JP2018004128A - Hot water supply system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hot water supply system capable of improving heat exchange performance in a heat pump used as a heat source for hot water supply.SOLUTION: A boiling-up control unit 123 is configured to execute first expansion valve control of adjusting opening of an expansion valve 56 so that during execution of boiling-up operation of heating water in a hot water supply tank 11, a discharge overheating degree ΔTe between a detection temperature T2 of a heat medium temperature sensor 65 and a detection temperature T3 of a condensation temperature sensor 57 is within a range of a target discharge overheating degree to the target discharge overheating degree+α, and an overcooling degree ΔTc between the detection temperature T3 and a detection temperature T4 of a heat medium temperature sensor 62 is within a range of a target overcooling degree to the target overcooling degree+β.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ヒートポンプにより貯湯タンク内の水を加熱する給湯システムに関する。   The present invention relates to a hot water supply system that heats water in a hot water storage tank by a heat pump.

従来、熱媒循環路の途中に接続された冷却器(蒸発器)により、熱交換器に供給される空気又は水を冷却するヒートポンプが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, a heat pump that cools air or water supplied to a heat exchanger by a cooler (evaporator) connected in the middle of the heat medium circulation path is known (for example, see Patent Document 1).

特許文献1に記載されたヒートポンプにおいては、冷却器内の熱媒の温度(CFT)から、蒸発器内の熱媒の温度である飽和吸入温度(SST)を引いた温度差(ピンチ度)を最小限に維持することにより、熱交換性能が確保されるようにしている。   In the heat pump described in Patent Document 1, the temperature difference (pinch degree) obtained by subtracting the saturated suction temperature (SST), which is the temperature of the heat medium in the evaporator, from the temperature (CFT) of the heat medium in the cooler. Heat exchange performance is ensured by keeping it to a minimum.

特開2001−280713号公報JP 2001-280713 A

ヒートポンプは給湯システムの熱源としても使用されており、給湯システムにおいても、熱交換性能の向上が要望されている。   The heat pump is also used as a heat source of the hot water supply system, and the improvement of heat exchange performance is also demanded in the hot water supply system.

本発明は係る背景に鑑みてなされたものであり、給湯の熱源として使用されるヒートポンプにおける熱交換性能を向上させた給湯システムを提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the background which concerns, and it aims at providing the hot water supply system which improved the heat exchange performance in the heat pump used as a heat source of hot water supply.

本発明の給湯システムは、
熱媒が封入された熱媒循環路と、該熱媒循環路により順に接続された圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器とを有するヒートポンプと、
湯水が貯められる貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの上部と下部とを連通し、途中に前記凝縮器が接続されたタンク循環路と、
前記貯湯タンクに貯められた水を、前記タンク循環路を介して循環させるタンク循環ポンプと、
前記ヒートポンプと前記タンク循環ポンプとを作動させることにより、前記凝縮器において、前記熱媒循環路を流通する熱媒と前記タンク循環路を流通する水との間で熱交換を行って、前記貯湯タンク内の水を加熱する沸き上げ運転を実行する沸き上げ制御部と
を備えた給湯システムに関する。
The hot water supply system of the present invention is
A heat pump having a heat medium circulation path in which a heat medium is enclosed, and a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator connected in order by the heat medium circuit;
A hot water storage tank for storing hot water,
A tank circulation path that connects the upper and lower portions of the hot water storage tank, and the condenser is connected in the middle;
A tank circulation pump for circulating the water stored in the hot water storage tank through the tank circulation path;
By operating the heat pump and the tank circulation pump, in the condenser, heat exchange is performed between the heat medium flowing through the heat medium circulation path and the water flowing through the tank circulation path, and the hot water storage The present invention relates to a hot water supply system including a boiling control unit that performs a boiling operation for heating water in a tank.

そして、本発明の給湯システムは、
前記圧縮機から前記熱媒循環路に吐出される熱媒の温度を検出する圧縮機吐出温度検出部と、
前記凝縮器における熱媒の凝縮温度を検出する凝縮温度検出部と、
前記熱媒循環路から前記膨張弁に流入する熱媒の温度を検出する膨張弁流入温度検出部とを備え、
前記沸き上げ制御部は、前記沸き上げ運転の実行中に、前記圧縮機吐出温度検出部の検出温度と前記凝縮温度検出部の検出温度との差である吐出過熱度が、第1所定範囲内となり、且つ、前記凝縮温度検出部の検出温度と前記膨張弁流入温度検出部の検出温度との差である過冷却度が、第2所定範囲内となるように、前記膨張弁の開度を調節する第1膨張弁制御を実行することを特徴とする。
And the hot water supply system of this invention is
A compressor discharge temperature detector for detecting the temperature of the heat medium discharged from the compressor to the heat medium circuit;
A condensation temperature detector for detecting the condensation temperature of the heat medium in the condenser;
An expansion valve inflow temperature detection unit for detecting the temperature of the heat medium flowing into the expansion valve from the heat medium circulation path,
During the boiling operation, the boiling control unit has a discharge superheat degree that is a difference between a detected temperature of the compressor discharge temperature detecting unit and a detected temperature of the condensing temperature detecting unit within a first predetermined range. And the degree of opening of the expansion valve is set so that the degree of supercooling, which is the difference between the temperature detected by the condensing temperature detector and the temperature detected by the expansion valve inflow temperature detector, falls within the second predetermined range. The first expansion valve control to be adjusted is executed.

かかる本発明によれば、貯湯タンク内の水の加熱を高能力且つ高効率に行うことができる沸き上げ運転の条件として、「吐出加熱度が第1所定範囲内」且つ「過冷却度が第2所定範囲内」であることが設定され、沸き上げ制御部は、沸き上げ運転の実行中に、これらの条件が満たされるように膨張弁の開度を調節する第1膨張弁制御を実行する。これにより、ヒートポンプサイクルにおけるP−h(圧力−エンタルピー)線図及びT−h(温度−エンタルピー)線図でのエンタルピー差を目標範囲内に維持して、要求出力を満たした高効率な貯湯タンク内の水の加熱を行うことができる。   According to the present invention, as conditions for the heating operation that can heat the water in the hot water storage tank with high capacity and high efficiency, “the discharge heating degree is within the first predetermined range” and “the supercooling degree is the first. 2 ”is set within the predetermined range, and the boiling control unit executes the first expansion valve control for adjusting the opening degree of the expansion valve so that these conditions are satisfied during the boiling operation. . As a result, a high-efficiency hot water storage tank that satisfies the required output by maintaining the enthalpy difference in the Ph (pressure-enthalpy) diagram and Th (temperature-enthalpy) diagram in the heat pump cycle within the target range. The water in the inside can be heated.

また、前記沸き上げ制御部は、前記沸き上げ運転の実行中に、前記圧縮機吐出温度検出部の検出温度が、所定の上限吐出温度を超えているときには、前記第1膨張弁制御を禁止して、前記膨張弁の開度を増大させる第2膨張弁制御を実行し、該第2膨張弁制御により前記圧縮機吐出温度検出部の検出温度が前記上限吐出温度以下に設定された吐出許容温度以下になった時に、前記第2膨張弁制御を終了して前記第1膨張弁制御を実行することを特徴とする。   In addition, the boiling control unit prohibits the first expansion valve control when the detected temperature of the compressor discharge temperature detection unit exceeds a predetermined upper limit discharge temperature during execution of the boiling operation. The second expansion valve control for increasing the opening degree of the expansion valve is performed, and the discharge allowable temperature at which the detected temperature of the compressor discharge temperature detecting unit is set to be equal to or lower than the upper limit discharge temperature by the second expansion valve control. The second expansion valve control is terminated and the first expansion valve control is executed when the following occurs.

この構成によれば、圧縮機の吐出温度が吐出上限以上となったときに、第2膨張弁制御により膨張弁の開度を増大させることによって、圧縮機の回転速度を低下させる場合よりも給湯システムの運転条件の変化を抑えて、圧縮機を保護することができる。そして、沸き上げ制御部は、圧縮機吐出温度検出部の検出温度が吐出許容温度以下になった時に、第2膨張弁制御を終了して第1膨張弁制御を速やかに開始することができる。   According to this configuration, when the discharge temperature of the compressor becomes equal to or higher than the discharge upper limit, the opening degree of the expansion valve is increased by the second expansion valve control, so that the hot water supply is lower than the case where the rotation speed of the compressor is decreased. It is possible to protect the compressor by suppressing changes in the operating conditions of the system. The boiling control unit can end the second expansion valve control and promptly start the first expansion valve control when the temperature detected by the compressor discharge temperature detection unit becomes equal to or lower than the discharge allowable temperature.

また、前記熱媒循環路から前記圧縮機に吸入される熱媒の温度を検出する圧縮機吸入温度検出部と、
前記熱媒循環路から前記蒸発器に流入する熱媒の温度を検出する蒸発器流入温度検出部とを備え、
前記沸き上げ制御部は、前記沸き上げ運転の実行中に、前記圧縮機吸入温度検出部の検出温度と前記蒸発器流入温度検出部の検出温度との差である吸入過熱度が、所定の過熱下限値よりも低くなっているときには、前記第1膨張弁制御を禁止して、前記膨張弁の開度を減少させる第3膨張弁制御を実行し、該第3膨張弁制御により前記吸入過熱度が前記過熱下限値以上に設定された過熱許容値以上になった時に、前記第3膨張弁制御を終了して前記第1膨張弁制御を実行することを特徴とする。
A compressor suction temperature detector for detecting a temperature of the heat medium sucked into the compressor from the heat medium circulation path;
An evaporator inflow temperature detection unit for detecting the temperature of the heat medium flowing into the evaporator from the heat medium circulation path;
The boiling control unit, during execution of the boiling operation, a suction superheat degree that is a difference between a detected temperature of the compressor intake temperature detecting unit and a detected temperature of the evaporator inflow temperature detecting unit is a predetermined superheat. When the value is lower than the lower limit value, the first expansion valve control is prohibited and the third expansion valve control is executed to reduce the opening of the expansion valve, and the suction superheat degree is controlled by the third expansion valve control. Is equal to or greater than the overheat allowable value set above the overheat lower limit value, the third expansion valve control is terminated and the first expansion valve control is executed.

この構成によれば、吸入過熱度が過熱下限値よりも低くなって蒸発器から圧縮機への液バック(液体状態の熱媒が圧縮機に吸入される状況)が生じるおそれがあるときに、第3膨張弁制御により膨張弁の開度を減少させることによって、圧縮機を停止させる場合よりも給湯システムの運転条件の変化を抑えて圧縮機を保護することができる。そして、沸き上げ制御部は、吸入過熱度が過熱許容度以上になった時に、第3膨張弁制御を終了して第1膨張弁制御を速やかに開始することができる。   According to this configuration, when the suction superheat degree is lower than the superheat lower limit value, there is a possibility that a liquid back from the evaporator to the compressor (a situation where a liquid heat medium is sucked into the compressor) may occur. By reducing the opening degree of the expansion valve by the third expansion valve control, it is possible to protect the compressor by suppressing changes in the operating conditions of the hot water supply system, compared to when the compressor is stopped. The boiling control unit can end the third expansion valve control and promptly start the first expansion valve control when the suction superheat degree becomes equal to or higher than the overheat tolerance.

給湯システムの構成図。The block diagram of a hot-water supply system. 図2AはヒートポンプサイクルにおけるP−h(圧力−エンタルピー)線図、図2BはヒートポンプサイクルにおけるT−h(温度−エンタルピー)線図。2A is a Ph (pressure-enthalpy) diagram in the heat pump cycle, and FIG. 2B is a Th (temperature-enthalpy) diagram in the heat pump cycle. トータル膨張弁制御の第1のフローチャート。The 1st flowchart of total expansion valve control. トータル膨張弁制御の第2のフローチャート。The 2nd flowchart of total expansion valve control. 第1膨張弁制御のフローチャート。The flowchart of the 1st expansion valve control. 第2膨張弁制御のフローチャート。The flowchart of the 2nd expansion valve control. 第3膨張弁制御のフローチャート。The flowchart of the 3rd expansion valve control.

本発明の実施形態の一例について、図1〜図7を参照して説明する。   An example of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

[1.給湯システムの構成]
図1を参照して、本実施形態の給湯システム1は、貯湯ユニット10、ヒートポンプユニット50、補助熱源機80、及び、給湯システム1の全体的な作動を制御するコントローラ120を備えて構成されたハイブリッド方式の給湯システムである。
[1. Configuration of hot water supply system]
With reference to FIG. 1, the hot water supply system 1 of the present embodiment includes a hot water storage unit 10, a heat pump unit 50, an auxiliary heat source unit 80, and a controller 120 that controls the overall operation of the hot water supply system 1. This is a hybrid hot water supply system.

なお、図1では、給湯システム1のコントローラとして一つのコントローラ120を示したが、貯湯ユニット10のコントローラと、ヒートポンプユニット50のコントローラと、補助熱源機80のコントローラを個別に備え、各コントローラ間の通信によって、給湯システム1の全体的な作動を制御する構成としてもよい。   In FIG. 1, one controller 120 is shown as the controller of the hot water supply system 1. However, the controller of the hot water storage unit 10, the controller of the heat pump unit 50, and the controller of the auxiliary heat source unit 80 are provided separately, It is good also as a structure which controls the whole action | operation of the hot water supply system 1 by communication.

貯湯ユニット10は、貯湯タンク11、給水管12、出湯管13等を備えている。貯湯タンク11は内部に湯を保温して貯め、高さ方向に略等間隔で配置されて、各高さでの貯湯タンク11内の湯水の温度th2〜th5を検出するタンク表面温度センサ14〜17と、貯湯タンク11の上部に配置されて貯湯タンク11から出湯管13に供給される湯水の温度th1を検出するタンク中温度センサ26が設けられている。   The hot water storage unit 10 includes a hot water storage tank 11, a water supply pipe 12, a hot water discharge pipe 13, and the like. The hot water storage tank 11 keeps hot water inside and stores the hot water inside the tank. The hot water storage tank 11 is disposed at substantially equal intervals in the height direction, and detects the temperature th2 to th5 of the hot water in the hot water storage tank 11 at each height. 17 and an in-tank temperature sensor 26 that is disposed above the hot water storage tank 11 and detects the temperature th1 of hot water supplied from the hot water storage tank 11 to the hot water discharge pipe 13 is provided.

また、貯湯タンク11の上部と下部を接続するタンク循環路41の貯湯タンク11の下部との接続箇所の付近には、貯湯タンク11の下部に貯められた湯水の温度th6を検出するタンク下部温度センサ42が設けられている。さらに、貯湯タンク11の底部には、作業者の手動操作により開弁される排水弁18が設けられている。   Further, in the vicinity of the connection point between the lower part of the hot water storage tank 11 and the lower part of the hot water storage tank 11 in the tank circulation path 41 connecting the upper part and the lower part of the hot water storage tank 11, the tank lower temperature for detecting the temperature th6 of hot water stored in the lower part of the hot water storage tank 11 A sensor 42 is provided. Furthermore, a drain valve 18 is provided at the bottom of the hot water storage tank 11 and is opened by an operator's manual operation.

給水管12は、一端が給水口30を介して図示しない上水道に接続され、他端が貯湯タンク11の下部に接続されて、貯湯タンク11内の下部に水を供給する。給水管12には、貯湯タンク11の内圧が過大になることを防止するための減圧弁19と、給水管12から貯湯タンク11への方向のみの通水を可能にして、貯湯タンク11から給水管12側への湯水の流出を阻止する第1湯側逆止弁20が設けられている。   One end of the water supply pipe 12 is connected to a water supply (not shown) via a water supply port 30, and the other end is connected to the lower part of the hot water storage tank 11 to supply water to the lower part of the hot water storage tank 11. The water supply pipe 12 allows water to flow only in the direction from the water supply pipe 12 to the hot water storage tank 11 by preventing the internal pressure of the hot water storage tank 11 from becoming excessive, and to supply water from the hot water storage tank 11. A first hot water side check valve 20 is provided to prevent outflow of hot water to the pipe 12 side.

給水管12から分岐した給水分岐管34は、湯水混合弁21を介して接続箇所Xで出湯管13に連通しており、湯水混合弁21によって貯湯タンク11から出湯管13に供給される湯水と給水分岐管34から出湯管13に供給される水との混合比が変更される。   A water supply branch pipe 34 branched from the water supply pipe 12 communicates with the hot water discharge pipe 13 at the connection point X through the hot water mixing valve 21, and hot water supplied from the hot water storage tank 11 to the hot water discharge pipe 13 by the hot water mixing valve 21. The mixing ratio with the water supplied from the feed water branch pipe 34 to the tapping pipe 13 is changed.

給水分岐管34には、給水分岐管34に供給される水の温度Tw(以下、給水温度Twという)を検出する給水温度センサ22と、給水分岐管34を流通する水の流量Fwを検出する水側流量センサ23と、給水分岐管34から出湯管13への方向のみの通水を可能にして、出湯管13から給水分岐管34側への湯水の流出を阻止する水側逆止弁24とが設けられている。   The feed water branch pipe 34 detects the temperature Tw of water supplied to the feed water branch pipe 34 (hereinafter referred to as feed water temperature Tw) and the flow rate Fw of water flowing through the feed water branch pipe 34. The water-side flow rate sensor 23 and a water-side check valve 24 that enables water flow only in the direction from the water supply branch pipe 34 to the hot water supply pipe 13 and prevents outflow of hot water from the hot water supply pipe 13 to the water supply branch pipe 34 side. And are provided.

出湯管13は、一端が給湯口31に接続され、他端が貯湯タンク11の上部に接続されている。貯湯タンク11の上部に貯められた湯水は、出湯管13から給湯口31を介して図示しない給湯栓(台所、洗面所、浴室のカランやシャワー等)に供給される。出湯管13には、貯湯タンク11から出湯管13への方向のみの通水を可能にして、出湯管13から貯湯タンク11側への湯水の流入を阻止する第2湯側逆止弁25と、貯湯タンク11から出湯管13に供給される湯水の流量Fhを検出する湯側流量センサ27とが設けられている。   The hot water discharge pipe 13 has one end connected to the hot water supply port 31 and the other end connected to the upper part of the hot water storage tank 11. Hot water stored in the upper part of the hot water storage tank 11 is supplied from a hot water outlet pipe 13 to a hot water tap (not shown) (kitchen, washroom, bathroom currant, shower, etc.) via a hot water outlet 31. A second hot water side check valve 25 that allows the hot water pipe 13 to pass water only in the direction from the hot water storage tank 11 to the hot water discharge pipe 13 and prevents the hot water from flowing into the hot water storage tank 11 side from the hot water storage pipe 11. A hot water flow rate sensor 27 for detecting the flow rate Fh of hot water supplied from the hot water storage tank 11 to the hot water discharge pipe 13 is provided.

補助熱源機80は、出湯管13の給水分岐管34との接続箇所Xよりも下流側の途中に設けられ、貯湯ユニット10には、補助熱源機80をバイパスして、補助熱源機80の下流側と上流側の出湯管13を連通する出湯バイパス管33と、出湯バイパス管33を開閉する出湯バイパス弁29とが設けられている。   The auxiliary heat source device 80 is provided in the middle of the downstream side of the connection point X with the feed water branch pipe 34 of the tap water pipe 13, and the hot water storage unit 10 bypasses the auxiliary heat source device 80 and is downstream of the auxiliary heat source device 80. A hot water bypass pipe 33 that connects the hot water outlet pipe 13 to the upstream side and a hot water bypass valve 29 that opens and closes the hot water bypass pipe 33 are provided.

出湯管13の出湯バイパス管33との分岐箇所Yと湯水混合弁21との間に、湯水混合弁21を介して出湯管13に供給される湯水の温度Tmを検出する混合温度センサ28が設けられ、出湯管13の出湯バイパス管33との合流箇所Zと給湯口31との間に、給湯口31から出湯される湯水の温度を検出する給湯温度センサ32が設けられている。   A mixing temperature sensor 28 for detecting a temperature Tm of hot water supplied to the hot water pipe 13 through the hot water mixing valve 21 is provided between the branching point Y of the hot water pipe 13 and the hot water mixing valve 21. A hot water supply temperature sensor 32 that detects the temperature of the hot water discharged from the hot water supply port 31 is provided between the joining point Z of the hot water supply pipe 13 and the hot water supply bypass pipe 33 and the hot water supply port 31.

貯湯ユニット10に備えられた各センサの検出信号は、コントローラ120に入力される。また、コントローラ120から出力される制御信号によって、湯水混合弁21と出湯バイパス弁29の作動が制御される。   Detection signals from the sensors provided in the hot water storage unit 10 are input to the controller 120. Further, the operation of the hot water mixing valve 21 and the hot water bypass valve 29 is controlled by a control signal output from the controller 120.

次に、ヒートポンプユニット50は、貯湯タンク11内の湯水をタンク循環路41を介して循環させて加熱するものであり、屋外に設置されている。ヒートポンプユニット50は、熱媒(ハイドロフルオロカーボン(HFC)等の代替フロン、二酸化炭素等)が封入されたヒートポンプ循環路52(本発明の熱媒循環路に相当する)により接続された外気熱交換器(蒸発器)53、圧縮機54、水熱交換器(凝縮器)55、及び膨張弁56により構成されたヒートポンプ51を有している。   Next, the heat pump unit 50 circulates the hot water in the hot water storage tank 11 through the tank circulation path 41 and heats it, and is installed outdoors. The heat pump unit 50 is an external air heat exchanger connected by a heat pump circuit 52 (corresponding to the heat medium circuit of the present invention) in which a heat medium (an alternative chlorofluorocarbon (HFC) or other chlorofluorocarbon, carbon dioxide, etc.) is enclosed. (Evaporator) 53, compressor 54, water heat exchanger (condenser) 55, and expansion pump 56 are included in heat pump 51.

外気熱交換器53は、ファン60の回転により供給される空気(外気、大気)から吸熱してヒートポンプ循環路52内を流通する熱媒との間で熱交換を行う。圧縮機54は、外気熱交換器53から流出する熱媒を圧縮して高圧・高温とし、水熱交換器55に吐出する。膨張弁56は、圧縮機54で加圧された熱媒を減圧する。   The outside air heat exchanger 53 performs heat exchange with a heat medium that absorbs heat from the air (outside air, air) supplied by the rotation of the fan 60 and circulates in the heat pump circulation path 52. The compressor 54 compresses the heat medium flowing out from the outside air heat exchanger 53 to high pressure and high temperature, and discharges it to the water heat exchanger 55. The expansion valve 56 depressurizes the heat medium pressurized by the compressor 54.

除霜弁61は膨張弁56をバイパスして設けられており、圧縮機54から送出される熱媒により外気熱交換器53を除霜する。ヒートポンプ循環路52の膨張弁56の上流側及び下流側、圧縮機54の上流側及び下流側には、ヒートポンプ循環路52内を流通する熱媒の温度を検出する熱媒温度センサ62,63,64,65が、それぞれ設けられている。また、外気熱交換器53には、外気熱交換器53に吸入される空気(外気)の温度T6を検出する外気温度センサ67が設けられている。   The defrost valve 61 is provided by bypassing the expansion valve 56, and defrosts the outside heat exchanger 53 with a heat medium sent from the compressor 54. Heat medium temperature sensors 62, 63 for detecting the temperature of the heat medium flowing through the heat pump circuit 52 are provided upstream and downstream of the expansion valve 56 of the heat pump circuit 52 and upstream and downstream of the compressor 54. 64 and 65 are provided, respectively. The outside air heat exchanger 53 is provided with an outside air temperature sensor 67 that detects the temperature T6 of the air (outside air) sucked into the outside air heat exchanger 53.

以下では、熱媒温度センサ64(本発明の圧縮機吸入温度検出部に相当する)により検出される熱媒の温度(圧縮機54に吸入される熱媒の温度)を圧縮機吸入温度T1、熱媒温度センサ65(本発明の圧縮機吐出温度検出部に相当する)により検出される熱媒の温度(圧縮機54から吐出される熱媒の温度)を圧縮機吐出温度T2、熱媒温度センサ62(本発明の膨張弁流入温度検出部に相当する)により検出される熱媒の温度(膨張弁56に流入する熱媒の温度)を膨張弁流入温度T4、熱媒温度センサ63(本発明の蒸発器流入温度検出部に相当する)により検出される熱媒の温度(外気熱交換器53に流入する熱媒の温度)を外気熱交流入温度T5という。   Hereinafter, the temperature of the heat medium (the temperature of the heat medium sucked into the compressor 54) detected by the heat medium temperature sensor 64 (corresponding to the compressor suction temperature detector of the present invention) is expressed as the compressor suction temperature T1, The temperature of the heat medium (the temperature of the heat medium discharged from the compressor 54) detected by the heat medium temperature sensor 65 (corresponding to the compressor discharge temperature detector of the present invention) is expressed as the compressor discharge temperature T2, the heat medium temperature. The temperature of the heat medium (the temperature of the heat medium flowing into the expansion valve 56) detected by the sensor 62 (corresponding to the expansion valve inflow temperature detection unit of the present invention) is defined as the expansion valve inflow temperature T4 and the heat medium temperature sensor 63 (this The temperature of the heat medium (corresponding to the evaporator inflow temperature detector of the invention) detected (the temperature of the heat medium flowing into the outside air heat exchanger 53) is referred to as the outside air AC input temperature T5.

水熱交換器55はタンク循環路41と接続され、圧縮機54により高圧・高温とされた熱媒と、タンク循環路41内を流通する水との間の熱交換により、タンク循環路41内を流通する水を加熱する。タンク循環路41には、貯湯タンク11内の湯水をタンク循環路41を介して循環させるためのタンク循環ポンプ66が設けられている。   The water heat exchanger 55 is connected to the tank circulation path 41, and heat exchange between the heat medium that has been made high-pressure and high-temperature by the compressor 54 and the water circulating in the tank circulation path 41 causes the inside of the tank circulation path 41. Heat the water flowing through. The tank circulation path 41 is provided with a tank circulation pump 66 for circulating hot water in the hot water storage tank 11 through the tank circulation path 41.

貯湯タンク11内の下部に貯まった湯水は、タンク循環ポンプ66によりタンク循環路41に導かれ、水熱交換器55で所定温度(沸き上げ温度)まで加熱されて貯湯タンク11の上部に戻される。これにより、所定温度の湯が、貯湯タンク11の上部から順次積層して貯められる。   Hot water stored in the lower part of the hot water storage tank 11 is guided to the tank circulation path 41 by the tank circulation pump 66, heated to a predetermined temperature (boiling temperature) by the water heat exchanger 55, and returned to the upper part of the hot water storage tank 11. . Thereby, hot water of a predetermined temperature is sequentially stacked from the upper part of the hot water storage tank 11 and stored.

タンク循環路41の水熱交換器55の上流側には、タンク循環路41から水熱交換器55に流入する水の温度(入水温度)T7を検出する入水温度センサ68が設けられている。また、タンク循環路41の水熱交換器55の下流側には、水熱交換器55からタンク循環路41に流出する水の温度(出水温度)T8を検出する出水温度センサ69が設けられている。さらに、水熱交換器55には、水熱交換器55における熱媒の凝縮温度T3を検出する凝縮温度センサ57(本発明の凝縮温度検出部に相当する)が設けられている。   On the upstream side of the water heat exchanger 55 in the tank circulation path 41, an incoming water temperature sensor 68 for detecting the temperature (incoming water temperature) T7 of water flowing into the water heat exchanger 55 from the tank circulation path 41 is provided. Further, on the downstream side of the water heat exchanger 55 in the tank circulation path 41, a water discharge temperature sensor 69 for detecting the temperature (water discharge temperature) T8 of water flowing out from the water heat exchanger 55 to the tank circulation path 41 is provided. Yes. Further, the water heat exchanger 55 is provided with a condensing temperature sensor 57 (corresponding to the condensing temperature detecting portion of the present invention) for detecting the condensing temperature T3 of the heat medium in the water heat exchanger 55.

ヒートポンプユニット50に備えられた各センサの検出信号は、コントローラ120に入力される。また、コントローラ120から出力される制御信号によって、圧縮機54、、膨張弁56、除霜弁61、タンク循環ポンプ66、及びファン60等の作動が制御される。   Detection signals from the sensors provided in the heat pump unit 50 are input to the controller 120. Further, the operations of the compressor 54, the expansion valve 56, the defrost valve 61, the tank circulation pump 66, the fan 60, and the like are controlled by a control signal output from the controller 120.

次に、補助熱源機80は、出湯管13を流通する湯水を加熱するものであり、缶体87内に収容された給湯バーナ81及び給湯バーナ81により加熱される給湯熱交換器82等を備えている。   Next, the auxiliary heat source unit 80 is for heating hot water flowing through the hot water discharge pipe 13, and includes a hot water supply burner 81 housed in the can body 87, a hot water supply heat exchanger 82 heated by the hot water supply burner 81, and the like. ing.

出湯管13の給湯熱交換器82の配置箇所よりも下流側の箇所に、浴槽105に連通した湯張り管100が接続されている。湯張り管100には、湯張り管100を開閉する湯張り弁103が設けられており、コントローラ120は、湯張り弁103を開弁することによって、出湯管13から湯張り管100を介して浴槽105に湯を供給する。   A hot water filled pipe 100 communicating with the bathtub 105 is connected to a location downstream of the hot water supply heat exchanger 82 in the hot water discharge pipe 13. The hot water filling pipe 100 is provided with a hot water filling valve 103 for opening and closing the hot water filling pipe 100, and the controller 120 opens the hot water filling valve 103 to open the hot water filling pipe 103 through the hot water filling pipe 100. Hot water is supplied to the bathtub 105.

給湯バーナ81には、図示しないガス供給管から燃料ガスが供給されると共に、図示しない燃焼ファンにより燃焼用空気が供給される。コントローラ120は、給湯バーナ81に供給する燃料ガスと燃焼用空気の流量を調節して、給湯バーナ81の燃焼量を制御する。   Fuel gas is supplied to the hot water supply burner 81 from a gas supply pipe (not shown), and combustion air is supplied from a combustion fan (not shown). The controller 120 controls the amount of combustion of the hot water supply burner 81 by adjusting the flow rates of the fuel gas and the combustion air supplied to the hot water supply burner 81.

給湯熱交換器82は、出湯管13の途中に接続されており、給湯バーナ81の燃焼熱によって、内部を流通する湯水を加熱する。出湯管13には、上流側から順に、止水弁93と水量センサ88が設けられている。給湯熱交換器82の上流側と下流側は、熱源バイパス管89により連通されており、熱源バイパス管89には、熱源バイパス管89の開度を調節するための熱源バイパス弁90が設けられている。出湯管13の給湯熱交換器82の出口付近には熱交出湯温度センサ91が設けられ、出湯管13の熱源バイパス管89との接続箇所の下流側には熱源出湯温度センサ92が設けられている。   The hot water supply heat exchanger 82 is connected in the middle of the hot water discharge pipe 13, and heats the hot water flowing inside by the combustion heat of the hot water supply burner 81. The hot water discharge pipe 13 is provided with a water stop valve 93 and a water amount sensor 88 in order from the upstream side. The upstream side and the downstream side of the hot water supply heat exchanger 82 are connected by a heat source bypass pipe 89, and the heat source bypass pipe 89 is provided with a heat source bypass valve 90 for adjusting the opening degree of the heat source bypass pipe 89. Yes. A heat exchanger hot water temperature sensor 91 is provided in the vicinity of the outlet of the hot water supply heat exchanger 82 of the hot water discharge pipe 13, and a heat source hot water temperature sensor 92 is provided downstream of the location where the hot water supply pipe 13 is connected to the heat source bypass pipe 89. ing.

この構成により、貯湯タンク11内に湯が無いとき(湯切れ状態であるとき)に、給水管12から貯湯タンク11及び給水分岐管34を介して出湯管13に供給される水が、給湯熱交換器82により加熱されて湯となり、熱源バイパス管89からの水と混合されて、目標給湯温度の湯が給湯口31から供給されるようになっている。   With this configuration, when there is no hot water in the hot water storage tank 11 (when the hot water is in a hot state), the water supplied from the water supply pipe 12 to the hot water discharge pipe 13 through the hot water storage tank 11 and the water supply branch pipe 34 is hot water supply heat. Hot water is heated by the exchanger 82 to be mixed with water from the heat source bypass pipe 89, and hot water having a target hot water supply temperature is supplied from the hot water supply port 31.

補助熱源機80に備えられた各センサの検出信号は、コントローラ120に入力される。また、コントローラ120から出力される制御信号によって、給湯バーナ81、熱源バイパス弁90、及び湯張り弁103の作動が制御される。   The detection signal of each sensor provided in the auxiliary heat source device 80 is input to the controller 120. Further, the operation of the hot water supply burner 81, the heat source bypass valve 90, and the hot water filling valve 103 is controlled by a control signal output from the controller 120.

コントローラ120は、図示しないCPU,メモリ等により構成された電子回路ユニットであり、メモリに保持された給湯システム1の制御用プログラムをCPUで実行することによって、給湯制御部121、湯張り制御部122、及び沸き上げ制御部123として機能する。また、メモリには、給湯システム1の運転に使用される種々の条件データ125が保持されている。   The controller 120 is an electronic circuit unit configured by a CPU, a memory, and the like (not shown), and the hot water supply control unit 121 and the hot water filling control unit 122 are executed by executing a control program for the hot water supply system 1 held in the memory by the CPU. , And functions as a boiling control unit 123. Further, the memory stores various condition data 125 used for the operation of the hot water supply system 1.

コントローラ120は、通信ケーブル130によりリモコン140と接続されている。リモコン140は、給湯システム1の運転状況や運転条件の設定等を表示するための表示器141と、各種スイッチが設けられたスイッチ部142とを備えている。給湯システム1の使用者は、リモコン140のスイッチ部142を操作することによって、給湯口31から供給される湯の温度(目標給湯温度)の設定や、湯張り運転における浴槽105への給湯温度(目標湯張り温度)及び湯張り量(目標湯張り量)の設定等を行うことができる。   The controller 120 is connected to the remote controller 140 via a communication cable 130. The remote controller 140 includes a display 141 for displaying the operation status of the hot water supply system 1, setting of operation conditions, and the like, and a switch unit 142 provided with various switches. The user of the hot water supply system 1 operates the switch unit 142 of the remote controller 140 to set the temperature of the hot water supplied from the hot water supply port 31 (target hot water supply temperature) or the hot water supply temperature to the bathtub 105 in the hot water filling operation ( The target hot water filling temperature) and the hot water filling amount (target hot water filling amount) can be set.

給湯制御部121は、貯湯タンク11の湯切れが生じていない状態で、水側流量センサ23により下限流量以上の通水が検出されている場合には、混合温度センサ28又は給湯温度センサ32の検出温度が目標給湯温度となるように、湯水混合弁21の分配比を調節する混合温調制御を行う。このとき、給湯制御部121は、湯張り弁103が開弁して浴槽105への給湯が行われているときは出湯バイパス弁29を閉弁し、湯張り弁103が閉弁しているときには出湯バイパス弁29を開弁する。   When the hot water storage tank 11 has not run out of hot water and the water-side flow rate sensor 23 detects water flow exceeding the lower limit flow rate, the hot water supply control unit 121 determines whether the mixed temperature sensor 28 or the hot water supply temperature sensor 32 Mixing temperature adjustment control is performed to adjust the distribution ratio of the hot and cold water mixing valve 21 so that the detected temperature becomes the target hot water supply temperature. At this time, the hot water supply control unit 121 closes the hot water bypass valve 29 when the hot water filling valve 103 is opened and hot water is supplied to the bathtub 105, and when the hot water filling valve 103 is closed. The hot water bypass valve 29 is opened.

また、給湯制御部121は、貯湯タンク11の湯切れが生じている状態で、水側流量センサ23により下限流量以上の通水が検出されている場合には、出湯バイパス弁29を閉弁する。そして、水量センサ88により下限流量以上の通水が検出されているときに、熱源出湯温度センサ92の検出温度が目標給湯温度となるように、給湯バーナ81の燃焼量(加熱量)を調節する加熱温調制御を実行する。   Further, the hot water supply control unit 121 closes the hot water bypass valve 29 when the hot water storage tank 11 has run out of water and the water flow rate sensor 23 detects water flow exceeding the lower limit flow rate. . Then, when the water amount sensor 88 detects water flow exceeding the lower limit flow rate, the combustion amount (heating amount) of the hot water supply burner 81 is adjusted so that the temperature detected by the heat source hot water temperature sensor 92 becomes the target hot water temperature. Execute heating temperature control.

湯張り制御部122は、リモコン140のスイッチ部142により、湯張りを指示する操作(湯張り開始操作)がなされたとき、或は予め設定された予約時刻に浴槽105への湯張りが終了するように、湯張り弁103を開弁して出湯管13から湯張り管100を介して浴槽105に目標湯張り量分の湯を供給する湯張り運転を実行する。湯張り制御部122は、目標湯張り温度を目標給湯温度に設定して、湯張り運転を実行する。   The hot water filling control unit 122 ends the hot water filling to the bathtub 105 when an operation for instructing hot water filling (hot water filling start operation) is performed by the switch unit 142 of the remote controller 140 or at a preset reserved time. Thus, the hot water filling operation is performed in which the hot water filling valve 103 is opened and the hot water filling pipe 13 supplies hot water for the target hot water amount to the bathtub 105 via the hot water filling pipe 100. The hot water filling control unit 122 sets the target hot water filling temperature to the target hot water supply temperature, and executes the hot water filling operation.

沸き上げ制御部123は、タンク中温度センサ26及びタンク表面温度センサ14〜17の検出温度を監視することによって、貯湯タンク11に貯められた湯の量(貯湯量)を認識する。そして、貯湯タンク11内の湯の残量が下限量以下になったときに、タンク循環ポンプ66とヒートポンプ51を作動させて、貯湯タンク11内の湯水を設定された給湯温度に応じた目標沸き上げ温度(例えば45℃)まで加熱する沸き上げ運転を実行する。   The boiling control unit 123 recognizes the amount of hot water stored in the hot water storage tank 11 (hot water storage amount) by monitoring the detected temperatures of the tank temperature sensor 26 and the tank surface temperature sensors 14 to 17. Then, when the remaining amount of hot water in the hot water storage tank 11 falls below the lower limit amount, the tank circulation pump 66 and the heat pump 51 are actuated to bring the hot water in the hot water storage tank 11 to the target boiling according to the set hot water supply temperature. A boiling operation for heating to a raised temperature (for example, 45 ° C.) is performed.

[2.ヒートポンプの動作]
次に、図2Aに示したP−h(圧力−エンタルピー)線図、及び図2Bに示したT−h(温度−エンタルピー)線図を参照して、ヒートポンプ51のヒートポンプサイクル(冷凍サイクル)について説明する。
[2. Operation of heat pump]
Next, referring to the Ph (pressure-enthalpy) diagram shown in FIG. 2A and the Th (temperature-enthalpy) diagram shown in FIG. 2B, the heat pump cycle (refrigeration cycle) of the heat pump 51 is described. explain.

図2Aに示したP−h線図は、横軸を熱媒のエンタルピーh(kJ/kg)に設定し、縦軸を熱媒の圧力P(kPa)に設定して示した熱媒の飽和液線・飽和蒸気線に、ヒートポンプ51のヒートポンプサイクル(圧縮機54→水熱交換器55→膨張弁56→外気熱交換器53→圧縮機54→…)を描いたものである。   In the Ph diagram shown in FIG. 2A, the horizontal axis is set to the enthalpy h (kJ / kg) of the heat medium, and the vertical axis is set to the pressure P (kPa) of the heat medium. The heat pump cycle of the heat pump 51 (compressor 54 → water heat exchanger 55 → expansion valve 56 → outside air heat exchanger 53 → compressor 54 →...) Is drawn on the liquid line / saturated vapor line.

圧縮機54において、熱媒の(P,h)が(P1,h1)から(P2,h2)に変化し、熱媒の温度がT1からT2に上昇している。水熱交換器55において、熱媒の(P,h)が(P2,h2)から(P2,h3(=h4))に変化し、熱媒の温度がT2からT3、さらにT4まで低下している。   In the compressor 54, the heat medium (P, h) changes from (P1, h1) to (P2, h2), and the temperature of the heat medium rises from T1 to T2. In the water heat exchanger 55, the (P, h) of the heat medium changes from (P2, h2) to (P2, h3 (= h4)), and the temperature of the heat medium decreases from T2 to T3 and further to T4. Yes.

膨張弁56において、熱媒の(P,h)が(P2,h3)から(P1,h4(=h3))に変化し、熱媒の温度がT4からT5に低下している。外気熱交換器53において、熱媒の(P,h)が(P1,h4)から(P1,h1)に変化し、熱媒の温度がT5からT1に上昇している。   In the expansion valve 56, (P, h) of the heat medium is changed from (P2, h3) to (P1, h4 (= h3)), and the temperature of the heat medium is decreased from T4 to T5. In the outside air heat exchanger 53, the heat medium (P, h) changes from (P1, h4) to (P1, h1), and the temperature of the heat medium rises from T5 to T1.

また、図2Bに示したT−h線図は、横軸を熱媒のエンタルピーh(kJ/kg)に設定し、縦軸を熱媒の温度T(℃)に設定して示した熱媒の飽和液線・飽和蒸気線に、ヒートポンプ51のヒートポンプサイクルを描いたものである。図2BのTfwは、タンク循環路41を流通する水の水熱交換器55における温度の上昇を示したものであり、水の温度が入水温度T7から出水温度T8まで上昇している。   In the Th diagram shown in FIG. 2B, the horizontal axis is set to the enthalpy h (kJ / kg) of the heat medium, and the vertical axis is set to the temperature T (° C.) of the heat medium. The heat pump cycle of the heat pump 51 is drawn in the saturated liquid line / saturated vapor line. Tfw in FIG. 2B indicates a rise in temperature in the water heat exchanger 55 of the water flowing through the tank circulation path 41, and the temperature of the water rises from the incoming water temperature T7 to the outgoing water temperature T8.

圧縮機54において、熱媒の(T,h)が(T1,h1)から(T2,h2)に変化している((1)→(2))。水熱交換器55において、熱媒の(T,h)が(T2,h2)から(T4,h4)に変化している((2)→(3)→(4)、(3)でTが凝縮温度T3となっている)。   In the compressor 54, (T, h) of the heat medium is changed from (T1, h1) to (T2, h2) ((1) → (2)). In the water heat exchanger 55, the heat medium (T, h) is changed from (T2, h2) to (T4, h4) ((2) → (3) → (4), T Is the condensation temperature T3).

膨張弁56において、熱媒の(T,h)が(T4,h4)から(T5,h4)に変化している((4)→(5))。外気熱交換器53において、熱媒の(T,h)が(T5,h4)から(T1,h1)に変化している((5)→(1))。   In the expansion valve 56, (T, h) of the heat medium is changed from (T4, h4) to (T5, h4) ((4) → (5)). In the outdoor air heat exchanger 53, (T, h) of the heat medium is changed from (T5, h4) to (T1, h1) ((5) → (1)).

ここで、水熱交換器55における加熱能力(沸き上げ能力)は、圧縮機54からの熱媒の吐出温度T2が高く膨張弁56への熱媒の流入温度T4が低いほど、高くなる。すなわち、図2AのP−h線図及び図2BのT−h線図において、(2):T2〜(4):T4でのエンタルピーhの差が大きいほど高くなる。   Here, the heating capacity (boiling capacity) in the water heat exchanger 55 becomes higher as the discharge temperature T2 of the heat medium from the compressor 54 is higher and the inflow temperature T4 of the heat medium to the expansion valve 56 is lower. That is, in the Ph diagram of FIG. 2A and the Th diagram of FIG. 2B, the difference becomes higher as the difference in enthalpy h from (2): T2 to (4): T4 increases.

そして、沸き上げ制御部123が、ある沸き上げ目標温度、入水温度T7、及び外気温度T6において、要求沸き上げ能力を満たして、高効率運転となる最適な回転速度で圧縮機54を作動させて、貯湯タンク11内の湯水の沸き上げ運転を実行している状況下において、ヒートポンプサイクルの安定状態及びその他の条件によって、出水温度T8が沸き上げ目標温度に達しない状況が生じ得る。   Then, the boiling control unit 123 operates the compressor 54 at an optimum rotation speed that satisfies the required boiling capacity and achieves high efficiency operation at a certain boiling target temperature, incoming water temperature T7, and outside air temperature T6. Under the situation where the hot water boiling operation in the hot water storage tank 11 is being executed, there may be a situation where the outlet water temperature T8 does not reach the boiling target temperature due to the stable state of the heat pump cycle and other conditions.

なお、圧縮機54の最適な回転速度は、実験或はコンピュータシミュレーション等に基づいて、沸き上げ目標温度、入水温度T7、及び外気温度T6に応じて設定される。   The optimum rotation speed of the compressor 54 is set according to the boiling target temperature, the incoming water temperature T7, and the outside air temperature T6 based on experiments or computer simulations.

この場合、圧縮機54の吐出温度T2及び膨張弁56の流入温度T4が、予め実験等で確認できた最適なヒートポンプサイクル状態とは異なっている状況が想定される。そこで、沸き上げ制御部123は、要求される沸き上げ能力を確保できる(出水温度T8が目標沸き上げ温度となる)「最適なヒートポンプサイクル状態となる(2):T2〜(4):T4の状態」を制御することによって、要求される沸き上げ能力を確保した高効率な沸き上げ運転を実行するため、また、圧縮機54を保護するために以下の第1〜第3膨張弁制御を行う。   In this case, it is assumed that the discharge temperature T2 of the compressor 54 and the inflow temperature T4 of the expansion valve 56 are different from the optimum heat pump cycle state that can be confirmed in advance through experiments or the like. Therefore, the boiling control unit 123 can ensure the required boiling capacity (the water discharge temperature T8 becomes the target boiling temperature) “the optimum heat pump cycle state is reached (2): T2 to (4): T4 In order to perform a highly efficient boiling operation that secures the required boiling capacity by controlling the "state", and to protect the compressor 54, the following first to third expansion valve controls are performed. .

(1)第1膨張弁制御
圧縮機54の回転速度指示が一定の状態(圧縮機54の回転速度指示に変化がない状態)での膨張弁制御。沸き上げ制御部123は、ヒートポンプサイクルの最適化を図るために、吐出過熱度ΔTe(=圧縮機吐出温度T2−凝縮温度T3)が目標吐出過熱度〜目標吐出過熱度+αの範囲内となり、且つ、過冷却度ΔTc(=凝縮温度T3−膨張弁流入温度T4)が目標過冷却度〜目標過冷却度+βの範囲内となるように、膨張弁56(電子膨張弁)の開度を調節する。
(1) First expansion valve control Expansion valve control in a state where the rotation speed instruction of the compressor 54 is constant (the rotation speed instruction of the compressor 54 is not changed). In order to optimize the heat pump cycle, the boiling control unit 123 has a discharge superheat degree ΔTe (= compressor discharge temperature T2−condensing temperature T3) within the range of the target discharge superheat degree to the target discharge superheat degree + α, and The degree of opening of the expansion valve 56 (electronic expansion valve) is adjusted so that the degree of supercooling ΔTc (= condensation temperature T3−expansion valve inflow temperature T4) falls within the range of the target supercooling degree to the target supercooling degree + β. .

(2)第2膨張弁制御
圧縮機吐出温度T2が上限吐出温度よりも高くなったときに、圧縮機54を保護するための制御。沸き上げ制御部123は、沸き上げ運転の実行中に圧縮機吐出温度T2を監視し、圧縮機吐出温度T2が上限吐出温度よりも高くなったときには、膨張弁56の開度を増大させる処理を行う。
(2) Second expansion valve control Control for protecting the compressor 54 when the compressor discharge temperature T2 becomes higher than the upper limit discharge temperature. The boiling control unit 123 monitors the compressor discharge temperature T2 during the boiling operation, and performs a process of increasing the opening degree of the expansion valve 56 when the compressor discharge temperature T2 becomes higher than the upper limit discharge temperature. Do.

(3)第3膨張弁制御
液バック(外気熱交換器53において気化されなかった液体状態の熱媒が圧縮機54に吸入される現象)による圧縮機54の破損を防止するための制御。沸き上げ制御部123は、沸き上げ運転の実行中に、外気熱交換器53における吸入過熱度ΔTb(圧縮機吸入温度T1−外気熱交流入温度T5)を監視し、吸入過熱度ΔTbが吸入過熱下限値よりも低くなったときには、膨張弁56の開度を減少させる処理を行う。
(3) Third expansion valve control Control for preventing breakage of the compressor 54 due to liquid back (a phenomenon in which the heat medium in a liquid state that has not been vaporized in the outside air heat exchanger 53 is sucked into the compressor 54). The boiling control unit 123 monitors the intake superheat degree ΔTb (compressor intake temperature T1−external air heat AC input temperature T5) in the outdoor air heat exchanger 53 during the boiling operation, and the intake superheat degree ΔTb is the intake superheat. When it becomes lower than the lower limit value, a process for reducing the opening degree of the expansion valve 56 is performed.

[3.トータル膨張弁制御]
次に、図3〜図4に示したフローチャートに従って、沸き上げ制御部123により実行される膨張弁の全体的な制御(トータル膨張弁制御)について説明する。沸き上げ制御部123は、沸き上げ運転の実行時にトータル膨張弁制御を実行する。
[3. Total expansion valve control]
Next, overall control of the expansion valve (total expansion valve control) executed by the boiling control unit 123 will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. The boiling control unit 123 performs total expansion valve control when the boiling operation is performed.

トータル膨張弁制御においては、膨張弁56の制御状態が膨張弁制御モードにより切り替えられ、第2膨張弁制御の実行時は、第1膨張弁制御が禁止されて膨張弁制御モードが「吐出温保護」に設定され、第3膨張弁制御の実行時は、第1膨張弁制御が禁止されて膨張弁制御モードが「液バック保護」に設定される。また、第2膨張弁制御及び第3膨張弁制御が実行されていないときには、膨張弁制御モードが「通常」に設定される。   In the total expansion valve control, the control state of the expansion valve 56 is switched by the expansion valve control mode. When the second expansion valve control is executed, the first expansion valve control is prohibited and the expansion valve control mode is set to “discharge temperature protection”. When the third expansion valve control is executed, the first expansion valve control is prohibited and the expansion valve control mode is set to “liquid back protection”. Further, when the second expansion valve control and the third expansion valve control are not executed, the expansion valve control mode is set to “normal”.

図3のSTEP1で、沸き上げ制御部123は、膨張弁56の起動初期動作(膨張弁56の開度を設定するモータの原点出し等)が完了しているか否かを判断する。そして、起動初期動作が完了しているときはSTEP2に進む。また、起動初期動作が完了していないときにはSTEP30に分岐し、沸き上げ制御部123は、起動初期動作を実行してSTEP31に進む。   In STEP 1 of FIG. 3, the boiling control unit 123 determines whether or not the initial startup operation of the expansion valve 56 (such as the origin of the motor that sets the opening degree of the expansion valve 56) has been completed. Then, when the startup initial operation is completed, the process proceeds to STEP2. When the startup initial operation is not completed, the process branches to STEP 30, and the boiling control unit 123 executes the startup initial operation and proceeds to STEP 31.

STEP31で、沸き上げ制御部123は、膨張弁56の起動待機解除条件が成立しているか否かを判断する。そして、起動待機解除条件が成立しているときはSTEP3に分岐し、起動待機解除条件が成立していないときには図4のSTEP10に進む。   In STEP 31, the boiling control unit 123 determines whether or not an activation standby release condition for the expansion valve 56 is satisfied. Then, when the activation standby release condition is satisfied, the process branches to STEP3, and when the activation standby cancellation condition is not satisfied, the process proceeds to STEP10 of FIG.

STEP2で、沸き上げ制御部123は、膨張弁56の起動待機時間が経過しているか否かを判断する。そして、起動待機時間が経過しているときはSTEP3に進んで膨張弁56の制御を開始する。この時、沸き上げ制御部123は、初期設定として、膨張弁制御モードを「通常」に設定する。一方、起動待機時間が経過していないときにはSTEP31に分岐する。   In STEP 2, the boiling control unit 123 determines whether or not the activation waiting time of the expansion valve 56 has elapsed. Then, when the activation standby time has elapsed, the process proceeds to STEP 3 and the control of the expansion valve 56 is started. At this time, the boiling control unit 123 sets the expansion valve control mode to “normal” as an initial setting. On the other hand, when the activation standby time has not elapsed, the process branches to STEP 31.

STEP3で、沸き上げ制御部123は、ヒートポンプ51が除霜運転中(空気から吸熱する外気熱交換器53の着霜状態を解消するための運転中)であるか否かを判断する。そして、除霜動作中であるときはSTEP32に分岐し、沸き上げ制御部123は、除霜運転用の膨張弁制御を実行して図4のSTEP10に進む。一方、除霜運転中でないときにはSTEP4に進む。   In STEP 3, the boiling control unit 123 determines whether or not the heat pump 51 is in the defrosting operation (during operation for eliminating the frosting state of the outside air heat exchanger 53 that absorbs heat from the air). When the defrosting operation is in progress, the process branches to STEP 32, and the boiling control unit 123 executes the expansion valve control for the defrosting operation and proceeds to STEP10 of FIG. On the other hand, when not in the defrosting operation, the process proceeds to STEP4.

STEP4で、沸き上げ制御部123は、圧縮機吐出温度T2が上限吐出温度よりも高いか否かを判断する。そして、吐出温度T2が上限吐出温度よりも高いときはSTEP33に分岐し、沸き上げ制御部123は、膨張弁制御モード「吐出温保護」に設定してSTEP34に進む。STEP34で、沸き上げ制御部123は第2膨張弁制御(詳細は後述する)を実行して、図4のSTEP10に進む。一方、圧縮機吐出温度T2が上限吐出温度以下であるときにはSTEP5に進む。   In STEP 4, the boiling control unit 123 determines whether or not the compressor discharge temperature T2 is higher than the upper limit discharge temperature. When the discharge temperature T2 is higher than the upper limit discharge temperature, the process branches to STEP33, and the boiling control unit 123 sets the expansion valve control mode “discharge temperature protection” and proceeds to STEP34. In STEP 34, the boiling control unit 123 executes second expansion valve control (details will be described later), and proceeds to STEP 10 in FIG. On the other hand, when the compressor discharge temperature T2 is equal to or lower than the upper limit discharge temperature, the process proceeds to STEP5.

STEP5で、沸き上げ制御部123は、膨張弁制御モードが「吐出温保護」に設定されているか否かを判断する。そして、膨張弁制御モードが「吐出温保護」に設定されているときはSTEP34に分岐する。一方、膨張弁制御モードが「吐出温保護」に設定されていないときにはSTEP6に進む。   In STEP 5, the boiling control unit 123 determines whether or not the expansion valve control mode is set to “discharge temperature protection”. When the expansion valve control mode is set to “discharge temperature protection”, the process branches to STEP34. On the other hand, when the expansion valve control mode is not set to “discharge temperature protection”, the process proceeds to STEP 6.

STEP6で、沸き上げ制御部123は、吸入過熱度ΔTbが吸入過熱下限値よりも小さくなっているか否かを判断する。吸入過熱度ΔTbが吸入過熱下限値よりも低いときにには、液バック状態が進行中であると想定される。そして、吸入過熱度ΔTbが吸入過熱下限値よりも低いときはSTEP35に分岐し、沸き上げ制御部123は、膨張弁制御モードを「液バック保護」に設定してSTEP36に進む。一方、吸入過熱度ΔTbが吸入過熱下限値以上であるときにはSTEP7に進む。   In STEP 6, the boiling control unit 123 determines whether or not the suction superheat degree ΔTb is smaller than the suction superheat lower limit value. When the suction superheat degree ΔTb is lower than the suction superheat lower limit value, it is assumed that the liquid back state is in progress. When the suction superheat degree ΔTb is lower than the suction superheat lower limit value, the process branches to STEP35, and the boiling control unit 123 sets the expansion valve control mode to “liquid back protection” and proceeds to STEP36. On the other hand, when the suction superheat degree ΔTb is equal to or higher than the suction superheat lower limit value, the process proceeds to STEP7.

STEP7で、沸き上げ制御部123は、膨張弁制御モードが「液バック保護」に設定されているか否かを判断する。そして、膨張弁制御モードが「液バック保護」に設定されている場合はSTEP36に分岐する。一方、膨張弁制御モードが「液バック保護」に設定されていないときには図4のSTEP8に進む。   In STEP 7, the boiling control unit 123 determines whether or not the expansion valve control mode is set to “liquid back protection”. When the expansion valve control mode is set to “liquid back protection”, the process branches to STEP 36. On the other hand, when the expansion valve control mode is not set to “liquid back protection”, the routine proceeds to STEP 8 in FIG.

STEP8で、沸き上げ制御部123は、圧縮機54の回転速度指示が一定の状態であるか否かを判断する。沸き上げ制御部123は、圧縮機54の回転速度指示に変化があるときはSTEP40に分岐し、沸き上げ制御部123は、回転速度指示の変化あり時の膨張弁制御を実行してSTEP10に進む。一方、圧縮機54の回転速度指示が一定の状態であるときにはSTEP9に進む。   In STEP 8, the boiling control unit 123 determines whether or not the rotation speed instruction of the compressor 54 is in a constant state. The boiling control unit 123 branches to STEP 40 when there is a change in the rotation speed instruction of the compressor 54, and the boiling control unit 123 executes the expansion valve control when there is a change in the rotation speed instruction and proceeds to STEP 10. . On the other hand, when the rotation speed instruction of the compressor 54 is constant, the process proceeds to STEP9.

STEP9で、沸き上げ制御部123は、膨張弁の制御更新タイマ(膨張弁56の開度を調節する制御周期を計時するタイマ)がタイムアップしているか否かを判断する。そして、制御更新タイマがタイムアップしているときはSTEP41に分岐し、沸き上げ制御部123は、第1膨張弁制御(圧縮機54の回転速度指示が一定の状態であるときの膨張弁制御、詳細は後述する)を実行してSTEP42に進む。STEP42で、沸き上げ制御部123は、制御更新タイマをX秒に設定して計時をスタートさせ、STEP10に進む。   In STEP 9, the boiling control unit 123 determines whether or not the expansion valve control update timer (timer for measuring the control period for adjusting the opening degree of the expansion valve 56) has expired. Then, when the control update timer is up, the process branches to STEP 41, where the boiling control unit 123 performs first expansion valve control (expansion valve control when the rotation speed instruction of the compressor 54 is in a constant state, Details will be described later), and the process proceeds to STEP42. In STEP 42, the boiling control unit 123 sets the control update timer to X seconds, starts timing, and proceeds to STEP 10.

一方、STEP9で制御更新タイマがタイムアップしていないときにはSTEP10に進む。STEP10で、沸き上げ制御部123は、沸き上げ終了条件が成立しているか否かを判断する。沸き上げ終了条件としては、貯湯タンク11内の水の沸き上げが終了したこと、使用者により貯湯タンク11内の水の沸き上げを中止する操作がなされたこと等が設定されている。   On the other hand, when the control update timer has not expired in STEP 9, the process proceeds to STEP10. In STEP 10, the boiling control unit 123 determines whether or not a boiling end condition is satisfied. As the boiling end condition, it is set that the boiling of water in the hot water storage tank 11 has been completed, and that the user has stopped the boiling of water in the hot water storage tank 11.

そして、沸き上げ終了条件が成立したときはSTEP11に進み、沸き上げ制御部123は、沸き上げ終了時の膨張弁制御を実行する。一方、沸き上げ終了条件が成立していないときには図3のSTEP1に進む。   When the boiling end condition is satisfied, the process proceeds to STEP 11 and the boiling control unit 123 executes expansion valve control at the end of boiling. On the other hand, when the boiling end condition is not satisfied, the process proceeds to STEP 1 in FIG.

[4.第1膨張弁制御]
次に、図5に示したフローチャートに従って、図4のSTEP41で実行される第1膨張弁制御(圧縮機54の回転速度指示が一定の状態であるときの膨張弁制御)の処理について説明する。
[4. First expansion valve control]
Next, the processing of the first expansion valve control (expansion valve control when the rotation speed instruction of the compressor 54 is in a constant state) executed in STEP 41 of FIG. 4 will be described according to the flowchart shown in FIG.

沸き上げ制御部123は、図5のSTEP50で、沸き上げ設定温度が変更されたか否かを判断する。そして、沸き上げ設定温度が変更されたときはSTEP60に分岐し、沸き上げ制御部123は、沸き上げ設定温度と入水温度T7に応じて、目標吐出過熱度と目標過冷却度を設定してSTEP51に進む。一方、沸き上げ設定温度が変更されていないときにはSTEP51に進む。   The boiling control unit 123 determines whether or not the boiling set temperature has been changed in STEP 50 of FIG. Then, when the boiling set temperature is changed, the process branches to STEP 60, and the boiling control unit 123 sets the target discharge superheat degree and the target supercooling degree according to the boiling set temperature and the incoming water temperature T7, and STEP51. Proceed to On the other hand, when the boiling set temperature is not changed, the process proceeds to STEP 51.

STEP51で、沸き上げ制御部123は、吐出過熱度Teが目標吐出過熱度よりも低いか否かを判断する。そして、吐出過熱度ΔTeが目標吐出過熱度よりも低いときはSTEP61に分岐し、沸き上げ制御部123は、膨張弁56の制御量(膨張弁56の現在の開度からの変更量)を「−A」に設定(膨張弁56の開度をAだけ減少させる設定)してSTEP56に進む。一方、吐出過熱度ΔTeが目標吐出過熱度以上であるときにはSTEP52に進む。   In STEP 51, the boiling control unit 123 determines whether or not the discharge superheat degree Te is lower than the target discharge superheat degree. When the discharge superheat degree ΔTe is lower than the target discharge superheat degree, the process branches to STEP 61, and the boiling control unit 123 sets the control amount of the expansion valve 56 (change amount from the current opening of the expansion valve 56) to “ -A "(setting to decrease the opening degree of the expansion valve 56 by A) and proceed to STEP56. On the other hand, when the discharge superheat degree ΔTe is equal to or higher than the target discharge superheat degree, the process proceeds to STEP52.

STEP52で、沸き上げ制御部123は、吐出過熱度ΔTeが目標吐出過熱度+α以上であるか否かを判断する。そして、吐出過熱度ΔTeが目標吐出過熱度+α以上であるときはSTEP62に分岐し、沸き上げ制御部123は、膨張弁56の制御量を「+A」に設定(膨張弁56の開度をAだけ増大させる設定)してSTEP56に進む。一方、吐出過熱度ΔTeが目標吐出過熱度+αよりも低いときにはSTEP53に進む。   In STEP52, the boiling control unit 123 determines whether or not the discharge superheat degree ΔTe is equal to or higher than the target discharge superheat degree + α. When the discharge superheat degree ΔTe is equal to or greater than the target discharge superheat degree + α, the process branches to STEP 62, and the boiling control unit 123 sets the control amount of the expansion valve 56 to “+ A” (the opening degree of the expansion valve 56 is set to A). And proceed to STEP 56. On the other hand, when the discharge superheat degree ΔTe is lower than the target discharge superheat degree + α, the process proceeds to STEP53.

STEP53で、沸き上げ制御部123は、過冷却度ΔTcが目標過冷却度よりも低いか否かを判断する。そして、過冷却度ΔTcが目標過冷却度よりも低いときはSTEP63に分岐し、沸き上げ制御部123は、膨張弁56の制御量を「−B」に設定(膨張弁56の開度をBだけ減少させる設定)してSTEP56に進む。一方、過冷却度ΔTcが目標過冷却度以上であるときはSTEP54に進む。   In STEP 53, the boiling control unit 123 determines whether or not the degree of supercooling ΔTc is lower than the target degree of supercooling. When the supercooling degree ΔTc is lower than the target supercooling degree, the process branches to STEP 63, and the boiling control unit 123 sets the control amount of the expansion valve 56 to “−B” (the opening degree of the expansion valve 56 is set to B). And proceed to STEP 56. On the other hand, when the degree of supercooling ΔTc is equal to or greater than the target degree of supercooling, the routine proceeds to STEP54.

STEP54で、沸き上げ制御部123は、過冷却度ΔTcが目標過冷却度+β以上であるか否かを判断する。そして、過冷却度ΔTcが目標過冷却度+β以上であるときはSTEP64に分岐し、沸き上げ制御部123は、膨張弁56の制御量を「+B」に設定(膨張弁56の開度をBだけ増大させる設定)してSTEP56に進む。一方、過冷却度ΔTcが目標過冷却度+βよりも低いときにはSTEP55に進む。   In STEP54, the boiling control unit 123 determines whether or not the degree of supercooling ΔTc is equal to or greater than the target degree of supercooling + β. When the degree of supercooling ΔTc is equal to or greater than the target degree of supercooling + β, the process branches to STEP 64, and the boiling control unit 123 sets the control amount of the expansion valve 56 to “+ B” (the opening degree of the expansion valve 56 is set to B). And proceed to STEP 56. On the other hand, when the degree of supercooling ΔTc is lower than the target degree of supercooling + β, the routine proceeds to STEP55.

STEP55で、沸き上げ制御部123は、膨張弁56の制御量を「±0」に設定(膨張弁56の開度を変更しない設定)してSTEP56に進む。STEP56で、沸き上げ制御部123は、膨張弁56の制御量に応じて膨張弁56の開度を制御(変更又は維持)し、STEP50に進む。   In STEP 55, the boiling control unit 123 sets the control amount of the expansion valve 56 to “± 0” (setting not to change the opening degree of the expansion valve 56), and proceeds to STEP 56. In STEP 56, the boiling control unit 123 controls (changes or maintains) the opening degree of the expansion valve 56 according to the control amount of the expansion valve 56, and proceeds to STEP 50.

STEP51〜STEP52、STEP61,STEP62の処理により、吐出過熱度ΔTeが目標吐出過熱度〜目標吐出過熱度+αの範囲(本発明の第1所定範囲に相当する)内に維持される。また、STEP53〜STEP54、STEP63、STEP64の処理により、過冷却度ΔTcが目標過冷却度〜目標過冷却度+βの範囲(本発明の第2所定範囲に相当する)内に維持される。   Through the processing of STEP51 to STEP52, STEP61, and STEP62, the discharge superheat degree ΔTe is maintained within the range of the target discharge superheat degree to the target discharge superheat degree + α (corresponding to the first predetermined range of the present invention). Further, by the processing of STEP53 to STEP54, STEP63, and STEP64, the supercooling degree ΔTc is maintained within the range of the target supercooling degree to the target supercooling degree + β (corresponding to the second predetermined range of the present invention).

ここで、目標吐出過熱度と目標過冷却度は、沸き上げ設定温度と入水温度に応じて、ヒートポンプの運転が高効率となるようにされる。例えば、沸き上げ設定温度が45℃で入水温度T7が9℃であるときには、目標吐出過熱度が35℃、目標過冷却度が30℃等に設定される。   Here, the target discharge superheat degree and the target supercool degree are set such that the operation of the heat pump becomes highly efficient according to the boiling set temperature and the incoming water temperature. For example, when the boiling set temperature is 45 ° C. and the incoming water temperature T 7 is 9 ° C., the target discharge superheat degree is set to 35 ° C., the target supercool degree is set to 30 ° C.

このように、吐出過熱度ΔTeと過冷却度ΔTcを一定範囲に維持することによって、ヒートポンプ51を、要求能力を満たして高効率で作動させることができる。   In this way, by maintaining the discharge superheat degree ΔTe and the supercooling degree ΔTc within a certain range, the heat pump 51 can be operated with high efficiency while satisfying the required capacity.

[5.第2膨張弁制御]
次に、図6に示したフローチャートに従って、図3のSTEP34で実行される第2膨張弁制御(圧縮機吐出温度T2が高温になることを、膨張弁56の開度調節によって防止する制御)の処理について説明する。
[5. Second expansion valve control]
Next, according to the flowchart shown in FIG. 6, the second expansion valve control (control to prevent the compressor discharge temperature T2 from becoming high by adjusting the opening degree of the expansion valve 56) executed in STEP 34 of FIG. Processing will be described.

沸き上げ制御部123は、図6のSTEP70で、膨張弁56の開度が最大開度未満であるか否かを判断する。そして、膨張弁56の開度が最大開度未満であるときはSTEP71に進み、膨張弁56の開度が最大開度であるときにはSTEP80に分岐する。   The boiling control unit 123 determines whether or not the opening degree of the expansion valve 56 is less than the maximum opening degree in STEP 70 of FIG. 6. When the opening degree of the expansion valve 56 is less than the maximum opening degree, the process proceeds to STEP 71, and when the opening degree of the expansion valve 56 is the maximum opening degree, the process branches to STEP 80.

STEP80で、沸き上げ制御部123は、膨張弁の制御モードを「通常」に設定してSTEP81に進む。STEP81で、沸き上げ制御部123は、膨張弁56の制御量を「±0」に設定(膨張弁56の開度変更無しに設定)してSTEP75に進む。   In STEP 80, the boiling control unit 123 sets the control mode of the expansion valve to “normal” and proceeds to STEP 81. In STEP 81, the boiling control unit 123 sets the control amount of the expansion valve 56 to “± 0” (sets without changing the opening of the expansion valve 56), and proceeds to STEP 75.

STEP71で、沸き上げ制御部123は、圧縮機吐出温度T2が上限吐出温度よりも高いか否かを判断する。そして、圧縮機吐出温度T2が上限吐出温度よりも高いときにはSTEP72に進み、圧縮機吐出温度T2が上限吐出温度以下であるときにはSTEP80に進む。   In STEP 71, the boiling control unit 123 determines whether or not the compressor discharge temperature T2 is higher than the upper limit discharge temperature. When the compressor discharge temperature T2 is higher than the upper limit discharge temperature, the process proceeds to STEP 72, and when the compressor discharge temperature T2 is equal to or lower than the upper limit discharge temperature, the process proceeds to STEP80.

STEP72で、沸き上げ制御部123は、膨張弁56の第1保護更新タイマ(圧縮機吐出温度T2に応じて膨張弁56の開度を調節する周期を計時するタイマ)がタイムアップしているか否かを判断する。そして、第1保護更新タイマがタイムアップしているときはSTEP73に進み、第1保護更新タイマがタイムアップしていないときにはSTEP81に分岐する。   In STEP 72, the boiling control unit 123 determines whether or not the first protection update timer of the expansion valve 56 (timer for measuring the period for adjusting the opening degree of the expansion valve 56 according to the compressor discharge temperature T2) has expired. Determine whether. Then, when the first protection update timer is up, the process proceeds to STEP 73, and when the first protection update timer is not up, the process branches to STEP81.

STEP73で、沸き上げ制御部123は、膨張弁56の制御量を「+C」に設定(膨張弁56の開度をCだけ増大させる設定)する。続くSTEP74で、沸き上げ制御部123は、第1保護更新タイマをY秒に設定して計時をスタートさせる。   In STEP 73, the boiling control unit 123 sets the control amount of the expansion valve 56 to “+ C” (setting to increase the opening degree of the expansion valve 56 by C). In subsequent STEP 74, the boiling control unit 123 sets the first protection update timer to Y seconds and starts measuring time.

次のSTEP75で、沸き上げ制御部123は、STEP73又はSTEP81で設定した制御量に応じて、膨張弁56の開度を制御(変更又は維持)する。   In the next STEP 75, the boiling control unit 123 controls (changes or maintains) the opening degree of the expansion valve 56 in accordance with the control amount set in STEP 73 or STEP 81.

第2膨張弁制御により、圧縮機吐出温度T2が上限吐出温度を超えたときに(STEP71でYES)、膨張弁56の開度をCだけ増大する処理が行われて(STEP73)、圧縮機54に吸入される熱媒の流量が増加する。吸入される熱媒の流量の増加によって、圧縮機54から吐出される熱媒の温度が低下して圧縮機54が保護される。   When the compressor discharge temperature T2 exceeds the upper limit discharge temperature by the second expansion valve control (YES in STEP 71), a process of increasing the opening degree of the expansion valve 56 by C is performed (STEP 73). The flow rate of the heat medium sucked in increases. As the flow rate of the sucked heat medium increases, the temperature of the heat medium discharged from the compressor 54 decreases, and the compressor 54 is protected.

また、圧縮機吐出温度T2が上限吐出温度以下になったときには、膨張弁56の制御モードを「通常」に設定して(STEP80)、第1膨張弁制御を速やかに再開することができる。なお、本実施形態では、STEP71で圧縮機吐出温度T2が上限吐出温度以下となったときに、STEP80に分岐して膨張弁制御モードを「通常」に戻したが、上限吐出温度よりも低い許容吐出温度を設定し、圧縮機吐出温度T2が許容吐出温度以下になったときに膨張弁制御モードを「通常」に戻すようにしてもよい。   When the compressor discharge temperature T2 becomes equal to or lower than the upper limit discharge temperature, the control mode of the expansion valve 56 can be set to “normal” (STEP 80), and the first expansion valve control can be resumed promptly. In this embodiment, when the compressor discharge temperature T2 becomes equal to or lower than the upper limit discharge temperature in STEP 71, the process branches to STEP 80 to return the expansion valve control mode to “normal”. A discharge temperature may be set, and the expansion valve control mode may be returned to “normal” when the compressor discharge temperature T2 becomes equal to or lower than the allowable discharge temperature.

[6.第3膨張弁制御]
次に、図7に示したフローチャートに従って、図3のSTEP36で実行される第3膨張弁制御(外気熱交換器53からの液バックを、膨張弁56の開度調節によって防止する制御)の処理について説明する。
[6. Third expansion valve control]
Next, according to the flowchart shown in FIG. 7, the third expansion valve control (control to prevent liquid back from the outside air heat exchanger 53 by adjusting the opening degree of the expansion valve 56) executed in STEP 36 of FIG. 3. Will be described.

沸き上げ制御部123は、図7のSTEP90で、膨張弁56の開度が最小開度よりも大きいか否かを判断する。そして、膨張弁56の開度が最小開度よりも大きいときはSTEP91に進み、膨張弁56の開度が最小開度であるときにはSTEP100に分岐する。   The boiling control unit 123 determines whether or not the opening degree of the expansion valve 56 is larger than the minimum opening degree in STEP90 of FIG. When the opening degree of the expansion valve 56 is larger than the minimum opening degree, the process proceeds to STEP91, and when the opening degree of the expansion valve 56 is the minimum opening degree, the process branches to STEP100.

STEP100で、沸き上げ制御部123は、膨張弁56の制御モードを「通常」に設定する。続くSTEP101で、沸き上げ制御部123は、膨張弁56の制御量を「±0」に設定してSTEP95に進む。   In STEP 100, the boiling control unit 123 sets the control mode of the expansion valve 56 to “normal”. In subsequent STEP 101, the boiling control unit 123 sets the control amount of the expansion valve 56 to “± 0” and proceeds to STEP 95.

STEP91で、沸き上げ制御部123は、吸入過熱度ΔTbが吸入過熱下限値以上であるか否か(液バック状態が解消されたか否か)を判断する。そして、吸入過熱度ΔTbが吸入過熱下限値以上であるときはSTEP100に分岐し、吸入過熱度ΔTbが吸入過熱下限値よりも低いときにはSTEP92に分岐する。   In STEP 91, the boiling control unit 123 determines whether or not the suction superheat degree ΔTb is equal to or higher than the suction superheat lower limit value (whether or not the liquid back state has been eliminated). When the suction superheat degree ΔTb is equal to or higher than the suction superheat lower limit value, the process branches to STEP 100, and when the suction superheat degree ΔTb is lower than the suction superheat lower limit value, the process branches to STEP92.

STEP92で、沸き上げ制御部123は、第2保護更新タイマ(吸入過熱度ΔTbに応じて膨張弁56の開度を調節する周期を計時するタイマ)がタイムアップしているか否かを判断する。そして、第2保護更新タイマがタイムアップしているときはSTEP93に進み、第2保護更新タイマがタイムアップしていないときにはSTEP101に分岐する。   In STEP 92, the boiling control unit 123 determines whether or not the second protection update timer (timer for measuring the period for adjusting the opening degree of the expansion valve 56 in accordance with the suction superheat degree ΔTb) is up. Then, when the second protection update timer has timed out, the process proceeds to STEP 93, and when the second protection update timer has not expired, the process branches to STEP101.

STEP93で、沸き上げ制御部123は、膨張弁56の制御量を「−D」に設定(膨張弁56の開度をDだけ減少させる設定)する。続くSTEP94で、沸き上げ制御部123は、第2保護タイマをZ秒に設定して計時をスタートさせる。   In STEP 93, the boiling control unit 123 sets the control amount of the expansion valve 56 to “−D” (setting to decrease the opening degree of the expansion valve 56 by D). In subsequent STEP94, the boiling control unit 123 sets the second protection timer to Z seconds and starts measuring time.

次のSTEP95で、沸き上げ制御部123は、STEP93又はSTEP101で設定した制御量に応じて、膨張弁56の開度を制御(変更又は維持)する。   In the next STEP 95, the boiling control unit 123 controls (changes or maintains) the opening degree of the expansion valve 56 according to the control amount set in STEP 93 or STEP 101.

第3膨張弁制御部により、液バック状態となっているおそれがあるとき(図3のSTEP6でYES)に、膨張弁56の開度をDだけ減少させる処理が行われて(図7のSTEP93,STEP95)、外気熱交換器53に流入する熱媒の流量が減少する。これにより、外気熱交換器53における熱媒の気化が促進されて液バック状態が生じることが回避され、液体状態の熱媒が吸入されることによる圧縮機54の故障を防止することができる。   When there is a possibility that the third expansion valve control unit is in a liquid back state (YES in STEP 6 in FIG. 3), a process of reducing the opening of the expansion valve 56 by D is performed (STEP 93 in FIG. 7). , STEP 95), the flow rate of the heat medium flowing into the outside air heat exchanger 53 decreases. Thereby, the vaporization of the heat medium in the outside air heat exchanger 53 is promoted to avoid the liquid back state, and the failure of the compressor 54 due to the suction of the liquid state heat medium can be prevented.

また、液バック状態が解消されたときには、膨張弁56の制御モードを「通常」に設定して(STEP100)第3膨張弁制御を終了し、第1膨張弁制御を速やかに再開することができる。   Further, when the liquid back state is eliminated, the control mode of the expansion valve 56 is set to “normal” (STEP 100), the third expansion valve control is terminated, and the first expansion valve control can be restarted promptly. .

[7.他の実施形態]
上記実施形態では、第1膨張弁制御、第2膨張弁制御、及び第3膨張弁制御を実行する例を示したが、少なくとも第1膨張弁制御を実行することによって本発明の効果を得ることができ、第2膨張弁制御と第3膨張弁制御のいずれか又は両方を実行しない構成としてもよい。或は、第2膨張弁制御及び第3膨張弁制御以外の膨張弁制御と、第1膨張弁制御とを組み合わせて実行する構成としてもよい。
[7. Other Embodiments]
In the above-described embodiment, the example in which the first expansion valve control, the second expansion valve control, and the third expansion valve control are executed has been described. However, the effect of the present invention can be obtained by executing at least the first expansion valve control. The second expansion valve control and the third expansion valve control or both of them may not be executed. Or it is good also as a structure which performs combining the expansion valve control other than 2nd expansion valve control and 3rd expansion valve control, and 1st expansion valve control.

上記実施形態では、貯湯タンク11に貯められた湯を出湯管13に供給する給湯システム1を示したが、貯湯タンク11に貯められた湯を暖房端末に循環供給して、暖房端末から放熱する給湯システムに対しても本発明の適用が可能である。   In the above-described embodiment, the hot water supply system 1 that supplies hot water stored in the hot water storage tank 11 to the hot water discharge pipe 13 is shown, but the hot water stored in the hot water storage tank 11 is circulated and supplied to the heating terminal to radiate heat from the heating terminal. The present invention can also be applied to a hot water supply system.

上記実施形態では、水熱交換器55における熱媒の凝縮温度を凝縮温度センサ57(サーミスタ等により構成される)により直接検出したが、凝縮圧力を検出して飽和凝縮温度を検出してもよい。また、外気熱交換器53における熱媒の蒸発温度についても、蒸発圧力を検出して飽和蒸発温度を検出してもよい。   In the above embodiment, the condensation temperature of the heat medium in the water heat exchanger 55 is directly detected by the condensation temperature sensor 57 (configured by a thermistor or the like). However, the saturation pressure may be detected by detecting the condensation pressure. . Further, with respect to the evaporation temperature of the heat medium in the outdoor air heat exchanger 53, the saturation evaporation temperature may be detected by detecting the evaporation pressure.

上記実施形態における膨張弁56の開度の調節値A,B,C,Dは、固定値であってもよいし、沸き上げ温度や圧縮機54の回転速度に応じて変更してもよい。   The adjustment values A, B, C, and D of the opening degree of the expansion valve 56 in the above embodiment may be fixed values or may be changed according to the boiling temperature or the rotation speed of the compressor 54.

1…給湯システム、10…貯湯ユニット、11…貯湯タンク、12…給水管、13…出湯管、22…給水温度センサ、34…給水分岐管、41…タンク循環路、50…ヒートポンプユニット、51…ヒートポンプ、52…ヒートポンプ循環路(熱媒循環路)、53…外気熱交換器(蒸発器)、54…圧縮機、55…水熱交換器(凝縮器)、56…膨張弁、57…凝縮温度センサ(凝縮温度検出部)、62…熱媒温度センサ(膨張弁流入温度検出部)、65…熱媒温度センサ(圧縮機吐出温度検出部)、66…タンク循環ポンプ、67…外気温度センサ、120…コントローラ、121…給湯制御部、122…湯張り制御部、123…沸き上げ制御部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hot water supply system, 10 ... Hot water storage unit, 11 ... Hot water storage tank, 12 ... Water supply pipe, 13 ... Hot water discharge pipe, 22 ... Water supply temperature sensor, 34 ... Water supply branch pipe, 41 ... Tank circulation path, 50 ... Heat pump unit, 51 ... Heat pump 52 ... heat pump circuit (heat medium circuit), 53 ... outside air heat exchanger (evaporator), 54 ... compressor, 55 ... water heat exchanger (condenser), 56 ... expansion valve, 57 ... condensation temperature Sensor (condensation temperature detection part), 62 ... Heat medium temperature sensor (expansion valve inflow temperature detection part), 65 ... Heat medium temperature sensor (compressor discharge temperature detection part), 66 ... Tank circulation pump, 67 ... Outside air temperature sensor, DESCRIPTION OF SYMBOLS 120 ... Controller, 121 ... Hot water supply control part, 122 ... Hot water filling control part, 123 ... Boiling control part.

Claims (3)

熱媒が封入された熱媒循環路と、該熱媒循環路により順に接続された圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器とを有するヒートポンプと、
湯水が貯められる貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの上部と下部とを連通し、途中に前記凝縮器が接続されたタンク循環路と、
前記貯湯タンクに貯められた水を、前記タンク循環路を介して循環させるタンク循環ポンプと、
前記ヒートポンプと前記タンク循環ポンプとを作動させることにより、前記凝縮器において、前記熱媒循環路を流通する熱媒と前記タンク循環路を流通する水との間で熱交換を行って、前記貯湯タンク内の水を加熱する沸き上げ運転を実行する沸き上げ制御部と
を備えた給湯システムにおいて、
前記圧縮機から前記熱媒循環路に吐出される熱媒の温度を検出する圧縮機吐出温度検出部と、
前記凝縮器における熱媒の凝縮温度を検出する凝縮温度検出部と、
前記熱媒循環路から前記膨張弁に流入する熱媒の温度を検出する膨張弁流入温度検出部とを備え、
前記沸き上げ制御部は、前記沸き上げ運転の実行中に、前記圧縮機吐出温度検出部の検出温度と前記凝縮温度検出部の検出温度との差である吐出過熱度が、第1所定範囲内となり、且つ、前記凝縮温度検出部の検出温度と前記膨張弁流入温度検出部の検出温度との差である過冷却度が、第2所定範囲内となるように、前記膨張弁の開度を調節する第1膨張弁制御を実行することを特徴とする給湯システム。
A heat pump having a heat medium circulation path in which a heat medium is enclosed, and a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator connected in order by the heat medium circuit;
A hot water storage tank for storing hot water,
A tank circulation path that connects the upper and lower portions of the hot water storage tank, and the condenser is connected in the middle;
A tank circulation pump for circulating the water stored in the hot water storage tank through the tank circulation path;
By operating the heat pump and the tank circulation pump, in the condenser, heat exchange is performed between the heat medium flowing through the heat medium circulation path and the water flowing through the tank circulation path, and the hot water storage In a hot water supply system including a boiling control unit that performs a boiling operation for heating water in a tank,
A compressor discharge temperature detector for detecting the temperature of the heat medium discharged from the compressor to the heat medium circuit;
A condensation temperature detector for detecting the condensation temperature of the heat medium in the condenser;
An expansion valve inflow temperature detection unit for detecting the temperature of the heat medium flowing into the expansion valve from the heat medium circulation path,
During the boiling operation, the boiling control unit has a discharge superheat degree that is a difference between a detected temperature of the compressor discharge temperature detecting unit and a detected temperature of the condensing temperature detecting unit within a first predetermined range. And the degree of opening of the expansion valve is set so that the degree of supercooling, which is the difference between the temperature detected by the condensing temperature detector and the temperature detected by the expansion valve inflow temperature detector, falls within the second predetermined range. A hot water supply system that performs first expansion valve control to be adjusted.
請求項1に記載の給湯システムにおいて、
前記沸き上げ制御部は、前記沸き上げ運転の実行中に、前記圧縮機吐出温度検出部の検出温度が、所定の上限吐出温度を超えているときには、前記第1膨張弁制御を禁止して、前記膨張弁の開度を増大させる第2膨張弁制御を実行し、該第2膨張弁制御により前記圧縮機吐出温度検出部の検出温度が前記上限吐出温度以下に設定された吐出許容温度以下になった時に、前記第2膨張弁制御を終了して前記第1膨張弁制御を実行することを特徴とする給湯システム。
The hot water supply system according to claim 1,
The boiling control unit prohibits the first expansion valve control when the detected temperature of the compressor discharge temperature detection unit exceeds a predetermined upper limit discharge temperature during execution of the boiling operation, The second expansion valve control for increasing the opening degree of the expansion valve is executed, and the detected temperature of the compressor discharge temperature detecting unit is set to be equal to or lower than a discharge allowable temperature set to be equal to or lower than the upper limit discharge temperature by the second expansion valve control. When this happens, the second expansion valve control is terminated and the first expansion valve control is executed.
請求項1又は請求項2に記載の給湯システムにおいて、
前記熱媒循環路から前記圧縮機に吸入される熱媒の温度を検出する圧縮機吸入温度検出部と、
前記熱媒循環路から前記蒸発器に流入する熱媒の温度を検出する蒸発器流入温度検出部とを備え、
前記沸き上げ制御部は、前記沸き上げ運転の実行中に、前記圧縮機吸入温度検出部の検出温度と前記蒸発器流入温度検出部の検出温度との差である吸入過熱度が、所定の過熱下限値よりも低くなっているときには、前記第1膨張弁制御を禁止して、前記膨張弁の開度を減少させる第3膨張弁制御を実行し、該第3膨張弁制御により前記吸入過熱度が前記過熱下限値以上に設定された過熱許容値以上になった時に、前記第3膨張弁制御を終了して前記第1膨張弁制御を実行することを特徴とする給湯システム。
In the hot water supply system according to claim 1 or claim 2,
A compressor suction temperature detector for detecting the temperature of the heat medium sucked into the compressor from the heat medium circulation path;
An evaporator inflow temperature detection unit for detecting the temperature of the heat medium flowing into the evaporator from the heat medium circulation path;
The boiling control unit, during execution of the boiling operation, a suction superheat degree that is a difference between a detected temperature of the compressor intake temperature detecting unit and a detected temperature of the evaporator inflow temperature detecting unit is a predetermined superheat. When the value is lower than the lower limit value, the first expansion valve control is prohibited and the third expansion valve control is executed to reduce the opening of the expansion valve, and the suction superheat degree is controlled by the third expansion valve control. When the temperature becomes equal to or greater than the overheat allowable value set to be equal to or greater than the overheat lower limit value, the third expansion valve control is terminated and the first expansion valve control is executed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108800562A (en) * 2018-06-20 2018-11-13 青岛海信日立空调系统有限公司 Heat-production control method, the apparatus and system of hot water heat pump system
JP7465232B2 (en) 2021-03-04 2024-04-10 株式会社コロナ Hybrid heat pump equipment

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0688656A (en) * 1992-09-08 1994-03-29 Nippondenso Co Ltd Engine-driven heat pump type air conditioner
JP2009133547A (en) * 2007-11-30 2009-06-18 Mitsubishi Electric Corp Refrigerating cycle apparatus
JP2013249967A (en) * 2012-05-30 2013-12-12 Panasonic Corp Hot water generator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0688656A (en) * 1992-09-08 1994-03-29 Nippondenso Co Ltd Engine-driven heat pump type air conditioner
JP2009133547A (en) * 2007-11-30 2009-06-18 Mitsubishi Electric Corp Refrigerating cycle apparatus
JP2013249967A (en) * 2012-05-30 2013-12-12 Panasonic Corp Hot water generator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108800562A (en) * 2018-06-20 2018-11-13 青岛海信日立空调系统有限公司 Heat-production control method, the apparatus and system of hot water heat pump system
JP7465232B2 (en) 2021-03-04 2024-04-10 株式会社コロナ Hybrid heat pump equipment

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