JP2017215088A - Heat pump type water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートポンプ回路により貯湯タンク内の給湯用水を加熱するヒートポンプ式給湯装置に関するものである。 The present invention relates to a heat pump hot water supply apparatus that heats hot water in a hot water storage tank using a heat pump circuit.
従来、この種のヒートポンプ式給湯装置としては、給湯用水を貯留する貯湯タンクを内蔵したタンクユニットと、貯湯タンク内の給湯用水をポンプによって貯湯タンクの下部から取り出し、流入管を介して水熱交換器に流通させた後、流出管を介して貯湯タンクの上部に流入させる給湯回路と、この給湯回路の水熱交換器を流通する給湯用水を冷媒によって加熱するヒートポンプ回路を内蔵した加熱ユニットを備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as this type of heat pump type hot water supply device, a tank unit with a hot water storage tank for storing hot water supply water, and hot water in the hot water storage tank are taken out from the lower part of the hot water storage tank by a pump, and water heat exchange is performed through an inflow pipe. And a heating unit with a built-in heat pump circuit that heats the hot water water that flows through the water heat exchanger of the hot water supply circuit using a refrigerant. Are known (for example, see Patent Document 1).
また、上述した給湯回路の流入管や流出管は通常断熱されるが、この断熱が十分で無い場合や、冬季等に外気温度が極めて低くなる環境下では、上述した給湯回路の流入管や流出管内の給湯用水が凍結してしまう場合があった。流入管や流出管内で給湯用水が凍結すると、ポンプを運転しても給湯回路を循環させることができなくなると共に、結果的に加熱ユニット内の蒸発器に着霜が成長し、この着霜に送風機が当たって破損してしまう等の不都合が発生する。 In addition, the inflow pipe and the outflow pipe of the hot water supply circuit described above are normally insulated. However, in the case where the insulation is not sufficient or in an environment where the outside air temperature is extremely low in winter, the inflow pipe and outflow of the hot water supply circuit described above. There was a case where the hot water supply water in the pipe was frozen. If the hot water supply water freezes in the inflow pipe or outflow pipe, the hot water supply circuit cannot be circulated even if the pump is operated. As a result, frost grows in the evaporator in the heating unit. Inconveniences such as being damaged by hitting.
そこで、従来より加熱ユニット内に設けられた水熱交換器の入水側の給湯用水の温度を検出する入水温度センサ(入水温度検出手段)が所定の低い温度(但し、氷点より高い所定値)を検出した場合、ポンプを運転して貯湯タンク内の高温の給湯用水(湯)を給湯回路内に循環させる凍結防止運転を行っていた(例えば、特許文献2参照)。 Therefore, a water temperature sensor (water temperature detection means) for detecting the temperature of hot water on the water inlet side of the water heat exchanger provided in the heating unit conventionally has a predetermined low temperature (however, a predetermined value higher than the freezing point). If detected, a freeze prevention operation was performed in which the pump was operated to circulate the hot water supply water (hot water) in the hot water storage tank in the hot water supply circuit (see, for example, Patent Document 2).
ここで、加熱ユニットは住居の屋根上等に設置され、タンクユニットは住居の地下室や住居外の地上に設置される場合が多い。このような設置状態では加熱ユニットはタンクユニットよりも高い位置となるため、ポンプが停止している状態で、冬季等に外気温が低下して流出管内の給湯用水の温度が低下すると、密度の差によって貯湯タンク内上部の高温の給湯用水(湯)が流出管に逆流する現象が発生する。 Here, the heating unit is often installed on the roof of the residence, and the tank unit is often installed in the basement of the residence or on the ground outside the residence. In such an installation state, the heating unit is positioned higher than the tank unit, so if the temperature of hot water in the outflow pipe decreases due to a drop in the outside air temperature in winter, etc. Due to the difference, a hot water supply water (hot water) in the upper part of the hot water storage tank flows back to the outflow pipe.
このような逆流現象が発生すると、流出管の温度が上昇するため、やがて加熱ユニット内に位置する給湯回路の温度も上昇してくる。そして、水熱交換器の入水側の給湯用水の温度を検出する入水温度センサも前述した所定値を検出できなくなるため、凍結防止運転は実行されなくなる。 When such a backflow phenomenon occurs, the temperature of the outflow pipe rises, and eventually the temperature of the hot water supply circuit located in the heating unit also rises. And since the incoming water temperature sensor which detects the temperature of the hot water supply water of the incoming side of a water heat exchanger also cannot detect the predetermined value mentioned above, freezing prevention operation is not performed.
しかしながら、加熱ユニットとタンクユニット間に位置する流入管までは温度は上がらないため、もともと温度が低い流入管内の給湯用水が凍結してしまい、給湯回路内の給湯用水の循環が阻害されると云う不都合が発生していた。このような逆流現象を防止する手段として、流出管に逆止弁(貯湯タンク方向が順方向)等を取り付けることが考えられるが、部品点数の増加となり、コストアップに繋がる。 However, since the temperature does not rise up to the inflow pipe positioned between the heating unit and the tank unit, the hot water supply water in the inflow pipe originally having a low temperature freezes, and the circulation of the hot water supply water in the hot water supply circuit is hindered. Inconvenience occurred. As a means for preventing such a backflow phenomenon, it is conceivable to attach a check valve (the hot water storage tank direction is the forward direction) or the like to the outflow pipe. However, the number of parts increases, leading to an increase in cost.
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、部品点数を増加させること無く、貯湯タンクからの逆流現象によって凍結防止運転が実行されなくなる不都合を解消したヒートポンプ式給湯装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the conventional technical problems, and is a heat pump type that eliminates the inconvenience that the anti-freezing operation is not performed due to the reverse flow phenomenon from the hot water storage tank without increasing the number of parts. It aims at providing a hot-water supply apparatus.
本発明のヒートポンプ式給湯装置は、圧縮機、水熱交換器、減圧装置、及び、蒸発器を接続して成るヒートポンプ回路が設けられた加熱ユニットと、給湯用水を貯留する貯湯タンクが設けられたタンクユニットと、貯湯タンク内の給湯用水を水ポンプによって貯湯タンクの下部から取り出し、水熱交換器に流通させた後、貯湯タンクの上部に流入させる給湯回路と、水ポンプと圧縮機を運転することにより、水熱交換器を流通する給湯用水を冷媒によって加熱する沸き上げ運転を実行する制御装置と、を備えたものであって、制御装置は、加熱ユニット内に位置する給湯回路の給湯用水の温度が所定値以下に低下した場合、水ポンプを運転する凍結防止運転を実行すると共に、水ポンプが停止している状態で、加熱ユニット内に位置する給湯回路の給湯用水の温度が上昇した場合、水ポンプを運転することを特徴とする。 The heat pump hot water supply apparatus of the present invention is provided with a heating unit provided with a heat pump circuit formed by connecting a compressor, a water heat exchanger, a decompression device, and an evaporator, and a hot water storage tank for storing hot water supply water. The tank unit, hot water supply water in the hot water storage tank is taken out from the lower part of the hot water storage tank by the water pump, distributed to the water heat exchanger, and then supplied to the upper part of the hot water storage tank, and the water pump and compressor are operated. And a control device that performs a boiling operation for heating the hot-water supply water that circulates through the water heat exchanger with a refrigerant, wherein the control device is a hot-water supply water for a hot-water supply circuit located in the heating unit. When the temperature of the hot water drops below a predetermined value, the anti-freezing operation for operating the water pump is performed, and the hot water supply located in the heating unit is stopped with the water pump stopped. If the temperature of the water for hot water supply of the road is increased, characterized by operating the water pump.
請求項2の発明のヒートポンプ式給湯装置は、上記発明において制御装置は、水ポンプが停止している状態で、加熱ユニット内に位置する給湯回路の給湯用水の温度が一旦低下した後、上昇に転じた場合、水ポンプを運転することを特徴とする。 In the heat pump hot water supply apparatus according to the second aspect of the present invention, in the above invention, the control device increases after the temperature of the hot water supply water in the hot water supply circuit located in the heating unit is once lowered while the water pump is stopped. When it turns, it is characterized by operating a water pump.
請求項3の発明のヒートポンプ式給湯装置は、上記各発明において制御装置は、水ポンプが停止している状態で、加熱ユニット内に位置する給湯回路の給湯用水の温度が、所定時間以内に所定値以上、上昇した場合、水ポンプを運転することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the heat pump type hot water supply apparatus according to each of the above inventions, wherein the control device is configured so that the temperature of the hot water for the hot water supply circuit located in the heating unit is predetermined within a predetermined time in a state where the water pump is stopped. The water pump is operated when it rises above the value.
請求項4の発明のヒートポンプ式給湯装置は、上記各発明において制御装置は、外気温度が所定値以下であり、且つ、水ポンプが停止している状態で、加熱ユニット内に位置する給湯回路の給湯用水の温度が上昇した場合、水ポンプを運転することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the heat pump type hot water supply apparatus in each of the above inventions, wherein the control device is a hot water supply circuit located in the heating unit in a state where the outside air temperature is not more than a predetermined value and the water pump is stopped. When the temperature of the hot water supply water rises, the water pump is operated.
請求項5の発明のヒートポンプ式給湯装置は、上記各発明において制御装置は凍結防止運転において、水ポンプを所定時間運転しても水熱交換器の入水側の給湯用水の温度が所定の低い値である場合、圧縮機を運転することを特徴とする。
In the heat pump type hot water supply apparatus of the invention of
請求項6の発明のヒートポンプ式給湯装置は、上記発明において制御装置は、水ポンプが停止している状態で、加熱ユニット内に位置する給湯回路の給湯用水の温度が上昇した場合、凍結防止運転を実行することを特徴とする。 The heat pump type hot water supply apparatus of the invention of claim 6 is the anti-freezing operation when the temperature of the hot water supply water in the hot water supply circuit located in the heating unit rises while the water pump is stopped in the control device. It is characterized by performing.
請求項7の発明のヒートポンプ式給湯装置は、上記各発明において加熱ユニット内に位置する給湯回路の給湯用水の温度は、水熱交換器の入水側の給湯用水の温度、又は、水熱交換器の出湯側の給湯用水の温度であることを特徴とする。 In the heat pump type hot water supply apparatus of the invention of claim 7, the temperature of the hot water in the hot water supply circuit located in the heating unit in each of the above inventions is the temperature of the hot water on the inlet side of the water heat exchanger or the water heat exchanger It is the temperature of the hot water supply water of the tapping side.
請求項8の発明のヒートポンプ式給湯装置は、上記各発明において加熱ユニットがタンクユニットより高い位置に配置されていることを特徴とする。 The heat pump hot water supply apparatus according to an eighth aspect of the present invention is characterized in that, in each of the above inventions, the heating unit is disposed at a position higher than the tank unit.
請求項9の発明のヒートポンプ式給湯装置は、上記各発明において給湯回路は、加熱ユニットとタンクユニット間に位置して貯湯タンク内の給湯用水を当該貯湯タンクの下部から取り出すための流入管、及び、水熱交換器を流通した後の給湯用水を貯湯タンクの上部に流入させるための流出管を有し、流入管、及び、流出管の少なくとも一部が、タンクユニットより高い位置に配設されていることを特徴とする。 The heat pump type hot water supply apparatus of the invention of claim 9 is the inflow pipe for taking out the hot water in the hot water storage tank from the lower part of the hot water storage tank, the hot water supply circuit being located between the heating unit and the tank unit in each of the above inventions, , Having an outflow pipe for flowing hot water after flowing through the water heat exchanger into the upper part of the hot water storage tank, and at least a part of the inflow pipe and the outflow pipe are arranged at a position higher than the tank unit. It is characterized by.
本発明によれば、圧縮機、水熱交換器、減圧装置、及び、蒸発器を接続して成るヒートポンプ回路が設けられた加熱ユニットと、給湯用水を貯留する貯湯タンクが設けられたタンクユニットと、貯湯タンク内の給湯用水を水ポンプによって貯湯タンクの下部から取り出し、水熱交換器に流通させた後、貯湯タンクの上部に流入させる給湯回路と、水ポンプと圧縮機を運転することにより、水熱交換器を流通する給湯用水を冷媒によって加熱する沸き上げ運転を実行する制御装置と、を備えたヒートポンプ式給湯装置において、制御装置が、加熱ユニット内に位置する給湯回路の給湯用水の温度、例えば、請求項7の発明の如き水熱交換器の入水側の給湯用水の温度、又は、水熱交換器の出湯側の給湯用水の温度が所定値以下に低下した場合、水ポンプを運転する凍結防止運転を実行するときに、水ポンプが停止している状態で、加熱ユニット内に位置する給湯回路の給湯用水の温度が上昇した場合、水ポンプを運転するようにしたので、貯湯タンクからの高温の給湯用水(湯)の逆流現象が給湯回路に発生した場合に、水ポンプを運転して給湯回路内に給湯用水を循環させることができるようになる。 According to the present invention, a compressor, a water heat exchanger, a decompression device, a heating unit provided with a heat pump circuit formed by connecting an evaporator, and a tank unit provided with a hot water storage tank for storing hot water supply water, The hot water supply water in the hot water storage tank is taken out from the lower part of the hot water storage tank by the water pump, circulated to the water heat exchanger, and then flows into the upper part of the hot water storage tank, and the water pump and the compressor are operated. A heat pump type hot water supply apparatus comprising: a control device that executes a boiling operation for heating hot water flowing through the water heat exchanger with a refrigerant; and the temperature of the hot water in the hot water supply circuit located in the heating unit. For example, when the temperature of hot water on the incoming side of the water heat exchanger as in the invention of claim 7 or the temperature of hot water on the outlet side of the water heat exchanger falls below a predetermined value, The water pump is operated when the temperature of the hot water in the hot water supply circuit located in the heating unit rises while the water pump is stopped when the antifreezing operation for operating the pump is performed. When a reverse flow phenomenon of hot hot water supply water (hot water) from the hot water storage tank occurs in the hot water supply circuit, the water pump can be operated to circulate the hot water supply water in the hot water supply circuit.
これにより、例えば請求項8の発明の如く加熱ユニットがタンクユニットより高い位置に配置された場合や、請求項9の発明の如く給湯回路の流入管と流出管の少なくとも一部がタンクユニットより高い位置に配設されているときに発生し易い逆流現象で凍結防止運転が実行され無くなり、給湯回路が凍結してしまう不都合を未然に回避することができるようになる。また、給湯回路に逆止弁等を設ける必要もなくなるので、部品点数の増加に伴うコストの高騰も防ぐことができるものである。 Thus, for example, when the heating unit is arranged at a position higher than the tank unit as in the invention of claim 8, or at least a part of the inflow pipe and outflow pipe of the hot water supply circuit is higher than the tank unit as in the invention of claim 9. The anti-freezing operation is not executed due to the reverse flow phenomenon that is likely to occur when it is disposed at the position, and the inconvenience that the hot water supply circuit freezes can be avoided. Moreover, since it is not necessary to provide a check valve or the like in the hot water supply circuit, it is possible to prevent an increase in cost due to an increase in the number of parts.
また、請求項2の発明によれば、上記発明に加えて制御装置が、水ポンプが停止している状態で、加熱ユニット内に位置する給湯回路の給湯用水の温度が一旦低下した後、上昇に転じた場合、水ポンプを運転するようにしたので、水ポンプの停止後に発生する逆流現象の発生を的確に判定することができるようになる。
According to the invention of
また、請求項3の発明によれば、上記各発明に加えて制御装置が、水ポンプが停止している状態で、加熱ユニット内に位置する給湯回路の給湯用水の温度が、所定時間以内に所定値以上、上昇した場合、水ポンプを運転するようにしたので、逆流現象の発生をより的確に判定することができるようになる。 According to the invention of claim 3, in addition to the above inventions, the temperature of the hot water supply water in the hot water supply circuit located in the heating unit is within a predetermined time in a state where the water pump is stopped. Since the water pump is operated when it rises above a predetermined value, the occurrence of the backflow phenomenon can be determined more accurately.
また、請求項4の発明によれば、上記各発明に加えて制御装置が、外気温度が所定値以下であり、且つ、水ポンプが停止している状態で、加熱ユニット内に位置する給湯回路の給湯用水の温度が上昇した場合、水ポンプを運転するようにしたので、低外気温度環境下での逆流現象を的確に検出し、無用な水ポンプの運転を回避することができるようになる。 According to the invention of claim 4, in addition to each of the above inventions, the control device includes a hot water supply circuit located in the heating unit in a state where the outside air temperature is equal to or lower than a predetermined value and the water pump is stopped. Since the water pump is operated when the temperature of hot water for hot water rises, it is possible to accurately detect the reverse flow phenomenon in a low outside air temperature environment and to avoid unnecessary operation of the water pump. .
ここで、請求項5の発明の如く制御装置が、凍結防止運転において水ポンプを所定時間運転しても水熱交換器の入水側の給湯用水の温度が所定の低い値である場合、圧縮機を運転することで、給湯回路の凍結防止をより円滑に実現することができるようになるが、請求項6の発明の如く制御装置が、水ポンプが停止している状態で、加熱ユニット内に位置する給湯回路の給湯用水の温度が上昇した場合にも係る凍結防止運転を実行するようにすれば、逆流現象が発生した場合の給湯回路の凍結をより確実に防止することができるようになる。
If the temperature of the hot water supply water on the water inlet side of the water heat exchanger is a predetermined low value even if the water pump is operated for a predetermined time in the freeze prevention operation, the control device as in the invention of
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
(1)ヒートポンプ式給湯装置1
実施例のヒートポンプ式給湯装置1は、給湯用水を貯留する貯湯タンク10と、貯湯タンク10の給湯用水を流通させる給湯回路20と、冷媒を流通させるヒートポンプ回路30と、給湯回路20の給湯用水とヒートポンプ回路30の冷媒とを熱交換させる水熱交換器40を備えており、給湯回路20を流通する給湯用水をヒートポンプ回路30の冷媒によって加熱するように構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(1) Heat pump type hot water supply device 1
The heat pump type hot water supply apparatus 1 of the embodiment includes a hot
(2)貯湯タンク10
前記貯湯タンク10は縦長の密閉容器から成り、住居外の地上、又は、地下室等に設置される。貯湯タンク10の下部には水道水を導入するための給水配管11が接続されている。また、給水配管11には減圧弁12が設けられている。貯湯タンク10の上部には、貯湯タンク10内の湯を住居内の給湯先に供給するための給湯配管13が接続され、給湯配管13と給水配管11はバイパス管14を介して接続されている。
(2) Hot
The hot
給湯配管13とバイパス管14との間には混合弁15が設けられ、混合弁15は、貯湯タンク10内の湯と給水配管11からの水を混合して給湯配管13に流通させるように構成されている。また、貯湯タンク10には、貯湯タンク10内の給湯用水の温度を検出する貯湯温度センサ16が設けられ、この貯湯温度センサ16は貯湯タンク10の上下方向の所定箇所(実施例では略中央)に取り付けられている。
A mixing
(3)給湯回路20
前記給湯回路20は、貯湯タンク10の下部と後述する加熱ユニット50の外装ケース51の外面に取り付けられた流入側の接続口52との間に接続された流入管21と、水ポンプ23と、この水ポンプ23の吸入側と接続口52との間に接続された入水管22と、水ポンプ23の吐出側と水熱交換器40の流入側の間に接続された出水管24と、水熱交換器40の流出側と外装ケース51の外面に取り付けられた流出側の接続口54との間に接続された出湯管26と、接続口54と貯湯タンク10の上部に接続された流出管27とから構成されており、入水管22には貯湯タンク10の下部から取り出された給湯用水の温度(水熱交換器40の入水側の給湯用水の温度)を検出する入水温度センサ28が設けられ、出湯管26には水熱交換器40を流通した後の給湯用水の温度(水熱交換器40の出湯側の給湯用水の温度)を検出する出湯温度センサ29が設けられている。
(3) Hot
The hot
この給湯回路20には、内部の水を抜くための水抜き栓18が設けられている。この水抜き栓18も加熱ユニット50の外装ケース51の外面に取り付けられており、水抜き管19を介して入水管22に連通接続されている。尚、52A、54Aは、接続口52及び54に設けられた空気抜き弁であり、25は入水管22に設けられたフィルタである。また、55は外装ケース51内に取り付けられて外気温度を検出する外気温度センサである。
The hot
(4)ヒートポンプ回路30
前記ヒートポンプ回路30は、圧縮機31、前記水熱交換器40、減圧装置としての膨張弁33、及び、蒸発器32を接続して冷媒回路が構成されており、圧縮機31、水熱交換器40、膨張弁33、蒸発器32、圧縮機31の順に冷媒を流通させるように構成されている。尚、このヒートポンプ回路30で使用される冷媒は、例えばCO2(二酸化炭素)等の自然系冷媒である。また、34は蒸発器32に外気を通風するための送風機である。
(4)
The
前記水熱交換器40は、冷媒流通路41と水流通路42を有する二重管型の熱交換器から構成されており、冷媒流通路41にはヒートポンプ回路30が接続され、水流通路42には給湯回路20の出水管24及び出湯管26が接続されている。
The
実施例のヒートポンプ式給湯装置1は、水ポンプ23、ヒートポンプ回路30、水熱交換器40、入水温度センサ28、及び、出湯温度センサ29等が設けられた前記加熱ユニット50と、貯湯タンク10及び貯湯温度センサ16が設けられたタンクユニット60を備えており、加熱ユニット50とタンクユニット60が、加熱ユニット50の外装ケース51に取り付けられた接続口52、54において、給湯回路20の流入管21と流出管27を介して接続される。
The heat pump type hot water supply apparatus 1 of the embodiment includes a
この加熱ユニット50は住居の屋根上等に設置される場合が多く、実施例の場合にも加熱ユニット50は住居の屋根上に設置され、貯湯タンク10を含むタンクユニット60は地下室に設置されており、加熱ユニット50と貯湯タンク10とを結ぶ給湯回路20の流入管21、及び、流出管27は十数メートルの長さとなり、地下室の貯湯タンク10から屋根上の加熱ユニット50に向けて、住居外を上昇するかたちで配管されている。
In many cases, the
尚、加熱ユニット50が住居外の地上に設置される場合にも、地下室等に設置された貯湯タンク10に接続された流入管21及び流出管27の殆どの部分が屋根裏等を引き回される場合が多く(鳥居配管と称される)、この場合にも流入管21及び流出管27は貯湯タンク10から長い距離で一旦上昇した後、加熱ユニット50に向けて降下するかたちとなる。また、これら流入管21や流出管27は、内部を流れる給湯用水の放熱を減少させ、且つ、凍結を防ぐ目的で、通常は断熱材(図示せず)にて断熱される。
Even when the
(5)制御装置70
また、ヒートポンプ式給湯装置1には、貯湯温度センサ16、入水温度センサ28、出湯温度センサ29、外気温度センサ55、圧縮機31、送風機34、及び、水ポンプ23が接続された制御装置70が設けられ、この制御装置70は加熱ユニット50の外装ケース51内に配置されている。制御装置70は、プログラムが格納されたCPU(マイクロコンピュータ)を備え、実施例では貯湯温度センサ16、入水温度センサ28、出湯温度センサ29、及び、外気温度センサ55の検出温度に基づいて圧縮機31、水ポンプ23、及び、送風機34を制御するように構成されている。また、制御装置70はタイマ機能を有しており、制御装置70には当該タイマ機能の設定その他の操作と、エラー表示等を行うためのリモコン(操作パネル)71が接続され、このリモコン71も外装ケース51内に配置されている。
(5)
Further, the heat pump hot water supply device 1 includes a hot water
(6)給湯回路20内の給湯用水の循環
この制御装置70により、給湯回路20の水ポンプ23が運転されると、貯湯タンク10内の給湯用水が貯湯タンク10の下部から取り出され、流入管21内を屋根上に向かって上昇する。流入管21内を上昇して接続口52から加熱ユニット50内に入った給湯用水は、入水管22、水ポンプ23、及び、出水管24を介して水熱交換器40の水流通路42を流通された後、出湯管26内を流れて接続口54から流出管27に至る。この流出管27に流入した給湯用水は当該流出管27内を降下し、貯湯タンク10内の上部に流入することになる。
(6) Circulation of hot water in the hot
(7)ヒートポンプ回路30内の冷媒循環
また、制御装置70により、ヒートポンプ回路30の圧縮機31が運転されると、圧縮機31から吐出された高温冷媒(二酸化炭素)が水熱交換器40の冷媒流通路41を流通され、冷媒流通路41の高温冷媒と水流通路42の給湯用水とが熱交換される。これにより、給湯回路20の給湯用水が水熱交換器40で加熱される。一方、高温冷媒は水熱交換器40で給湯用水を加熱することで温度が低下する。この冷媒は更に膨張弁33を通過することで低温低圧状態に膨張し、気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒が蒸発器32に流入して蒸発する。この蒸発器32には送風機34により外気が通風されるので、冷媒は蒸発に伴う吸熱作用で外気から熱を汲み上げる。そして、蒸発器32で吸熱した冷媒は、圧縮機31に吸い込まれる循環を繰り返す。
(7) Refrigerant circulation in
(8)沸き上げ運転
また、給湯先で湯が使用されると、貯湯タンク10内の上部の給湯用水が給湯配管13に流出し、流出した分だけ給水配管11から貯湯タンク10内の下部に水が供給される。即ち、湯が使用されることにより、貯湯タンク10内の高温の給湯用水が減ると共に、低温の給湯用水が貯湯タンク10内の下部から増えていき、貯湯温度センサ16の検出温度が徐々に低下することになる。
(8) Boiling operation Further, when hot water is used at the hot water supply destination, the hot water supply water in the upper part of the hot
制御装置70は図2のフローチャートのステップS1で貯湯温度センサ16が検出する温度が所定の貯湯温度T1以下に低下したか否か判断しており、上述の如く貯湯タンク10内の湯が使用されて貯湯温度センサ16の検出温度が貯湯温度T1以下になると、制御装置70はステップS1からステップS2に進み、圧縮機31、送風機34、及び、水ポンプ23の運転を開始して、沸き上げ運転を始める。
The
水熱交換器40の冷媒流通路41には高温冷媒が流通されるので、水流通路42に流通される給湯用水は加熱された後、貯湯タンク10に流入する。これによって、貯湯タンク10内には高温の湯が貯留されていく。制御装置70はステップS3で入水温度センサ28が検出する入水管22内の給湯用水の温度が所定の入水温度T2(T1<T2)以上になったか否か判断しており、入水温度T2より低い場合は沸き上げ運転を継続する。その後、入水温度センサ28の検出温度が入水温度T2以上になった場合、制御装置70はステップS3からステップS4に進み、圧縮機31及び送風機34を停止する。尚、水ポンプ23は運転を継続する。
Since the high-temperature refrigerant is circulated through the
次に、制御装置70はステップS5に進み、出湯温度センサ29が検出する水熱交換器40の出湯側の出湯管26内の給湯用水の温度が、入水温度センサ28が検出する水熱交換器40の入水側の入水管22内の給湯用水の温度以下になったか否か判断する。そして、出湯温度センサ29の検出温度が入水温度センサ28の検出温度より高い場合には、そのまま水ポンプ23の運転を継続し、圧縮機31が停止した後の水熱交換器40の熱を回収する。
Next, the
その後、出湯温度センサ29の検出温度が入水温度センサ28の検出温度以下となった場合、制御装置70はステップS6に進んで水ポンプ23を停止し、沸き上げ運転を終了する。このようにして貯湯タンク10内には運転中、所定の高温度の湯が常時貯留されることになる。
Thereafter, when the detected temperature of the hot
尚、貯湯温度センサ16の検出温度が前述した貯湯温度T1以下にならない場合でも、前回の沸き上げ運転終了から前記タイマ機能により計時した時間が所定時間となった場合にも、制御装置70は圧縮機31、送風機34、及び、水ポンプ23を運転し、沸き上げ運転を開始する。その後は同様にステップS3〜ステップS6の動作を実行した後、沸き上げ運転を終了する。
Even when the temperature detected by the hot water
このようにして制御装置70は貯湯タンク10内に所定温度の給湯用水を貯留する沸き上げ運転を実行するものであるが、貯湯タンク10内の給湯用水の温度を検出する貯湯温度センサ16を貯湯タンク10の上下方向の所定箇所に設け、この貯湯温度センサ16を制御装置70に接続して、この貯湯温度センサ16の検出温度に基づいて制御装置70が沸き上げ運転を行うように構成したことで、貯湯タンク10側に制御装置を設ける必要がなくなり、貯湯タンク10として汎用品を使用することができるようになって、汎用性に富んだものとなる。
In this way, the
(9)凍結防止運転(逆流判定を含む)
次に、図3のフローチャートを参照しながら制御装置70が実行する凍結防止運転(逆流判定を含む)について説明する。前述した如く主に住居外に比較的長い寸法で配管される流入管21や流出管27は、内部を流れる給湯用水の放熱を減少させ、且つ、凍結を防ぐ目的で断熱材(図示せず)にて断熱されるが、この断熱が十分で無い場合や、冬季等に外気温度が極めて低くなる環境となると、給湯回路20の流入管21や流出管27内の給湯用水が凍結してしまう。
(9) Freezing prevention operation (including backflow judgment)
Next, the freeze prevention operation (including the backflow determination) executed by the
そこで、制御装置70はこれら流入管21や流出管27の凍結防止運転を実行する。即ち、制御装置70は、水ポンプ23が停止しているとき、加熱ユニット50内に設けられた水熱交換器40の入水側の給湯用水の温度を検出する入水温度センサ28及び水熱交換器40の出湯側の給湯用水の温度を検出する出湯温度センサ29が検出する給湯用水の温度を常時監視し、図3のステップS7で入水温度センサ28又は出湯温度センサ29の検出温度が所定値T3(氷点より高い所定の低い温度)以下に低下したか否か判断している。尚、前述した図2のフローチャートでも明らかな如く、水ポンプ23が停止しているときは圧縮機31も停止している(以下、同様)。
Therefore, the
そして、入水温度センサ28及び出湯温度センサ29の検出温度が所定値T3より高い場合はステップS8に進み、制御装置70は所定の逆流判定条件が成立しているか否か判定する。この逆流判定条件については後述する。現在は逆流判定条件は成立していないものとすると制御装置70は他の制御に戻る。
If the detected temperatures of the incoming
水ポンプ23が停止している状態で、外気温度の低下等により入水温度センサ28又は出湯温度センサ29の検出温度が所定値T3以下に低下した場合、制御装置70はステップS7からステップS9に進んで水ポンプ23の運転を開始する。この水ポンプ23の運転により、貯湯タンク10内下部の給湯用水が入水管21に取り出され、入水管22、出水管24を経て水熱交換器40の水流通路42に流通された後、出湯管26、流出管27を経て貯湯タンク10内上部に戻るように給湯回路20内を循環される。
In the state where the
次に制御装置70は、ステップS10で所定時間t1が経過したか否か判断し、経過していなければその状態を継続する。この水ポンプ23の運転を所定時間t1継続した後、制御装置70はステップS10からステップS11に進み、次に入水温度センサ28の検出温度が前述した所定の入水温度T2より低いか否か判断する。そして、ステップS11で入水温度センサ28の検出温度が入水温度T2以上であった場合、制御装置70はステップS18に進んで水ポンプ23を停止する。
Next, the
一方、ステップS11で入水温度センサ28の検出温度が入水温度T2より低い場合、制御装置70はステップS12に進み、所定時間t2が経過したか否か判断する。そして、ステップS11で入水温度センサ28の検出温度が入水温度T2より低い状態がステップS12で所定時間t2継続した場合、制御装置70はステップS13に進んで圧縮機31及び送風機34の運転を開始する(水ポンプ23は運転を継続)。即ち、水ポンプ23を所定時間t1+t2の間運転しても入水温度センサ28の検出温度が入水温度T2以上となら無い場合、制御装置70は前述した沸き上げ運転を開始することになる。
On the other hand, when the detected temperature of the incoming
次に、制御装置70はステップS14で入水温度センサ28が検出する入水管22内の給湯用水の温度が入水温度T2以上になったか否か判断し、入水温度T2より低い場合は係る沸き上げ運転を継続する。その後、入水温度センサ28の検出温度が入水温度T2以上になった場合、制御装置70はステップS14からステップS15に進み、圧縮機31及び送風機34を停止する(水ポンプ23は運転を継続)。
Next, the
次に、制御装置70はステップS16に進み、出湯温度センサ29が検出する水熱交換器40の出湯側の出湯管26内の給湯用水の温度が、入水温度センサ28が検出する水熱交換器40の入水側の入水管22内の給湯用水の温度以下になったか否か判断する。そして、出湯温度センサ29の検出温度が入水温度センサ28の検出温度より高い場合には、そのまま水ポンプ23の運転を継続し、前述同様に圧縮機31が停止した後の水熱交換器40の熱を回収する。
Next, the
その後、出湯温度センサ29の検出温度が入水温度センサ28の検出温度以下となった場合、制御装置70はステップS6に進んで水ポンプ23を停止し、凍結防止運転を終了する。このように入水温度センサ28又は出湯温度センサ29の検出温度が所定値T3以下に低下した場合、給湯回路20内に給湯用水が循環され、更に、給湯用水の温度が低い場合には沸き上げ運転も実行されることで、入水管21や出湯管27内の給湯用水の凍結を防止している。
Thereafter, when the detected temperature of the hot
(10)逆流判定
ここで、実施例のように加熱ユニット50が住居の屋根上に設置され、タンクユニット60が地下室に設置されている場合、加熱ユニット50はタンクユニット60の貯湯タンク10よりも高い位置となるため、水ポンプ23が停止している状態で、冬季等に外気温が低下して流出管27内の給湯用水の温度が低下すると、前述した如く密度の差によって貯湯タンク10内上部の高温の給湯用水(湯)が流出管27に逆流する。これは前述した鳥居配管の場合も同様である。
(10) Backflow determination Here, when the
この流出管27に流入した温度の高い給湯用水は、やがて加熱ユニット50に入り、出湯管26、水流通路42、出水管24、及び、水ポンプ23を経て入水管22まで至るため、それらの温度も上昇するため、出湯管26や入水管22内の給湯用水の温度を検出している出湯温度センサ29及び入水温度センサ28の検出温度は、前述した所定値T3以下にならなくなる。
The hot water supply water having a high temperature flowing into the
そのため、図3のフローチャートのステップS7ではステップS9に向かわなくなり、凍結防止運転を実行されなくなる。しかしながら、流入管21までは温度は上昇しないため、冬季等に外気温度が低下すると、やがてこの流入管21内の給湯用水が凍結してしまうようになる。そこで、実施例では図3のフローチャートのステップS7で入水温度センサ28及び出湯温度センサ29の検出温度が所定値T3以下にならない場合にも、ステップS8で係る逆流現象が発生しているか否かを判定するようにしている。
Therefore, in step S7 in the flowchart of FIG. 3, the process goes to step S9, and the freeze prevention operation is not executed. However, since the temperature does not increase up to the
(10−1)逆流判定条件
係る逆流現象は、加熱ユニット50内の給湯用水の温度変化で検出することができる。即ち、前回の沸き上げ運転や凍結防止運転が終了(圧縮機31が停止し、その後水ポンプ23も停止)すると、入水温度センサ28及び出湯温度センサ29の検出温度は低下していく。しかしながら、この水ポンプ23が停止している状態で流出管27に高温の給湯用水が逆流入すると、一旦低下した入水温度センサ28及び出湯温度センサ29の検出温度が上昇に転ずるようになる。
(10-1) Backflow determination condition The backflow phenomenon can be detected by a temperature change of hot water in the
そこで、この実施例の場合の逆流判定条件は以下の通りとする。即ち、
(i)水ポンプ23が停止していること。
(ii)入水温度センサ28又は出湯温度センサ29の検出温度が所定値以上、上昇したこと。
尚、上記条件(ii)は、入水温度センサ28又は出湯温度センサ29の検出温度が一旦低下した後、上昇に転じて所定値以上、上昇したことであっても良い。
Therefore, the backflow determination condition in this embodiment is as follows. That is,
(I) The
(Ii) The temperature detected by the incoming
The condition (ii) may be that the temperature detected by the incoming
(10−2)逆流判定条件成立時の動作
制御装置70は図3のフローチャートのステップS7で入水温度センサ28又は出湯温度センサ29の検出温度が所定値T3より高い場合、ステップS8に進んで上記逆流判定条件(i)、(ii)を判定しており、条件(i)及び(ii)の全てが成立した場合、流出管27に高温の給湯用水が逆流していると判断し、ステップS8からステップS9に進んで水ポンプ23の運転を開始する。以下はステップS10〜ステップS18を実行することで、前述した凍結防止運転を実行し、水ポンプ23によって給湯回路20内に給湯用水を循環し、所定時間(t1+t2)運転しても依然その温度が低い場合には、圧縮機31も運転して沸き上げ運転と同様に給湯用水を加熱する。
(10-2) Operation when the reverse flow determination condition is satisfied When the detected temperature of the incoming
このように、制御装置70は加熱ユニット50内に位置する給湯回路20の給湯用水の温度、実施例では水熱交換器40の入水側の給湯用水の温度を検出する入水温度センサ28、又は、水熱交換器40の出湯側の給湯用水の温度を検出する出湯温度センサ29の検出温度が所定値T3以下に低下した場合、水ポンプ23を運転する凍結防止運転を実行すると共に、水ポンプ23が停止している状態で、加熱ユニット50内に位置する給湯回路20の給湯用水の温度、実施例では入水温度センサ28又は出湯温度センサ29の検出温度が上昇した場合、水ポンプ23を運転するようにしたので、貯湯タンク10からの高温の給湯用水(湯)の逆流現象が給湯回路20に発生した場合に、水ポンプ23を運転して給湯回路20内に給湯用水を循環させることができるようになる。
Thus, the
これにより、実施例のように加熱ユニット50がタンクユニット60より高い位置に配置された場合や、給湯回路20の流入管21と流出管27の一部がタンクユニット60より高い位置に配設されている鳥居配管のときに発生し易い逆流現象で凍結防止運転が実行され無くなり、給湯回路20の流入管21内の給湯用水が凍結してしまう不都合を未然に回避することができるようになる。また、給湯回路20の流出管27に逆止弁等を設ける必要もなくなるので、部品点数の増加に伴うコストの高騰も防ぐことができる。
Thereby, when the
尚、上記の如く制御装置70が、水ポンプ23が停止している状態で、加熱ユニット50内に位置する給湯回路20の給湯用水の温度(入水温度センサ28又は出湯温度センサ29の検出温度)が一旦低下した後、上昇に転じた場合に、水ポンプ23を運転するようにした場合には、水ポンプ23の停止後に発生する逆流現象の発生を的確に判定することができるようになる。
As described above, the temperature of the hot water supply water of the hot
また、実施例の如く制御装置70が、凍結防止運転において水ポンプ23を所定時間(t1+t2)運転しても水熱交換器40の入水側の給湯用水の温度(入水温度センサ28の検出温度)が所定の低い値(入水温度T2より低い値)である場合、圧縮機31を運転することで、給湯回路20の凍結防止をより円滑に実現することができるようになるが、制御装置70は、水ポンプ23が停止している状態で、加熱ユニット50内に位置する給湯回路20の給湯用水の温度(実施例では入水温度センサ28又は出湯温度センサ29の検出温度)が上昇した場合も、実施例では凍結防止運転を実行するので、逆流現象が発生した場合の給湯回路20の流入管21の凍結をより確実に防止することができるようになる。
Further, as in the embodiment, even when the
(10−3)逆流判定条件2
ここで、逆流判定条件は前述したものに限らず、以下のようであっても良い。即ち、
(i)水ポンプ23が停止していること。
(ii)入水温度センサ28又は出湯温度センサ29の検出温度が、所定時間以内に所定値以上、上昇したこと。
尚、上記条件(ii)は、入水温度センサ28又は出湯温度センサ29の検出温度が一旦低下した後、上昇に転じて所定時間以内に所定値以上、上昇したことであっても良い。
そして、制御装置70が上記条件(i)及び(ii)の全てが成立しているときに、ステップS9に進むようにすれば、外乱の影響を廃して、逆流現象の発生をより的確に判定することができるようになる。
(10-3)
Here, the reverse flow determination conditions are not limited to those described above, and may be as follows. That is,
(I) The
(Ii) The temperature detected by the incoming
The condition (ii) may be that the temperature detected by the incoming
If the
(10−4)逆流判定条件3
また、逆流判定条件は更に以下のようであっても良い。即ち、
(i)水ポンプ23が停止していること。
(ii)入水温度センサ28又は出湯温度センサ29の検出温度が所定値以上、上昇したこと(条件(ii)は、入水温度センサ28又は出湯温度センサ29の検出温度が一旦低下した後、上昇に転じて所定値以上、上昇したことであっても良い)。
(iii)外気温度センサ55が検出する外気温度が所定値(所定値T3より低く、氷点以上の所定値。例えば、2℃等)以下であること。
そして、制御装置70が上記条件(i)〜(iii)の全てが成立しているときに、ステップS9に進むようにすれば、低外気温度環境下での逆流現象を的確に検出し、無用な水ポンプ23の運転を回避することができるようになる。
(10-4) Backflow determination condition 3
Further, the reverse flow determination condition may be as follows. That is,
(I) The
(Ii) The detected temperature of the incoming
(Iii) The outside air temperature detected by the outside
If the
(10−5)逆流判定条件4
更に、逆流判定条件は更に以下のようであっても良い。即ち、
(i)水ポンプ23が停止していること。
(ii)入水温度センサ28又は出湯温度センサ29の検出温度が、所定時間以内に所定値以上、上昇したこと(条件(ii)は、入水温度センサ28又は出湯温度センサ29の検出温度が一旦低下した後、上昇に転じて所定時間以内に所定値以上、上昇したことであっても良い)。
(iii)外気温度センサ55が検出する外気温度が所定値(所定値T3より低く、氷点以上の所定値。例えば、2℃等)以下であること。
そして、制御装置70が上記条件(i)〜(iii)の全てが成立しているときに、ステップS9に進むようにしても、低外気温度環境下での逆流現象を的確に検出し、無用な水ポンプ23の運転を回避することができるようになる。
(10-5) Backflow determination condition 4
Further, the reverse flow determination condition may be as follows. That is,
(I) The
(Ii) The detected temperature of the incoming
(Iii) The outside air temperature detected by the outside
Then, even when the
尚、以上は本発明の好ましい実施形態で説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されるものでは無く、本発明の技術的思想に基づいて更なる変形等が可能であることは云うまでもない。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be further modified based on the technical idea of the present invention. Not too long.
1 ヒートポンプ式給湯装置
10 貯湯タンク
16 貯湯温度センサ
20 給湯回路
21 流入管
22 入水管
23 水ポンプ
24 出水管
26 出湯管
27 流出管
28 入水温度センサ
29 出湯温度センサ
30 ヒートポンプ回路
31 圧縮機
32 蒸発器
33 膨張弁
34 送風機
40 水熱交換器
41 冷媒流通路
42 水流通路
50 加熱ユニット
55 外気温度センサ
60 タンクユニット
70 制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat pump type hot
Claims (9)
給湯用水を貯留する貯湯タンクが設けられたタンクユニットと、
前記貯湯タンク内の給湯用水を水ポンプによって前記貯湯タンクの下部から取り出し、前記水熱交換器に流通させた後、前記貯湯タンクの上部に流入させる給湯回路と、
前記水ポンプと前記圧縮機を運転することにより、前記水熱交換器を流通する給湯用水を冷媒によって加熱する沸き上げ運転を実行する制御装置と、を備えたヒートポンプ式給湯装置において、
前記制御装置は、前記加熱ユニット内に位置する前記給湯回路の給湯用水の温度が所定値以下に低下した場合、前記水ポンプを運転する凍結防止運転を実行すると共に、
前記水ポンプが停止している状態で、前記加熱ユニット内に位置する前記給湯回路の給湯用水の温度が上昇した場合、前記水ポンプを運転することを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。 A heating unit provided with a heat pump circuit formed by connecting a compressor, a water heat exchanger, a decompressor, and an evaporator;
A tank unit provided with a hot water storage tank for storing hot water supply water;
A hot water supply circuit that takes out hot water in the hot water storage tank from the lower part of the hot water storage tank by a water pump, flows to the water heat exchanger, and then flows into the upper part of the hot water storage tank;
In a heat pump type hot water supply apparatus comprising: a control device that performs a boiling operation for heating hot water flowing through the water heat exchanger with a refrigerant by operating the water pump and the compressor;
When the temperature of the hot water supply water in the hot water supply circuit located in the heating unit has dropped below a predetermined value, the control device performs an anti-freezing operation for operating the water pump,
A heat pump type hot water supply apparatus that operates the water pump when the temperature of the hot water supply water in the hot water supply circuit located in the heating unit rises while the water pump is stopped.
前記流入管、及び、流出管の少なくとも一部が、前記タンクユニットより高い位置に配設されていることを特徴とする請求項1乃至請求項8のうちの何れかに記載のヒートポンプ式給湯装置。 The hot water supply circuit is located between the heating unit and the tank unit, an inflow pipe for taking out hot water in the hot water storage tank from the lower part of the hot water storage tank, and hot water after having passed through the water heat exchanger An outlet pipe for allowing water to flow into the upper part of the hot water storage tank;
The heat pump hot water supply apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein at least a part of the inflow pipe and the outflow pipe is disposed at a position higher than the tank unit. .
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016108619A JP2017215088A (en) | 2016-05-31 | 2016-05-31 | Heat pump type water heater |
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