは、出口温度差の目標値である。目標温度差ＴＤｔは、水冷媒熱交換器１０において高い熱交換効率が得られるように設定される。目標温度差ＴＤｔは、固定値とすることができる。また、目標温度差ＴＤｔは、給湯用流体系統２の運転状態、および冷媒サイクル３の運転状態に応じて可変の可変値としてもよい。
Returning to FIG. 4, in
ステップ１５３では、制御装置２０は、吐出冷媒温度ＴＲｄと、高圧冷媒圧力ＰＲｈとを検知する。吐出冷媒温度ＴＲｄは、温度センサ２３から入力される。高圧冷媒圧力ＰＲｈは、圧力センサ２２から入力される。
In
ステップ１５４では、制御装置２０は、複数の情報に基づいて、出口温度差ＴＤの推定値ＴＤａを算出する。複数の情報は、給湯装置１の現在の運転状態を示す情報である。ここでは、複数の情報は、給水温度ＴＷｉｎ、目標沸上温度ＴＷｈ、吐出冷媒温度ＴＲｄ、および高圧冷媒圧力ＰＲｈを含む。給水温度ＴＷｉｎおよび目標沸上温度ＴＷｈは、主として給湯用流体系統２の運転状態を示すパラメータである。吐出冷媒温度ＴＲｄおよび高圧冷媒圧力ＰＲｈは、主として冷媒サイクル３の現在の運転状態を示すパラメータである。これらの情報が示す給湯装置１の現在の運転状態に基づいて、出口温度差ＴＤが推定される。ここでは、制御装置２０は、マップ記憶部３１に記憶され、ステップ１５２において選択された特性マップ３１ａを利用する。
In
図５において、吐出冷媒温度ＴＲｄおよび高圧冷媒圧力ＰＲｈの交点は、特性マップ３１ａ上においては、出口温度差ＴＤを示している。ここでは、吐出冷媒温度ＴＲｄおよび高圧冷媒圧力ＰＲｈの交点によって示される出口温度差ＴＤが、推定値ＴＤａとして算出される。
In FIG. 5, the intersection of the discharge refrigerant temperature TRd and the high-pressure refrigerant pressure PRh indicates the outlet temperature difference TD on the
図４に戻り、ステップ１５５では、制御装置２０は、目標温度差ＴＤｔと推定値ＴＤａとを比較する。ステップ１５５では、制御装置２０は、目標温度差ＴＤｔが推定値ＴＤａを下回るか否かを判定する。ＴＤｔ＜ＴＤａの場合、処理は、ステップ１５６へ進む。ステップ１５６では、制御装置２０は、減圧弁８の開度Ｏｐを減少させる。ＴＤｔ≧ＴＤａの場合、処理は、ステップ１５７へ進む。ステップ１５７では、制御装置２０は、減圧弁８の開度Ｏｐを増加させる。
Returning to FIG. 4, in
この実施形態では、ステップ１５１−１５２は、目標温度差ＴＤｔを設定する設定部を提供する。ステップ１５３−１５４は、特性マップ３１ａと、給水温度ＴＷｉｎ、目標沸上温度ＴＷｈ、吐出冷媒温度ＴＲｄ、および高圧冷媒圧力ＰＲｈとに基づいて、推定値ＴＤａ、すなわち現在の出口温度差ＴＤを算出する算出部を提供する。ステップ１５５−１５７は、推定値ＴＤａを目標温度差ＴＤｔに接近させ、推定値ＴＤａを目標温度差ＴＤｔに維持するように減圧弁８の開度を操作する操作部を提供する。これら設定部、算出部、および操作部が、フィードバック制御部３２を提供している。
In this embodiment, Step 151-152 provides a setting unit for setting the target temperature difference TDt.
この実施形態では、制御装置２０は、少なくとも高圧冷媒圧力ＰＲｈ、吐出冷媒温度ＴＲｄ、目標沸上温度ＴＷｈ、および給水温度ＴＷｉｎに基づいて、水冷媒熱交換器１０の冷媒出口における冷媒温度と水温度との温度差である出口温度差ＴＤの推定値ＴＤａを算出するための特性マップ３１ａを記憶する記憶部３１を備える。ステップ１５４は、高圧冷媒圧力ＰＲｈ、吐出冷媒温度ＴＲｄ、目標沸上温度ＴＷｈ、および給水温度ＴＷｉｎと特性マップ３１ａとに基づいて、推定値ＴＤａを算出する算出部を提供する。さらに、ステップ１５５−１５７は、推定値ＴＤａを出口温度差の目標温度差ＴＤｔに一致させるように減圧弁８の開度を操作する操作部を提供する。
In this embodiment, the
別の観点では、記憶部３１は、少なくとも高圧冷媒圧力ＰＲｈ、吐出冷媒温度ＴＲｄ、目標沸上温度ＴＷｈ、および給水温度ＴＷｉｎに基づいて、目標圧力ＰＲｈｔおよび目標温度ＴＲｄｔを算出するための特性マップ３１ａを記憶するともいえる。この場合、ステップ１５４は、目標圧力ＰＲｈｔおよび目標温度ＴＲｄｔを算出する算出部を提供しているとも見ることができる。さらに、ステップ１５５−１５７によって提供される操作部は、高圧冷媒圧力ＰＲｈおよび吐出冷媒温度ＴＲｄを、算出部によって算出された目標圧力ＰＲｈｔおよび目標温度ＴＲｄｔに一致させるように減圧弁８の開度を操作しているとも見ることができる。
In another aspect, the
図５には、ある運転状態における特性マップ３１ａが図示されている。ある時点において、高圧冷媒圧力ＰＲｈ０と吐出冷媒温度ＴＲｄ０とが制御装置２０によって検知される。このとき、給湯装置１は、動作点Ｐ０で動作していると考えることができる。動作点Ｐ０は、出口温度差ＴＤの推定値ＴＤａ上に位置している。よって、制御装置２０は、複数のパラメータおよび特性マップ３１ａから、推定値ＴＤａを算出することができる。一方、制御装置２０は、目標温度差ＴＤｔを設定している。図示の例では、目標温度差ＴＤｔは、１°Ｃに設定されている。
FIG. 5 shows a
制御装置２０は、動作点Ｐ０を、目標温度差ＴＤｔ上に移動させるように、減圧弁８の開度を操作する。図示の例では、減圧弁８の開度を開くことによって高圧冷媒圧力ＰＲｈを低下させることができ、かつ、吐出冷媒温度ＴＲｄを低下させることができる。制御装置２０は、動作点Ｐ０を目標温度差ＴＤｔ上に移動させるために、減圧弁８の開度を増加させる。このような制御の結果、動作点Ｐ０は、図中に矢印Ｃで示されるように移動する。
The
制御装置２０によるフィードバック制御が進行し、成熟すると、給湯装置１は目標温度差ＴＤｔ上の動作点Ｐｔで動作する。このとき、高圧冷媒圧力ＰＲｈは目標圧力ＰＲｈｔに到達し、吐出冷媒温度ＴＲｄは目標温度ＴＲｄｔに到達している。
When feedback control by the
この実施形態の制御装置２０は、圧力センサ２２が検出する高圧冷媒圧力ＰＲｈと温度センサ２３が検出する吐出冷媒温度ＴＲｄとが、水温センサ２１が検出する給水温度ＴＷｉｎおよび目標沸上温度ＴＷｈから決定された最終的な目標圧力ＰＲｈｔと最終的な目標温度ＴＲｄｔとになるように減圧弁８を制御しているといえる。また、目標圧力ＰＲｈｔと目標温度ＴＲｄｔとは、水冷媒熱交換器１０の冷媒出口における冷媒温度と、水入口における給水温度との温度差、すなわち出口温度差ＴＤが、水冷媒熱交換器１０内の冷媒出口を除いた部位での冷媒温度と水温度との間の最小温度差、すなわちピンチポイント温度差ＴＤｐｃｈと等価になるように設定されている。ここで、出口温度差ＴＤと最小温度差とは、完全に同一である場合、または０（ゼロ）に近い数度の差をもつ場合に、等価であると評価することができる。また、制御の結果として得られる最終的な目標圧力ＰＲｈｔと最終的な目標温度ＴＲｄｔとは、予め制御装置２０に特性マップ３１ａとして記憶されている。
In the
図６は、減圧弁８の開閉による動作点の挙動と、検知温度の誤差による制御線のずれを特性マップ上に例示している。図中の例では、目標温度差ＴＤｔを実現するためには、給湯装置１は動作点Ｐ０において運転されることが望ましい。 FIG. 6 exemplifies the behavior of the operating point due to opening / closing of the pressure reducing valve 8 and the shift of the control line due to the detected temperature error on the characteristic map. In the example in the figure, in order to realize the target temperature difference TDt, it is desirable that the water heater 1 is operated at the operating point P0.
出口温度差ＴＤを直接的に検出し、出口温度差ＴＤを目標温度差ＴＤｔにフィードバック制御する従来技術の場合、検知温度の誤差があると、出口温度差ＴＤは目標温度差ＴＤｔ上に制御されない。例えば、検知温度の誤差に起因して、給湯装置１は動作点Ｐｂで動作しているかのように検知される。この場合、減圧弁８の過剰な開閉動作を引き起こすこととなる。
一方、この実施形態によると、給湯装置１は、目標温度差ＴＤｔ上にて動作するようにフィードバック制御される。しかも、検知される温度だけに依存することなく、吐出冷媒温度ＴＲｄおよび高圧冷媒圧力ＰＲｈに基づいて制御される。このため、検知温度の誤差があっても、動作点は目標温度差ＴＤｔ上に維持される。例えば、検知温度に誤差があっても、給湯装置１は、目標温度差ＴＤｔ上の動作点Ｐａ、Ｐｃにて動作するように制御される。
In the case of the prior art that directly detects the outlet temperature difference TD and feedback-controls the outlet temperature difference TD to the target temperature difference TDt, if there is an error in the detected temperature, the outlet temperature difference TD is not controlled on the target temperature difference TDt. . For example, due to an error in the detected temperature, the hot water supply device 1 is detected as if it is operating at the operating point Pb. In this case, an excessive opening / closing operation of the pressure reducing valve 8 is caused.
On the other hand, according to this embodiment, the hot water supply device 1 is feedback-controlled so as to operate on the target temperature difference TDt. Moreover, the control is performed based on the discharge refrigerant temperature TRd and the high-pressure refrigerant pressure PRh without depending only on the detected temperature. Therefore, even if there is an error in the detected temperature, the operating point is maintained on the target temperature difference TDt. For example, even if there is an error in the detected temperature, the hot water supply device 1 is controlled to operate at the operating points Pa and Pc on the target temperature difference TDt.
この実施形態によると、冷媒温度と水温度との出口温度差ＴＤが小さい場合に、温度検出のための不可避の誤差に妨げられることなく、ヒートポンプサイクルを高い効率で運転することができる。 According to this embodiment, when the outlet temperature difference TD between the refrigerant temperature and the water temperature is small, the heat pump cycle can be operated with high efficiency without being hindered by inevitable errors for temperature detection.
（第２実施形態）
この実施形態の給湯装置１は、先行する実施形態と同じ構成を備える。この実施形態の制御装置２０は、図７に図示された制御処理２５０を実行する。この実施形態では、先行する実施形態のステップ１５４、１５５に代えて、ステップ２５４、２５５が実行される。
(Second Embodiment)
The hot water supply apparatus 1 of this embodiment has the same configuration as the preceding embodiment. The
ステップ２５４では、制御装置２０は、吐出冷媒温度ＴＲｄと選択された特性マップとに基づいて、目標圧力ＰＲｈｓを決定する。ここでは、吐出冷媒温度ＴＲｄと、目標温度差ＴＤｔに対応する特性線との交点に基づいて、現在の吐出冷媒温度ＴＲｄにおいて目標温度差ＴＤｔを実現するために必要な目標圧力ＰＲｈｓが決定される。ここで算出される目標圧力ＰＲｈｓは、仮の一時的な目標圧力ＰＲｈｓであって、最終的な目標圧力ＰＲｈｔとは必ずしも一致しない。この実施形態では、目標圧力ＰＲｈｓの算出と、目標圧力ＰＲｈｓへ向けた制御とが繰り返されることにより、最終的な目標圧力ＰＲｈｔへの制御が実現される。
In
ステップ２５５では、制御装置２０は、目標圧力ＰＲｈｓと高圧冷媒圧力ＰＲｈとを比較する。ステップ２５５では、制御装置２０は、目標圧力ＰＲｈｓが高圧冷媒圧力ＰＲｈを下回るか否かを判定する。ＰＲｈｓ＜ＰＲｈの場合、処理は、ステップ１５６へ進む。ＰＲｈｓ≧ＰＲｈの場合、処理は、ステップ１５７へ進む。
In
この実施形態では、ステップ１５１−１５２は、目標温度差ＴＤｔを設定する設定部を提供する。ステップ１５３−２５４は、特性マップ３１ａと、給水温度ＴＷｉｎ、目標沸上温度ＴＷｈ、吐出冷媒温度ＴＲｄ、および高圧冷媒圧力ＰＲｈとに基づいて、目標温度差ＴＤｔを実現するために必要な目標圧力ＰＲｈｓを算出する算出部を提供する。ステップ２５５−１５７は、高圧冷媒圧力ＰＲｈを目標圧力ＰＲｈｓに接近させ、高圧冷媒圧力ＰＲｈを目標圧力ＰＲｈｓに維持するように減圧弁８の開度を操作する操作部を提供する。これら設定部、算出部、および操作部が、フィードバック制御部３２を提供している。
In this embodiment, Step 151-152 provides a setting unit for setting the target temperature difference TDt.
図８には、ある運転状態における特性マップ３１ａが図示されている。ある時点において、高圧冷媒圧力ＰＲｈ０と吐出冷媒温度ＴＲｄ０とが制御装置２０によって検知される。このとき、給湯装置１は、動作点Ｐ０で動作していると考えることができる。動作点Ｐ０は、出口温度差ＴＤの推定値ＴＤａ上に位置している。しかし、この実施形態では、制御装置２０は、推定値ＴＤａを算出しない。制御装置２０は、現在の吐出冷媒温度ＴＲｄ０と、特性マップ３１ａにおける目標温度差ＴＤｔの特性線との交点Ｐｓを動作点とするために必要な目標圧力ＰＲｈｓを求める。
FIG. 8 shows a
制御装置２０は、動作点Ｐ０を、目標温度差ＴＤｔ上に移動させるように、減圧弁８の開度を操作する。図示の例では、減圧弁８の開度を開くことによって高圧冷媒圧力ＰＲｈを低下させることができる。制御装置２０は、動作点Ｐ０を目標温度差ＴＤｔ上に移動させるために、減圧弁８の開度を増加させる。このような制御の結果、動作点Ｐ０は、図中に矢印Ｃで示されるように移動する。
The
動作点Ｐ０は、制御装置２０によるフィードバック制御の進行につれて、徐々に移動してゆく。図中には、矢印Ｃが図示されているが、減圧弁８の開度が増加すると、吐出冷媒温度ＴＲｄも低下する。このため、動作点Ｐ０は、矢印Ｃよりややずれて移動する。動作点Ｐ０は、目標温度差ＴＤｔ上の最終的な動作点Ｐｔに向けて徐々に移動してゆく。
The operating point P0 gradually moves as the feedback control by the
制御装置２０によるフィードバック制御が進行し、成熟すると、給湯装置１は目標温度差ＴＤｔ上の最終的な動作点Ｐｔで動作する。このとき、高圧冷媒圧力ＰＲｈは最終的な目標圧力ＰＲｈｔに到達し、吐出冷媒温度ＴＲｄは最終的な目標温度ＴＲｄｔに到達している。
When feedback control by the
この実施形態でも、圧力センサ２２が検出する高圧冷媒圧力ＰＲｈと温度センサ２３が検出する吐出冷媒温度ＴＲｄとが、水温センサ２１が検出する給水温度ＴＷｉｎおよび目標沸上温度ＴＷｈから決定された最終的な目標圧力ＰＲｈｔと最終的な目標温度ＴＲｄｔとになるように減圧弁８を制御しているといえる。また、最終的な目標圧力ＰＲｈｔと最終的な目標温度ＴＲｄｔとは、水冷媒熱交換器１０の冷媒出口における冷媒温度と、水入口における給水温度との温度差、すなわち出口温度差ＴＤが、水冷媒熱交換器１０内の冷媒出口を除いた部位での冷媒温度と水温度との間の最小温度差、例えばピンチポイント温度差ＴＤｐｃｈと等価になるように設定されている。また、制御の結果として得られる最終的な目標圧力ＰＲｈｔと最終的な目標温度ＴＲｄｔとは、予め制御装置２０に特性マップ３１ａとして記憶されている。
Also in this embodiment, the high-pressure refrigerant pressure PRh detected by the
この実施形態では、ステップ２５４が提供する算出部は、少なくとも高圧冷媒圧力ＰＲｈ、吐出冷媒温度ＴＲｄ、目標沸上温度ＴＷｈ、および給水温度ＴＷｉｎと特性マップ３１ａとに基づいて、目標圧力ＰＲｈｓを算出している。また、ステップ２５５、１５６、１５７によって提供される操作部は、高圧冷媒圧力ＰＲｈを目標圧力ＰＲｈｓに一致させるように減圧弁８の開度を操作している。しかし、制御装置２０による制御が繰り返し実行されることにより、結果的には、算出部は、最終的な目標圧力ＰＲｈｔおよび目標温度ＴＲｄｔを算出し、操作部は高圧冷媒圧力ＰＲｈおよび吐出冷媒温度ＴＲｄを、最終的な目標圧力ＰＲｈｔおよび目標温度ＴＲｄｔに一致させることとなる。
In this embodiment, the calculation unit provided in
この実施形態でも、先行する実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 Also in this embodiment, it is possible to obtain the same effect as the preceding embodiment.
（第３実施形態）
この実施形態の給湯装置１は、先行する実施形態と同じ構成を備える。この実施形態の制御装置２０は、図９に図示された制御処理３５０を実行する。この実施形態では、先行する実施形態のステップ１５４、１５５に代えて、ステップ３５４、３５５が実行される。
(Third embodiment)
The hot water supply apparatus 1 of this embodiment has the same configuration as the preceding embodiment. The
ステップ３５４では、制御装置２０は、高圧冷媒圧力ＰＲｈと選択された特性マップとに基づいて、目標温度ＴＲｄｓを決定する。ここでは、高圧冷媒圧力ＰＲｈと、目標温度差ＴＤｔに対応する特性線との交点に基づいて、現在の高圧冷媒圧力ＰＲｈにおいて目標温度差ＴＤｔを実現するために必要な目標温度ＴＲｄｓが決定される。ここで算出される目標温度ＴＲｄｓは、仮の一時的な目標温度ＴＲｄｓであって、最終的な目標温度ＴＲｄｔとは必ずしも一致しない。この実施形態では、目標温度ＴＲｄｓの算出と、目標温度ＴＲｄｓへ向けた制御とが繰り返されることにより、最終的な目標温度ＴＲｄｔへの制御が実現される。
In
ステップ３５５では、制御装置２０は、目標温度ＴＲｄｓと吐出冷媒温度ＴＲｄとを比較する。ステップ２５５では、制御装置２０は、目標温度ＴＲｄｓが吐出冷媒温度ＴＲｄを下回るか否かを判定する。ＴＲｄｓ＜ＴＲｄの場合、処理は、ステップ１５６へ進む。ＴＲｄｓ≧ＴＲｄの場合、処理は、ステップ１５７へ進む。
In
この実施形態では、ステップ１５１−１５２は、目標温度差ＴＤｔを設定する設定部を提供する。ステップ１５３−２５４は、特性マップ３１ａと、給水温度ＴＷｉｎ、目標沸上温度ＴＷｈ、吐出冷媒温度ＴＲｄ、および高圧冷媒圧力ＰＲｈとに基づいて、目標温度差ＴＤｔを実現するために必要な目標温度ＴＲｄｓを算出する算出部を提供する。ステップ２５５−１５７は、吐出冷媒温度ＴＲｄを目標温度ＴＲｄｓに接近させ、吐出冷媒温度ＴＲｄを目標温度ＴＲｄｓに維持するように減圧弁８の開度を操作する操作部を提供する。これら設定部、算出部、および操作部が、フィードバック制御部３２を提供している。
In this embodiment, Step 151-152 provides a setting unit for setting the target temperature difference TDt.
図１０には、ある運転状態における特性マップ３１ａが図示されている。ある時点において、高圧冷媒圧力ＰＲｈ０と吐出冷媒温度ＴＲｄ０とが制御装置２０によって検知される。このとき、給湯装置１は、動作点Ｐ０で動作していると考えることができる。動作点Ｐ０は、出口温度差ＴＤの推定値ＴＤａ上に位置している。しかし、この実施形態では、制御装置２０は、推定値ＴＤａを算出しない。制御装置２０は、現在の高圧冷媒圧力ＰＲｈ０と、特性マップ３１ａにおける目標温度差ＴＤｔの特性線との交点Ｐｓを動作点とするために必要な目標圧力ＰＲｈｓを求める。
FIG. 10 shows a
制御装置２０は、動作点Ｐ０を、目標温度差ＴＤｔ上に移動させるように、減圧弁８の開度を操作する。図示の例では、減圧弁８の開度を開くことによって吐出冷媒温度ＴＲｄを低下させることができる。制御装置２０は、動作点Ｐ０を目標温度差ＴＤｔ上に移動させるために、減圧弁８の開度を増加させる。このような制御の結果、動作点Ｐ０は、図中に矢印Ｃで示されるように移動する。
The
動作点Ｐ０は、制御装置２０によるフィードバック制御の進行につれて、徐々に移動してゆく。図中には、矢印Ｃが図示されているが、減圧弁８の開度が増加すると、高圧冷媒圧力ＰＲｈも低下する。このため、動作点Ｐ０は、矢印Ｃよりややずれて移動する。動作点Ｐ０は、目標温度差ＴＤｔ上の最終的な動作点Ｐｔに向けて徐々に移動してゆく。
The operating point P0 gradually moves as the feedback control by the
制御装置２０によるフィードバック制御が進行し、成熟すると、給湯装置１は目標温度差ＴＤｔ上の最終的な動作点Ｐｔで動作する。このとき、高圧冷媒圧力ＰＲｈは最終的な目標圧力ＰＲｈｔに到達し、吐出冷媒温度ＴＲｄは最終的な目標温度ＴＲｄｔに到達している。
When feedback control by the
この実施形態では、ステップ３５４が提供する算出部は、少なくとも高圧冷媒圧力ＰＲｈ、吐出冷媒温度ＴＲｄ、目標沸上温度ＴＷｈ、および給水温度ＴＷｉｎと特性マップ３１ａとに基づいて、目標温度ＴＲｄｓを算出している。また、ステップ３５５、１５６、１５７によって提供される操作部は、吐出冷媒温度ＴＲｄを目標温度ＴＲｄｓに一致させるように減圧弁８の開度を操作している。しかし、制御装置２０による制御が繰り返し実行されることにより、結果的には、算出部は、最終的な目標圧力ＰＲｈｔおよび目標温度ＴＲｄｔを算出し、操作部は高圧冷媒圧力ＰＲｈおよび吐出冷媒温度ＴＲｄを、最終的な目標圧力ＰＲｈｔおよび目標温度ＴＲｄｔに一致させることとなる。
In this embodiment, the calculation unit provided in
この実施形態でも、先行する実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 Also in this embodiment, it is possible to obtain the same effect as the preceding embodiment.
（第４実施形態）
この実施形態では、上述の複数の実施形態のいずれかにおいて、目標温度差ＴＤｔを０°Ｃに設定している。この場合、フィードバック制御によって実現される目標圧力ＰＲｈｔと目標温度ＴＲｄｔとは、水冷媒熱交換器１０の冷媒出口における冷媒温度と給水温度との出口温度差ＴＤと、水冷媒熱交換器１０の冷媒出口を除いた部位における冷媒温度と給水温度との最小温度差が０°Ｃとなる目標圧力と目標温度であるといえる。この実施形態によると、目標温度差ＴＤを０°Ｃに設定しても、冷媒サイクルを高い効率で運転することができる。
(Fourth embodiment)
In this embodiment, the target temperature difference TDt is set to 0 ° C. in any of the plurality of embodiments described above. In this case, the target pressure PRht and the target temperature TRdt realized by feedback control are the outlet temperature difference TD between the refrigerant temperature and the feed water temperature at the refrigerant outlet of the water
（他の実施形態）
以上、開示された発明の好ましい実施形態について説明したが、開示された発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、開示された発明の技術的範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。開示された発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the disclosed invention have been described above, but the disclosed invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. The structure of the said embodiment is an illustration to the last, Comprising: The technical scope of the disclosed invention is not limited to the range of these description. The technical scope of the disclosed invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the description of the scope of claims.
例えば、制御装置が提供する手段と機能は、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置をアナログ回路によって構成してもよい。 For example, the means and functions provided by the control device can be provided by software only, hardware only, or a combination thereof. For example, the control device may be configured by an analog circuit.
上記実施形態では、目標温度差ＴＤｔを１°Ｃとする例と、０°Ｃに設定する例とを説明した。これらに代えて、目標温度差ＴＤｔは、０°Ｃを上回る小さい温度差に設定することができる。 In the above embodiment, the example in which the target temperature difference TDt is set to 1 ° C. and the example in which the target temperature difference TDt is set to 0 ° C. have been described. Instead, the target temperature difference TDt can be set to a small temperature difference exceeding 0 ° C.
また、上記実施形態で説明した特性マップ３１ａに代えて、さらに外気温度をパラメータとする特性マップを利用してもよい。すなわち、特性マップ３１ａを特徴付けるパラメータは、高圧冷媒圧力ＰＲｈ、吐出冷媒温度ＴＲｄ、目標沸上温度ＴＷｈ、および給水温度ＴＷｉｎを含むことが望ましいが、これらに限られない。
Further, in place of the
１ 給湯装置、２ 給湯用流体系統、３ 冷媒サイクル、
４ 貯湯タンク、５ 給水経路、６ 給水ポンプ、
７ 圧縮機、８ 減圧弁、９ 蒸発器、
１０ 水冷媒熱交換器、１１ 水経路、１２ 冷媒経路、
２０ 制御装置、２１ 水温センサ、２２ 圧力センサ、２３ 温度センサ、
３１ マップ記憶部、３２ フィードバック制御部。
1 hot water supply device, 2 hot water supply fluid system, 3 refrigerant cycle,
4 hot water storage tanks, 5 water supply paths, 6 water supply pumps,
7 compressor, 8 pressure reducing valve, 9 evaporator,
10 water refrigerant heat exchanger, 11 water path, 12 refrigerant path,
20 control device, 21 water temperature sensor, 22 pressure sensor, 23 temperature sensor,
31 map storage unit, 32 feedback control unit.
Claims (6)
前記水冷媒熱交換器に供給される給水の給水温度（ＴＷｉｎ）を検出する給水温度検出器（２１）と、
前記冷媒サイクルの高圧部分における高圧冷媒圧力（ＰＲｈ）を検出する高圧冷媒圧力検出器（２２）と、
前記冷媒サイクルの圧縮機（７）と前記水冷媒熱交換器との間の高圧部分における吐出冷媒温度（ＴＲｄ）を検出する吐出冷媒温度検出器（２３）と、
前記高圧冷媒圧力（ＰＲｈ）と前記吐出冷媒温度（ＴＲｄ）とが、前記水冷媒熱交換器から流出する水の目標温度である目標沸上温度（ＴＷｈ）と前記給水温度（ＴＷｉｎ）とから決定される目標圧力（ＰＲｈｔ）および目標温度（ＴＲｄｔ）になるように前記冷媒サイクルの減圧弁（８）を制御する制御装置（２０）とを備えることを特徴とする給湯装置。 In a hot water supply apparatus (1) having a counter flow type water refrigerant heat exchanger (10) between a hot water supply fluid system (2) and a refrigerant cycle (3),
A feed water temperature detector (21) for detecting a feed water temperature (TWin) of feed water supplied to the water refrigerant heat exchanger;
A high-pressure refrigerant pressure detector (22) for detecting a high-pressure refrigerant pressure (PRh) in the high-pressure part of the refrigerant cycle;
A discharge refrigerant temperature detector (23) for detecting a discharge refrigerant temperature (TRd) in a high pressure portion between the compressor (7) of the refrigerant cycle and the water refrigerant heat exchanger;
The high-pressure refrigerant pressure (PRh) and the discharge refrigerant temperature (TRd) are determined from a target boiling temperature (TWh) that is a target temperature of water flowing out from the water-refrigerant heat exchanger and the feed water temperature (TWin). And a controller (20) for controlling the pressure reducing valve (8) of the refrigerant cycle so that the target pressure (PRht) and the target temperature (TRdt) are achieved.
前記高圧冷媒圧力（ＰＲｈ）、前記吐出冷媒温度（ＴＲｄ）、前記目標沸上温度（ＴＷｈ）、および前記給水温度（ＴＷｉｎ）に基づいて、前記水冷媒熱交換器（１０）の冷媒出口における冷媒温度と水温度との温度差である出口温度差（ＴＤ）の推定値（ＴＤａ）を算出するための特性マップ（３１ａ）を記憶する記憶部（３１）と、
前記高圧冷媒圧力（ＰＲｈ）、前記吐出冷媒温度（ＴＲｄ）、前記目標沸上温度（ＴＷｈ）、および前記給水温度（ＴＷｉｎ）と前記特性マップ（３１ａ）とに基づいて、前記推定値（ＴＤａ）を算出する算出部（１５４）と、
前記推定値（ＴＤａ）を前記出口温度差の目標温度差（ＴＤｔ）に一致させるように前記減圧弁（８）の開度を操作する操作部（１５５、１５６、１５７）とを備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の給湯装置。 The control device (20)
Refrigerant at the refrigerant outlet of the water refrigerant heat exchanger (10) based on the high-pressure refrigerant pressure (PRh), the discharge refrigerant temperature (TRd), the target boiling temperature (TWh), and the feed water temperature (TWin) A storage unit (31) for storing a characteristic map (31a) for calculating an estimated value (TDa) of an outlet temperature difference (TD) which is a temperature difference between the temperature and the water temperature;
Based on the high pressure refrigerant pressure (PRh), the discharge refrigerant temperature (TRd), the target boiling temperature (TWh), the feed water temperature (TWin), and the characteristic map (31a), the estimated value (TDa) A calculation unit (154) for calculating
And an operating section (155, 156, 157) for operating the opening of the pressure reducing valve (8) so that the estimated value (TDa) matches the target temperature difference (TDt) of the outlet temperature difference. The hot water supply device according to any one of claims 1 to 3.
前記高圧冷媒圧力（ＰＲｈ）、前記吐出冷媒温度（ＴＲｄ）、前記目標沸上温度（ＴＷｈ）、および前記給水温度（ＴＷｉｎ）に基づいて、前記目標圧力（ＰＲｈｔ、ＰＲｈｓ）および／または前記目標温度（ＴＲｄｔ、ＴＲｄｓ）を算出するための特性マップ（３１ａ）を記憶する記憶部（３１）と、
前記高圧冷媒圧力（ＰＲｈ）、前記吐出冷媒温度（ＴＲｄ）、前記目標沸上温度（ＴＷｈ）、および前記給水温度（ＴＷｉｎ）と前記特性マップ（３１ａ）とに基づいて、前記目標圧力（ＰＲｈｔ、ＰＲｈｓ）および／または前記目標温度（ＴＲｄｔ、ＴＲｄｓ）を算出する算出部（１５４、２５４、３５４）と、
前記高圧冷媒圧力（ＰＲｈ）および／または前記吐出冷媒温度（ＴＲｄ）を、前記算出部によって算出された前記目標圧力（ＰＲｈｔ、ＰＲｈｓ）および／または前記目標温度（ＴＲｄｔ、ＴＲｄｓ）に一致させるように前記減圧弁（８）の開度を操作する操作部（１５５、２５５、３５５、１５６、１５７）とを備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の給湯装置。 The control device (20)
Based on the high-pressure refrigerant pressure (PRh), the discharge refrigerant temperature (TRd), the target boiling temperature (TWh), and the feed water temperature (TWin), the target pressure (PRht, PRhs) and / or the target temperature A storage unit (31) for storing a characteristic map (31a) for calculating (TRdt, TRds);
Based on the high pressure refrigerant pressure (PRh), the discharge refrigerant temperature (TRd), the target boiling temperature (TWh), the feed water temperature (TWin), and the characteristic map (31a), the target pressure (PRht, PRhs) and / or calculation unit (154, 254, 354) for calculating the target temperature (TRdt, TRds);
The high-pressure refrigerant pressure (PRh) and / or the discharge refrigerant temperature (TRd) are made to coincide with the target pressure (PRht, PRhs) and / or the target temperature (TRdt, TRds) calculated by the calculation unit. The hot water supply device according to any one of claims 1 to 3, further comprising an operation unit (155, 255, 355, 156, 157) for operating an opening degree of the pressure reducing valve (8).
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