JP3855902B2

JP3855902B2 - Heat pump water heater

Info

Publication number: JP3855902B2
Application number: JP2002280817A
Authority: JP
Inventors: 真一坂本; 孝司千田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2022-09-26
Also published as: JP2004116891A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ヒートポンプ式給湯機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ヒートポンプ式給湯機は、一般には図５に示すように、貯湯タンク７０を有するタンクユニット７１と、冷凍サイクル７２を有するヒートポンプユニット７３とを備える。また、冷凍サイクル７２は、圧縮機７４と水熱交換器７５と膨張弁７７と空気熱交換器（蒸発器）７８とを順に接続して構成される。そして、タンクユニット７１は、上記貯湯タンク７０と循環路７９とを備え、この循環路７９には、水循環用ポンプ８０と熱交換路８１とが介設されている。この場合、熱交換路８１は水熱交換器７５にて構成される。
【０００３】
上記装置においては、圧縮機７４を駆動させると共に、ポンプ８０を駆動（作動）させると、貯湯タンク７０の底部に設けた取水口から貯溜水（温湯）が循環路７９に流出し、これが熱交換路８１を流通する。そのときこの温湯は水熱交換器７５によって加熱され（沸き上げられ）、湯入口から貯湯タンク７０の上部に返流される。これによって、貯湯タンク７０に高温の温湯を貯めるものである。
【０００４】
近年、冷媒として炭酸ガス等の超臨界冷媒を使用する場合がある。そして、冷媒に炭酸ガス等を使用したヒートポンプユニットを備えたヒートポンプ式給湯機としては、蒸発器の温度と、圧縮機の吸入（吸気）側温度と、圧縮機の吐出側温度等に基づいてサイクル効率が最適になるように圧縮機の運転周波数を制御するものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１３９２５７号公報（第３頁、図１、図２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のヒートポンプ式給湯機は、その性質上、圧縮機の運転周波数が一定であれば、外気温度が低下すれば湯加熱能力（沸上能力）も低下し、逆に外気温度が上昇すれば湯加熱能力（沸上能力）が上昇する。そして、冷媒に炭酸ガス等を使用した場合には、冷凍サイクルは、図４に示す実線に示すものとなる。この際、沸き上げ運転中に貯湯タンクから循環路７９への入水温度が変化（上昇）すれば、熱交換路８１への入水温度が上昇し、この図４の仮想線（２点鎖線）で示すように、放熱過程でのエンタルピ差が狭くなり、湯加熱能力及びＣＯＰが減少していた。
【０００７】
このように、この種のヒートポンプ式給湯機では、外気温度や入水温度等の環境条件、又は機器（ヒートポンプ式給湯機）の経年変化等によって湯加熱能力が変化する。このため、従来のヒートポンプ式給湯機では、運転開始時において、必要湯加熱能力となるような運転周波数で圧縮機を駆動させても運転中に外気温度等が変化してその湯加熱能力が変化して、湯加熱能力に過不足が生じる場合があった。このため、例えば、ある能力で所定時間だけ運転して所定量の湯量を沸き上げることができる場合において、実際の能力がこの能力から低下していれば（湯加熱能力過少の場合）、上記所定時間内に必要湯量の温湯を沸き上げることができない。そのため、湯が不足する湯切れ現象が生じるおそれがある。逆に、湯加熱能力過多の場合、必要湯量の温湯が沸き上がっているにもかかわらず、無駄な沸き上げ運転が継続されてランニングコスト高となる効率の悪い運転を行うことになっていた。
【０００８】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、外気温度等の環境条件が変化しても、湯加熱能力過多や湯加熱能力過少になることを防止できて、適正な湯加熱能力にて運転することが可能となって、効率よく所定時間でユーザが必要とする量の湯を沸き上げることが可能なヒートポンプ式給湯機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで請求項１のヒートポンプ式給湯機は、ヒートポンプユニット２にて加熱された温水を水循環用ポンプ１３で貯湯タンク３に貯湯するヒートポンプ式給湯機であって、外気温度等に応じて予め設定される初期運転周波数にて上記ヒートポンプユニット２の圧縮機２５を駆動する沸き上げ運転を行い、その運転中に湯加熱能力を検出して、検出した湯加熱能力の所定時間毎の積算平均値を求め、この積算平均値が必要湯加熱能力と相違すれば、上記圧縮機２５の運転周波数を調整して、湯加熱能力を必要湯加熱能力に近づけるように制御し、さらに、上記運転中の湯加熱能力を、加熱前の低温水の温度と加熱後の高温水の温度との差、及び上記水循環用ポンプ１３の出力とで検出することを特徴としている。
【００１０】
請求項１のヒートポンプ式給湯機では、運転中に湯加熱能力を検出して、その検出した湯加熱能力と必要湯加熱能力とを比較して、相違すれば、この必要湯加熱能力に近づけることができる。このため、運転中において環境条件等が変化したとしても、湯加熱能力を適切な能力とすることができ、湯加熱能力の過不足を回避することができる。しかも、所定時間毎の積算平均値を求め、この湯加熱能力を必要湯加熱能力と比較して、必要湯加熱能力に近づけるようにしたので、安定して湯加熱能力に過不足を生じさせないようにすることができる。さらに、運転中の湯加熱能力を、加熱前の低温水の温度と加熱後の高温水の温度との差、及び上記水循環用ポンプ１３の出力とで検出するので、湯加熱能力を簡単かつ確実に検出することができ、必要湯加熱能力に近づける制御の信頼性が向上する。
【００１３】
請求項２のヒートポンプ式給湯機は、上記必要湯加熱能力は、通常沸き上げモードと、この通常沸き上げモードよりも低い能力の低沸き上げモードと、この通常沸き上げモードよりも高い能力の高沸き上げモードとを有することを特徴としている。
【００１４】
上記請求項２のヒートポンプ式給湯機では、必要湯加熱能力は、通常沸き上げモードと、この通常沸き上げモードよりも低い能力の低沸き上げモードと、この通常沸き上げモードよりも高い能力の高沸き上げモードとを有するので、３種類の沸き上げモードの沸き上げ運転を行うことができる。すなわち、通常沸き上げモードとして、定格能力としての４５００Ｗである場合、例えば、低沸き上げモードを４０００Ｗとし、高沸き上げモードを５０００Ｗとすることができる。このため、低沸き上げモードとすれば、同じ量の湯を沸き上げるためには、通常沸き上げモード時よりも長く運転することになるが、この低沸き上げモードでは圧縮機２５の運転周波数を低下させることになるので、圧縮機２５の長時間運転による運転ストレスの発生を抑制することができると共に、圧縮機２５の駆動による騒音を低下させることができる。また、高沸き上げモードとすれば、同じ量の湯を沸き上げるためには、通常沸き上げモード時よりも短い時間でよく、湯が不足した場合等に短時間にその不足分を沸き上げることができる。
【００１５】
請求項３のヒートポンプ式給湯機は、上記ヒートポンプユニット２の冷凍サイクルの高圧側が超臨界圧力で運転することを特徴としている。
【００１６】
上記請求項３のヒートポンプ式給湯機では、超臨界冷媒を用いることにより、ヒートポンプユニット２にて加熱される低温水の温度（入水温度）が上昇すれば、湯加熱能力及びＣＯＰが減少する特徴があるので、上記各作用が顕著に現われる。また、オゾン層の破壊、環境汚染等の問題がなく、地球環境にやさしいヒートポンプ式給湯機となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、この発明のヒートポンプ式給湯機の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１はこのヒートポンプ式給湯機の簡略図を示し、このヒートポンプ式給湯機は、低温水をヒートポンプユニット２にて沸き上げて貯湯タンク３に貯えるものであり、この貯湯タンク３に貯湯された温湯が図示省略の浴槽等に供給される。すなわち、貯湯タンク３には、その底壁に給水口５が設けられると共に、その上壁に出湯口６が設けられている。そして、給水口５から貯湯タンク３に水道水が供給され、出湯口６から高温の温湯が出湯される。また、貯湯タンク３には、その底壁に取水口１０が開設されると共に、側壁（周壁）の上部に湯入口１１が開設され、取水口１０と湯入口１１とが循環路１２にて連結されている。そして、この循環路１２に水循環用ポンプ１３と熱交換路１４とが介設されている。なお、給水口５には給水用流路８が接続されている。
【００１８】
ところで、貯湯タンク３には、上下方向に所定ピッチで４個の残湯量検出器１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄと、給水温度検出手段１９を構成する温度検出器１９ａとが設けられている。上記各残湯量検出器１８ａ・・及び温度検出器１９ａは、例えば、それぞれサーミスタからなる。また、上記循環路１２には、熱交換路１４の上流側に入水サーミスタ２０ａが設けられると共に、熱交換路１４の下流側に出湯サーミスタ２１ａが設けられている。
【００１９】
そして、ヒートポンプユニット２は冷凍サイクルを備え、この冷凍サイクルは、圧縮機２５と、熱交換路１４を構成する水熱交換器２６と、電動膨張弁（減圧機構）２７と、空気熱交換器（蒸発器）２８とを順に接続して構成される。すなわち、圧縮機２５と水熱交換器２６とを冷媒通路２９にて接続し、水熱交換器２６と電動膨張弁２７とを冷媒通路３０にて接続し、電動膨張弁２７と空気熱交換器２８とを冷媒通路３１にて接続し、空気熱交換器２８と圧縮機２５とをアキュームレータ３２が介設された冷媒通路３３にて接続している。また、空気熱交換器２８にはこの空気熱交換器２８の能力を調整するファン３４が付設されている。さらに、このヒートポンプユニット２には、外気温度を検出する外気温サーミスタ３６ａが配置されている。そして、冷媒に超臨界で使用する超臨界冷媒（例えば、炭酸ガス）を用いた。すなわち、ヒートポンプユニット２の冷凍サイクルの高圧側が超臨界圧力で運転することになる。
【００２０】
ところで、このヒートポンプ式給湯機の制御部は、図２に示すように、外気温検出手段３６と、入水温度検出手段２０と、出湯温度検出手段２１と、後述するように圧縮機２５の運転周波数等を設定する設定手段３９と、各検出手段２０、２１、３６からのデータ（数値）等が入力される制御手段３８とを備える。この場合、図１に示すように、外気温検出手段３６は外気温サーミスタ３６ａにて構成することができ、入水温度検出手段２０は入水サーミスタ２０ａにて構成することができ、出湯温度検出手段２１は出湯サーミスタ２１ａにて構成することができる。なお、上記制御手段３８は例えばマイクロコンピュータを用いて構成することができる。
【００２１】
上記のように構成されたヒートポンプ式給湯機によれば、圧縮機２５を駆動させると共に、水循環用ポンプ１３を駆動（作動）させると、貯湯タンク３の底部に設けた取水口１０から貯溜水（低温水）が流出し、これが循環路１２の熱交換路１４を流通する。そのときこの温湯は水熱交換器２６によって加熱され（沸き上げられ）、湯入口１１から貯湯タンク３の上部に返流される。このような動作を継続して行うことによって、貯湯タンク３に高温の温湯を貯湯することができる。この場合、現状の電力料金制度は深夜の電力料金単価が昼間に比べて安価に設定されているので、この運転は、低額である深夜時間帯（例えば、２３時から７時までの時間帯）に行うものである。
【００２２】
すなわち、深夜時間（２３時から次の日の午前７時）帯のある時刻（例えば、深夜時間開始後である２４時等）から所定時間の間だけ運転して、所定時刻（深夜時間終了時刻、つまり午前７時）で所定容量（例えば、貯湯タンク３の容量）の湯を沸き上げる沸き上げ運転を行うものである。また、一日の必要湯量がこの貯湯タンク３の容量を越える場合には、深夜時間の運転を行った後、さらに深夜時間外の昼間において追加運転を行って、その一日の必要湯量を確保するものである。これによって、貯湯タンク３の湯がなくなるという「湯切れ」現象を回避するようにして、ユーザが安心して貯湯タンク３の湯を使用することができるようにしている。
【００２３】
ところで、上記ヒートポンプ式給湯機において、圧縮機２５の運転周波数が一定とした場合、外気温度が低下すれば湯加熱能力（沸上能力）も低下し、逆に外気温度が上昇すれば湯加熱能力（沸上能力）が上昇する。すなわち、図３に示すように、例えば、外気温度が５℃程度のときに、圧縮機２５の運転周波数を７５Ｈｚ程度とすれば、能力（湯加熱能力）が４５００Ｗ（いわゆる定格能力）となるが、外気温度が低下すれば、運転周波数を上昇させなければ、４５００Ｗを維持できず、逆に外気温度が上昇すれば、運転周波数を下降させることによって、４５００Ｗを維持することができる。また、入水温度が上昇すれば、湯加熱能力が低下する。
【００２４】
そして、ヒートポンプ式給湯機の湯加熱能力（必要加熱能力）としては、表１の周波数維持の欄におけるように、定格能力としての４５００Ｗの能力の運転を行う通常沸き上げモードと、この通常沸き上げモードよりも低い能力（例えば、４０００Ｗ）の能力の運転を行う低沸き上げモードと、この通常沸き上げモードよりも高い能力（例えば、５０００Ｗ）の運転を行う高沸き上げモードとを有する。ここで、低沸き上げモードは、例えば、圧縮機２５の運転周波数を通常沸き上げモード時よりも低下させるものであり、運転ストレスの解消や低騒音での運転が可能である。すなわち、深夜時間帯での運転時においてこの低沸き上げモードで運転を行えば、長時間運転による圧縮機２５の運転ストレスの発生を抑制して、圧縮機２５の長寿命化を図ることができ、さらには、低騒音運転が可能となって深夜時間帯において騒音に悩まされることなく快適生活を営むことができる。また、高沸き上げモードは、圧縮機２５の運転周波数を通常沸き上げモード時よりも上昇させるものであり、沸き上げ時間の短縮を図っている。すなわち、貯湯タンク３内の湯が不足する場合等において、この高沸き上げモードで運転することによって、短時間でその不足分を沸き上げるものであって、貯湯タンク３内の湯がなくなる「湯切れ」現象を回避することができる。
【００２５】
【表１】

【００２６】
このため、通常沸き上げモードは、これらの外気温度等の環境条件に対応して、運転周波数（初期運転周波数）を上記設定手段３９にて次の表２のように決定（設定）している。この場合、出湯温度（出湯サーミスタ２１ａの温度であって、ヒートポンプユニット２に沸き上げられた温湯の温度）が所定温度（例えば、７５℃）である場合について、外気温度や入水温度（入水サーミスタ２０ａの温度であって、ヒートポンプユニット２にて沸き上げられる前の低温水の温度）等の環境条件に基づいて、圧縮機２５の運転周波数を決定（設定）し、環境条件毎に設定されたこの運転周波数で沸き上げ運転を行うようにしている。
【００２７】
【表２】

【００２８】
また、この表２では、外気温度を季節モード１から季節モード７の７モードに分け、入水温度を入水モード１から入水モード７の７モードに分けている。例えば、季節モード１を５℃以下とし、季節モード２を５℃を越えかつ９℃以下とし、季節モード３を９℃を越えかつ１３℃以下とし、季節モード４を１３℃を越えかつ１８℃以下とし、季節モード５を１８℃を越えかつ２３℃以下とし、季節モード６を２３℃を越えかつ２８℃以下とし、季節モード７を２８℃を越える場合としている。また、入水モード１を５℃以下とし、入水モード２を５℃を越えかつ１０℃以下とし、入水モード３を１０℃を越えかつ１５℃以下とし、入水モード４を１５℃を越えかつ２０℃以下とし、入水モード５を２０℃を越えかつ２７℃以下とし、入水モード６を２７℃を越えかつ３３℃以下とし、入水モード７を３３℃を越える場合としている。なお、夏場においても水道水の温度が３３℃を越える場合はほとんどないので、入水モード７の基準を３３℃としている。
【００２９】
そして、例えば、圧縮機２５の運転周波数は、季節モード１でかつ入水モード１である場合には１１０Ｈｚとされ、季節モード１でかつ入水モード７である場合にも１１０Ｈｚとされ、季節モード７でかつ入水モード１である場合には４６Ｈｚとされ、季節モード７でかつ入水モード7である場合にも４６Ｈｚとされる。この場合、各入水モードにおいては、季節モード１からモードが増加するに従って運転周波数が減少する。また、各季節モードにおいては、各入水モードで同じ運転周波数としているが、入水モード１からそのモードが増加するに従って運転周波数が増加するようにするのが好ましい。すなわち、外気温度が高くなるほど圧縮機２５の運転周波数を減少させ、入水温度が高くなるほど圧縮機２５の運転周波数を増加させているのが好ましい。なお、各季節モードにおいて、入水モード１からモードが増加するに従って運転周波数を増加させる場合、入水モード毎に変化させても、数モードを同一の周波数としてもよい。また、各入水モードにおいては、季節モード１からモードが増加するに従って運転周波数を減少させる場合は、季節モード毎に相違させるのが好ましい。
【００３０】
また、低沸き上げモードでは、次の表３のように、通常沸き上げモード時よりも圧縮機２５の運転周波数を低下させている。この場合、例えば、ＦＳＲＳ１を１０Ｈｚとし、ＦＳＲＳ２を１０Ｈｚとし、ＦＳＲＳ３を６Ｈｚとし、ＦＳＲＳ４を６Ｈｚとし、ＦＳＲＳ５を４Ｈｚとし、ＦＳＲＳ６を４Ｈｚとし、ＦＳＲＳ７を４Ｈｚとしている。すなわち、各季節モードにおいてこれらの補正量だけ減じた運転周波数で運転するようにしている。これによって、低沸き上げモード時の初期の湯加熱能力を、通常沸き上げモード時の初期の湯加熱能力が４５００Ｗであれば、例えば４０００Ｗとなるようにしている。
【００３１】
【表３】

【００３２】
また、高沸き上げモードでは、次の表４のように、通常沸き上げモード時よりも圧縮機２５の運転周波数を上昇させている。この場合、例えば、ＦＳＲＰ１と０ＨｚとＦＳＲＰ２とＦＳＲＰ７とをそれぞれ０Ｈｚとし、ＦＳＲＰ３を６Ｈｚとし、ＦＳＲＰ４を６Ｈｚとし、ＦＳＲＰ５を４Ｈｚとし、ＦＳＲＰ６を４Ｈｚとしている。すなわち、季節モード３〜６においてこれらの補正量だけ加えた運転周波数で運転するようにしている。これによって、高沸き上げモード時の初期の湯加熱能力を、通常沸き上げモード時の初期の湯加熱能力が４５００Ｗであれば、例えば５０００Ｗとなるようにしている。
【００３３】
【表４】

【００３４】
このように、外気温度および入水温度に応じた運転周波数を、各モード毎に上記設定手段３９にて決定（設定）して、これを表２のようなテーブルとして制御手段３８に入力しておき、これに応じて運転すれば、初期段階では各モード毎の運転を行うことができる。しかしながら、運転中の外気温度や入水温度等の環境条件変化や長年使用したことによる経年変化により、上記初期運転周波数では、湯加熱能力に過不足が生じるおそれがある。
【００３５】
すなわち、表１に示すように、低沸き上げモードにおいて、初期段階（初期モード）で湯加熱能力が４０００Ｗである場合に、３５００Ｗや４５００Ｗとなったり、また、通常沸き上げモードにおいて、初期段階で湯加熱能力が４５００Ｗである場合に、４０００Ｗや５０００Ｗとなったり、また、高沸き上げモードにおいて、初期段階で湯加熱能力が５０００Ｗである場合に、４５００Ｗや５５００Ｗとなったりする。
【００３６】
このため、このヒートポンプ式給湯機では、運転中において湯加熱能力を検出し、この検出した湯加熱能力を、各沸き上げモード毎に相違する必要湯加熱能力と比較して、相違すれば、圧縮機２５の運転周波数を調整して、必要湯加熱能力に近づけるようにする。すなわち、上記表１のように、例えば、低沸き上げモードにおいて、検出した湯加熱能力が３５００Ｗであれば、４０００Ｗとなるように、圧縮機２５の運転周波数を増加させ、検出した湯加熱能力が４５００Ｗであれば、４０００Ｗとなるように、圧縮機２５の運転周波数を減少させる。また、通常沸き上げモードにおいて、検出した湯加熱能力が４０００Ｗであれば、４５００Ｗとなるように、圧縮機２５の運転周波数を増加させ、検出した湯加熱能力が５０００Ｗであれば、４５００Ｗとなるように、圧縮機２５の運転周波数を減少させる。また、高沸き上げモードにおいて、検出した湯加熱能力が４５００Ｗであれば、５０００Ｗとなるように、圧縮機２５の運転周波数を増加させ、検出した湯加熱能力が５５００Ｗであれば、５０００Ｗとなるように、圧縮機２５の運転周波数を減少させる。
【００３７】
ところで、湯加熱能力は、加熱前の低温水の温度（入水温度）と加熱後の高温水の温度（出湯温度）との差、及び上記水循環用ポンプ１３の出力とで検出する。すなわち、次の数１の式から求めることができる。
【００３８】
【数１】

【００３９】
このように、湯加熱能力（沸き上げ能力）ＣＡＰ＝係数×ポンプ出力×（出湯温度−入水温度）で求めることができる。この場合、入水温度は入水サーミスタ２０ａにて検出することができ、出湯温度は出湯サーミスタ２１ａにて検出することができる。また、所定時間毎に沸き上げ能力（湯加熱能力）の積算平均値を求めることも可能で、この場合、上記能力を所定時間毎に算出して、この合計から積算平均値を次の数２の式のように求める。ここで、ＣＡＰＡＶは平均能力であり、ΣＣＡＰはＣＡＰ（湯加熱能力）の積算値であり、ＮＳＡＭＰは積算回数である。
【００４０】
【数２】

【００４１】
従って、所定時間毎の積算平均値を求め、この湯加熱能力を必要湯加熱能力と比較して、必要湯加熱能力に近づけるようにすれば、安定して湯加熱能力に過不足を生じさせないようにすることができる。これによって、効率のよい運転が可能であると共に、所定時間でユーザが必要とする湯量の湯を沸き上げることができる。
【００４２】
ところで、初期運転周波数を決定する場合、外気温度に代えて、給水温度（水道水の温度）を用いてもよい。これは、水道水の温度が外気温度と略同一か又は略比例するので、この水道水の温度に基づいて運転周波数を制御しても、初期湯加熱能力による運転を行うことができるからである。この場合、温度検出器１９ａにて構成する給水温度検出手段１９にてこの給水温度を検出することができる。すなわち、初期運転を行う場合、上記ヒートポンプユニット２の圧縮機２５の運転周波数を、外気温度、貯湯タンク３へ供給する水道水の温度、上記低温水の温度（入水温度）、及び上記ヒートポンプユニット２にて沸き上げられる温湯の温度（出湯温度）のうちいずれかの温度に基づいて制御することが可能であり、好ましくはこれらの温度のうち２種類以上に基づくのがよい。また、湯加熱能力を調整する場合、上記運転周波数の調整に加えて、上記空気熱交換器２８に付設されたファン３４の回転数を調整するようにしてもよい。
【００４３】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、各沸き上げモードでの運転周波数としては、設定する能力（必要湯加熱能力）等に応じて変更することができる。さらに、各季節モードや各入水モードの温度範囲、モード数の変更も自由である。また、運転中に行う湯加熱能力の比較を、所定時間毎に行っても、連続的に行ってもよい。所定時間毎に行う場合の間隔としては任意に設定でき、例えば、１０〜１５分間隔としたり、３〜５分間隔としたりすることができる。さらに、各沸き上げモード毎にその比較間隔を相違させたり、同一間隔としたりすることができる。また、沸き上げモードの切換えは、このヒートポンプ式給湯機に付設される運転操作用のリモコン（台所用や浴室用等があり、どちらのリモコンであってもよい）にてユーザ等が任意に行えるようにすることができる。これにより、ユーザは希望する運転を簡単かつ確実に行わせることができる。
【００４４】
なお、上記実施の形態のヒートポンプ式給湯機では、貯湯タンク３と、この貯湯タンク３に連結される循環路１２と、この循環路１２に介設される熱交換路１４とを備え、この熱交換路１４をヒートポンプユニットにて加熱して、上記貯湯タンク３の下部から循環路１２に流出した低温水を沸き上げてこの貯湯タンク３の上部に出湯する運転が可能であるが、ヒートポンプ式給湯機としては、低温水をヒートポンプユニット２にて沸き上げて貯湯タンク３に貯えるものであればよいので、このような循環路１２を有さなくてもよい。すなわち、ヒートポンプユニット２にて沸き上げるための低温水を貯湯タンク３以外から供給したりしてもよい。また、冷凍サイクルの冷媒としては、炭酸ガス、エチレン、エタン、酸化窒素等の超臨界で使用する超臨界冷媒を用いるのが好ましいが、ジクロロジフルオロメタン（Ｒ−１２）やクロロジフルオロメタン（Ｒ−２２）のような冷媒であってもよい。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１のヒートポンプ式給湯機によれば、運転中において環境条件等が変化したとしても、湯加熱能力を適切な能力とすることができ、湯加熱能力の過不足を回避することができる。しかも、所定時間毎の積算平均値を求め、この湯加熱能力を必要湯加熱能力と比較して、必要湯加熱能力に近づけるようにしたので、安定して湯加熱能力に過不足を生じさせないようにすることができる。これによって、効率のよい運転が可能であると共に、所定時間でユーザが必要とする湯量の湯を沸き上げることができる。さらに、湯加熱能力を簡単かつ確実に検出することができ、必要湯加熱能力に近づける制御の信頼性が向上する。このため、効率のよい運転が一層可能であり、しかもユーザは正確な沸き上げ時間を知ることができる。
【００４７】
請求項２のヒートポンプ式給湯機によれば、低沸き上げモードとすれば、同じ量の湯を沸き上げるためには、通常沸き上げモード時よりも長く運転することになるが、この低沸き上げモードでは圧縮機の運転周波数を低下させることになるので、長時間運転による圧縮機の運転ストレスの発生を抑制して、圧縮機の長寿命化を図ることができ、さらには、低騒音運転が可能となって深夜時間帯において騒音に悩まされることなく快適生活を営むことができる。また、高沸き上げモードとすれば、同じ量の湯を沸き上げるためには、通常沸き上げモード時よりも短い時間でよく、湯が不足した場合等に短時間にその不足分を沸き上げることができる。しかも、各沸き上げモード時のおいても、その必要湯加熱能力に近づけることができ、安定した運転が可能である。
【００４８】
請求項３のヒートポンプ式給湯機によれば、超臨界冷媒を用いることにより、ヒートポンプユニットにて加熱される低温水の温度（入水温度）が上昇すれば、湯加熱能力及びＣＯＰが減少する特徴があるので、上記各効果が顕著に現われる。また、オゾン層の破壊、環境汚染等の問題がなく、地球環境にやさしいヒートポンプ式給湯機となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のヒートポンプ式給湯機の実施の形態を示す簡略図である。
【図２】上記ヒートポンプ式給湯機の制御部の簡略ブロック図である。
【図３】上記ヒートポンプ式給湯機の能力と圧縮機の運転周波数と外気温度との関係を示すグラフ図である。
【図４】従来のヒートポンプ式給湯機の入水が上昇した場合の問題点を説明する冷凍サイクル図である。
【図５】従来のヒートポンプ式給湯機の簡略図である。
【符号の説明】
２ヒートポンプユニット
３貯湯タンク
１３水循環用ポンプ
２５圧縮機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat pump type water heater.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 5, the heat pump hot water heater generally includes a tank unit 71 having a hot water storage tank 70 and a heat pump unit 73 having a refrigeration cycle 72. The refrigeration cycle 72 is configured by sequentially connecting a compressor 74, a water heat exchanger 75, an expansion valve 77, and an air heat exchanger (evaporator) 78. The tank unit 71 includes the hot water storage tank 70 and a circulation path 79, and a water circulation pump 80 and a heat exchange path 81 are interposed in the circulation path 79. In this case, the heat exchange path 81 is configured by a water heat exchanger 75.
[0003]
In the above apparatus, when the compressor 74 is driven and the pump 80 is driven (actuated), the stored water (hot water) flows out from the water intake provided at the bottom of the hot water storage tank 70 to the circulation path 79, which exchanges heat. Circulates the channel 81. At this time, the hot water is heated (boiling) by the water heat exchanger 75 and returned to the upper part of the hot water storage tank 70 from the hot water inlet. As a result, hot hot water is stored in the hot water storage tank 70.
[0004]
In recent years, supercritical refrigerants such as carbon dioxide may be used as the refrigerant. And as a heat pump type water heater equipped with a heat pump unit using carbon dioxide gas as a refrigerant, the cycle is based on the temperature of the evaporator, the suction (intake) side temperature of the compressor, the discharge side temperature of the compressor, etc. The operation frequency of the compressor is controlled so as to optimize the efficiency (see, for example, Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-139257 (3rd page, FIG. 1 and FIG. 2)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, this type of heat pump type hot water heater, by its nature, if the operating frequency of the compressor is constant, if the outside air temperature decreases, the hot water heating capacity (boiling capacity) also decreases, and conversely the outside air temperature increases. This will increase the hot water heating capacity (boiling capacity). And when carbon dioxide etc. are used for a refrigerant | coolant, a refrigerating cycle will be shown to the continuous line shown in FIG. At this time, if the incoming water temperature from the hot water storage tank to the circulation path 79 changes (increases) during the boiling operation, the incoming water temperature to the heat exchange path 81 rises, and the virtual line (two-dot chain line) in FIG. As shown, the enthalpy difference in the heat dissipation process was narrowed, and the hot water heating capacity and COP were reduced.
[0007]
Thus, in this type of heat pump type hot water heater, the hot water heating capacity changes depending on environmental conditions such as the outside air temperature and the incoming water temperature, or the secular change of equipment (heat pump type hot water heater). For this reason, in the conventional heat pump type hot water heater, even when the compressor is driven at an operation frequency that provides the required hot water heating capacity at the start of operation, the outside air temperature changes during operation and the hot water heating capacity changes. As a result, excessive or insufficient hot water heating capacity may occur. For this reason, for example, when a predetermined amount of hot water can be boiled by operating for a predetermined time with a certain capacity, if the actual capacity is reduced from this capacity (when the hot water heating capacity is insufficient), The required amount of hot water cannot be boiled in time. Therefore, there is a possibility that a hot water shortage phenomenon in which hot water is insufficient occurs. On the other hand, when the hot water heating capacity is excessive, although the required amount of hot water is boiling, the useless boiling operation is continued and the inefficient operation that increases the running cost is performed.
[0008]
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional drawbacks, and its purpose is to prevent excessive hot water heating capacity and insufficient hot water heating capacity even when environmental conditions such as outside air temperature change. It is possible to provide a heat pump type water heater that can be operated with an appropriate hot water heating capacity and can efficiently boil the amount of hot water required by a user in a predetermined time.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Accordingly, the heat pump type hot water supply apparatus of the first aspect is a heat pump type hot water supply apparatus that stores hot water heated by the heat pump unit 2 in the hot water storage tank 3 by the water circulation pump 13, and is preset according to the outside air temperature or the like. A boiling operation for driving the compressor 25 of the heat pump unit 2 is performed at an initial operation frequency, hot water heating capacity is detected during the operation, and an integrated average value of the detected hot water heating capacity for each predetermined time is obtained, If this integrated average value is different from the required hot water heating capacity, the operating frequency of the compressor 25 is adjusted to control the hot water heating capacity so as to be close to the required hot water heating capacity. Is detected by the difference between the temperature of the low-temperature water before heating and the temperature of the high-temperature water after heating, and the output of the water circulation pump 13 .
[0010]
In the heat pump type hot water supply apparatus of claim 1, the hot water heating capacity is detected during operation, and the detected hot water heating capacity is compared with the necessary hot water heating capacity. Can do. For this reason, even if environmental conditions change during operation, the hot water heating capacity can be set to an appropriate capacity, and excessive or insufficient hot water heating capacity can be avoided. In addition, the integrated average value is obtained every predetermined time, and this hot water heating capacity is compared with the required hot water heating capacity so as to be close to the required hot water heating capacity, so that the hot water heating capacity is stably prevented from being excessive or insufficient. Can be. Furthermore, since the hot water heating capability during operation is detected by the difference between the temperature of the low-temperature water before heating and the temperature of the high-temperature water after heating, and the output of the water circulation pump 13, the hot water heating capability can be easily and reliably detected. Therefore, the reliability of control close to the required hot water heating capacity is improved.
[0013]
In the heat pump hot water supply apparatus according to claim 2, the required hot water heating capacity has a normal boiling mode, a low boiling mode having a lower capacity than the normal boiling mode, and a high capacity higher than the normal boiling mode. It has a boiling mode.
[0014]
In the heat pump type water heater of claim 2 , the required hot water heating capacity is a normal boiling mode, a low boiling mode having a lower capacity than the normal boiling mode, and a high capacity higher than the normal boiling mode. Since it has a boiling mode, it is possible to perform a boiling operation in three types of boiling modes. That is, as the normal boiling mode, when the rated capacity is 4500 W, for example, the low boiling mode can be set to 4000 W and the high boiling mode can be set to 5000 W. For this reason, in the low boiling mode, in order to boil the same amount of hot water, the operation is longer than in the normal boiling mode. In this low boiling mode, the operating frequency of the compressor 25 is set to be low. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of operating stress due to the long-time operation of the compressor 25 and to reduce noise due to the driving of the compressor 25. In addition, in the high boiling mode, in order to boil the same amount of hot water, it takes a shorter time than in the normal boiling mode, and when there is a shortage of hot water, the shortage is boiled in a short time. Can do.
[0015]
The heat pump hot water supply apparatus according to claim 3 is characterized in that the high pressure side of the refrigeration cycle of the heat pump unit 2 is operated at a supercritical pressure.
[0016]
In the heat pump type hot water supply apparatus according to the third aspect , if the temperature of the low temperature water heated by the heat pump unit 2 (incoming water temperature) is increased by using the supercritical refrigerant, the hot water heating capacity and COP are reduced. As a result, the above-mentioned actions appear remarkably. In addition, there is no problem such as destruction of the ozone layer and environmental pollution, and the heat pump water heater is friendly to the global environment.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, specific embodiments of the heat pump type water heater of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a simplified diagram of this heat pump type hot water heater. This heat pump type hot water heater boils low temperature water in a heat pump unit 2 and stores it in a hot water storage tank 3, and hot water stored in this hot water storage tank 3. Is supplied to a bathtub or the like (not shown). That is, the hot water storage tank 3 is provided with a water supply port 5 on its bottom wall and a hot water outlet 6 on its upper wall. Then, tap water is supplied from the water supply port 5 to the hot water storage tank 3, and hot hot water is discharged from the hot water outlet 6. The hot water storage tank 3 has a water intake 10 at the bottom wall and a hot water inlet 11 at the top of the side wall (peripheral wall). The water intake 10 and the hot water inlet 11 are connected by a circulation path 12. Has been. The circulation path 12 is provided with a water circulation pump 13 and a heat exchange path 14. A water supply channel 8 is connected to the water supply port 5.
[0018]
By the way, the hot water storage tank 3 is provided with four remaining

hot water detectors

18a, 18b, 18c, and 18d at a predetermined pitch in the vertical direction, and a temperature detector 19a that constitutes the feed water temperature detecting means 19. Each of the remaining hot water detectors 18a and the temperature detector 19a is composed of, for example, a thermistor. The circulation path 12 is provided with an incoming water thermistor 20 a on the upstream side of the heat exchange path 14, and an outlet hot water thermistor 21 a on the downstream side of the heat exchange path 14.
[0019]
The heat pump unit 2 includes a refrigeration cycle. The refrigeration cycle includes a compressor 25, a water heat exchanger 26 constituting the heat exchange path 14, an electric expansion valve (decompression mechanism) 27, and an air heat exchanger ( Evaporator) 28 are connected in order. That is, the compressor 25 and the water heat exchanger 26 are connected by the refrigerant passage 29, the water heat exchanger 26 and the electric expansion valve 27 are connected by the refrigerant passage 30, and the electric expansion valve 27 and the air heat exchanger are connected. 28 is connected by a refrigerant passage 31, and the air heat exchanger 28 and the compressor 25 are connected by a refrigerant passage 33 in which an accumulator 32 is interposed. The air heat exchanger 28 is provided with a fan 34 that adjusts the capacity of the air heat exchanger 28. Further, the heat pump unit 2 is provided with an outside air temperature thermistor 36a for detecting the outside air temperature. And the supercritical refrigerant | coolant (for example, carbon dioxide gas) used supercritically as a refrigerant | coolant was used. That is, the high pressure side of the refrigeration cycle of the heat pump unit 2 is operated at a supercritical pressure.
[0020]
By the way, as shown in FIG. 2, the control part of this heat pump type hot water heater has an outside air temperature detecting means 36, an incoming water temperature detecting means 20, a hot water temperature detecting means 21, and an operating frequency of the compressor 25 as will be described later. For example, and a control means 38 to which data (numerical values) from the detection means 20, 21, and 36 are input. In this case, as shown in FIG. 1, the outside air temperature detecting means 36 can be constituted by an outside air temperature thermistor 36a, the incoming water temperature detecting means 20 can be constituted by the incoming water thermistor 20a, and the hot water temperature detecting means 21. Can be constituted by a tapping thermistor 21a. The control means 38 can be configured using a microcomputer, for example.
[0021]
According to the heat pump type water heater configured as described above, when the compressor 25 is driven and the water circulation pump 13 is driven (actuated), the stored water (from the water intake 10 provided at the bottom of the hot water storage tank 3) Low temperature water) flows out and flows through the heat exchange path 14 of the circulation path 12. At this time, the hot water is heated (boiling) by the water heat exchanger 26 and returned to the upper part of the hot water storage tank 3 from the hot water inlet 11. By continuously performing such an operation, hot hot water can be stored in the hot water storage tank 3. In this case, since the current electricity rate system is set at a lower price than the daytime electricity rate unit, this operation is performed at a low price in the late night hours (for example, from 23:00 to 7:00) To do.
[0022]
That is, the vehicle is operated only for a predetermined time from a certain time (for example, 24:00 after the start of midnight) from midnight (7am to 7am the next day), and the predetermined time (midnight time end time) That is, a boiling operation for boiling a predetermined capacity (for example, the capacity of the hot water storage tank 3) is performed at 7 am. In addition, if the required amount of hot water per day exceeds the capacity of the hot water storage tank 3, after midnight operation, additional operation is performed in the daytime outside midnight hours to secure the required hot water amount for the day. To do. As a result, the “hot water out” phenomenon that the hot water in the hot water storage tank 3 runs out is avoided, and the user can use the hot water in the hot water storage tank 3 with peace of mind.
[0023]
By the way, in the heat pump type hot water supply apparatus, when the operating frequency of the compressor 25 is constant, the hot water heating capacity (boiling capacity) decreases when the outside air temperature decreases, and conversely, the hot water heating capacity when the outside air temperature increases. (Boiling ability) increases. That is, as shown in FIG. 3, for example, when the operating temperature of the compressor 25 is about 75 Hz when the outside air temperature is about 5 ° C., the capacity (hot water heating capacity) is 4500 W (so-called rated capacity). If the outside air temperature decreases, 4500 W cannot be maintained unless the operating frequency is increased. Conversely, if the outside air temperature increases, 4500 W can be maintained by decreasing the operating frequency. Moreover, if the incoming water temperature rises, the hot water heating ability will decrease.
[0024]
And as the hot water heating capacity (necessary heating capacity) of the heat pump type hot water heater, as in the column of frequency maintenance in Table 1, the normal boiling mode in which the operation of the capacity of 4500 W as the rated capacity is performed, and this normal boiling It has a low boiling mode in which operation with a lower capacity (for example, 4000 W) than the mode is performed, and a high boiling mode in which operation with a higher capacity (for example, 5000 W) than in the normal boiling mode is performed. Here, in the low boiling mode, for example, the operating frequency of the compressor 25 is lowered as compared with the normal boiling mode, and operation stress can be eliminated and operation with low noise is possible. That is, if the operation is performed in this low boiling mode during operation in the midnight hours, the operation stress of the compressor 25 due to the long-time operation can be suppressed and the life of the compressor 25 can be extended. Furthermore, it is possible to operate with low noise, and to live a comfortable life without being bothered by noise in the midnight hours. Further, the high boiling mode increases the operating frequency of the compressor 25 as compared with the normal boiling mode, and shortens the boiling time. That is, when the hot water in the hot water storage tank 3 is insufficient, by operating in this high boiling mode, the shortage is heated in a short time, and the hot water in the hot water storage tank 3 disappears. The “cut” phenomenon can be avoided.
[0025]
[Table 1]

[0026]
Therefore, in the normal boiling mode, the operating frequency (initial operating frequency) is determined (set) by the setting means 39 as shown in the following Table 2 in accordance with the environmental conditions such as the outside air temperature. . In this case, in the case where the hot water temperature (the temperature of the hot water thermistor 21a and the temperature of the hot water boiled up by the heat pump unit 2) is a predetermined temperature (for example, 75 ° C.), the outside air temperature or the incoming water temperature (the incoming water thermistor 20a). The operating frequency of the compressor 25 is determined (set) based on the environmental conditions such as the temperature of the low-temperature water before being heated by the heat pump unit 2), and this set for each environmental condition The boiling operation is performed at the operation frequency.
[0027]
[Table 2]

[0028]
In Table 2, the outside air temperature is divided into seven modes from seasonal mode 1 to seasonal mode 7, and the incoming water temperature is divided into seven modes from incoming water mode 1 to incoming water mode 7. For example, seasonal mode 1 is 5 ° C. or lower, seasonal mode 2 is higher than 5 ° C. and lower than 9 ° C., seasonal mode 3 is higher than 9 ° C. and lower than 13 ° C., seasonal mode 4 is higher than 13 ° C. and 18 ° C. The seasonal mode 5 is over 18 ° C. and below 23 ° C., the seasonal mode 6 is over 23 ° C. and under 28 ° C., and the seasonal mode 7 is over 28 ° C. Incoming water mode 1 is 5 ° C. or lower, incoming water mode 2 is over 5 ° C. and below 10 ° C., incoming water mode 3 is over 10 ° C. and below 15 ° C., and incoming water mode 4 is over 15 ° C. and 20 ° C. In this case, the incoming water mode 5 exceeds 20 ° C. and 27 ° C. or lower, the incoming water mode 6 exceeds 27 ° C. and 33 ° C. or lower, and the incoming water mode 7 exceeds 33 ° C. In addition, since the temperature of tap water hardly exceeds 33 ° C. even in summer, the reference for the water entry mode 7 is 33 ° C.
[0029]
For example, the operating frequency of the compressor 25 is 110 Hz in the case of the seasonal mode 1 and the water entry mode 1, and is 110 Hz in the case of the season mode 1 and the water entry mode 7. In the case of the water entry mode 1, the frequency is set to 46 Hz. In the case of the season mode 7 and the water entry mode 7, the frequency is set to 46 Hz. In this case, in each water entry mode, the operation frequency decreases as the mode increases from the season mode 1. Moreover, in each season mode, although it is set as the same operation frequency by each water_injection mode, it is preferable to make it an operation frequency increase as the mode increases from water_injection mode 1. FIG. That is, it is preferable that the operating frequency of the compressor 25 is decreased as the outside air temperature becomes higher, and the operating frequency of the compressor 25 is increased as the incoming water temperature becomes higher. In each seasonal mode, when the operation frequency is increased as the mode increases from the water entry mode 1, the frequency may be changed for each water entry mode or the same frequency may be used for several modes. Further, in each water entry mode, when the operation frequency is decreased as the mode increases from the seasonal mode 1, it is preferable to make the difference for each seasonal mode.
[0030]
Further, in the low boiling mode, as shown in the following Table 3, the operating frequency of the compressor 25 is lowered than in the normal boiling mode. In this case, for example, FSRS1 is 10 Hz, FSRS2 is 10 Hz, FSRS3 is 6 Hz, FSRS4 is 6 Hz, FSRS5 is 4 Hz, FSRS6 is 4 Hz, and FSRS7 is 4 Hz. That is, the operation is performed at the operation frequency reduced by these correction amounts in each seasonal mode. Thus, the initial hot water heating capacity in the low boiling mode is set to, for example, 4000 W if the initial hot water heating capacity in the normal boiling mode is 4500 W.
[0031]
[Table 3]

[0032]
In the high boiling mode, as shown in Table 4 below, the operating frequency of the compressor 25 is increased as compared with the normal boiling mode. In this case, for example, FSRP1, 0 Hz, FSRP2, and FSRP7 are each 0 Hz, FSRP3 is 6 Hz, FSRP4 is 6 Hz, FSRP5 is 4 Hz, and FSRP6 is 4 Hz. That is, in the seasonal modes 3 to 6, the operation is performed at the operation frequency added by these correction amounts. Accordingly, the initial hot water heating capacity in the high boiling mode is set to, for example, 5000 W if the initial hot water heating capacity in the normal boiling mode is 4500 W.
[0033]
[Table 4]

[0034]
Thus, the operating frequency corresponding to the outside air temperature and the incoming water temperature is determined (set) by the setting means 39 for each mode, and this is input to the control means 38 as a table as shown in Table 2. If it operates according to this, it can operate for each mode in an initial stage. However, due to changes in environmental conditions such as the outside air temperature and the incoming water temperature during operation and changes over time due to long-term use, there is a risk that the hot water heating capacity will be excessive or insufficient at the initial operating frequency.
[0035]
That is, as shown in Table 1, in the low boiling mode, when the hot water heating capacity is 4000 W in the initial stage (initial mode), it becomes 3500 W or 4500 W, and in the normal boiling mode, in the initial stage. When the hot water heating capacity is 4500 W, it becomes 4000 W or 5000 W. When the hot water heating capacity is 5000 W at the initial stage in the high boiling mode, it becomes 4500 W or 5500 W.
[0036]
For this reason, in this heat pump type hot water heater, the hot water heating capacity is detected during operation, and the detected hot water heating capacity is compared with the required hot water heating capacity that is different for each boiling mode. The operating frequency of the machine 25 is adjusted so as to approach the required hot water heating capacity. That is, as shown in Table 1, for example, in the low boiling mode, if the detected hot water heating capacity is 3500 W, the operating frequency of the compressor 25 is increased so that the detected hot water heating capacity is 4000 W. If it is 4500W, the operating frequency of the compressor 25 will be decreased so that it may become 4000W. In the normal boiling mode, if the detected hot water heating capacity is 4000 W, the operating frequency of the compressor 25 is increased so as to be 4500 W, and if the detected hot water heating capacity is 5000 W, it becomes 4500 W. In addition, the operating frequency of the compressor 25 is decreased. Further, in the high boiling mode, if the detected hot water heating capacity is 4500 W, the operating frequency of the compressor 25 is increased so as to be 5000 W, and if the detected hot water heating capacity is 5500 W, it will be 5000 W. In addition, the operating frequency of the compressor 25 is decreased.
[0037]
By the way, the hot water heating capacity is detected by the difference between the temperature of low-temperature water before heating (incoming water temperature) and the temperature of hot water after heating (temperature of outgoing hot water) and the output of the water circulation pump 13. That is, it can be obtained from the following equation (1).
[0038]
[Expression 1]

[0039]
Thus, it can obtain | require by hot water heating capability (boiling-up capability) CAP = coefficient x pump output x (tapping water temperature-incoming water temperature). In this case, the incoming water temperature can be detected by the incoming water thermistor 20a and the outgoing hot water temperature can be detected by the outgoing hot water thermistor 21a. It is also possible to obtain the integrated average value of the boiling capacity (hot water heating capacity) every predetermined time. In this case, the above capacity is calculated every predetermined time, and the integrated average value is calculated from the total by the following formula 2 It is calculated like the following formula. Here, CAPAV is an average capacity, ΣCAP is an integrated value of CAP (hot water heating capacity), and NSAMP is an integration count.
[0040]
[Expression 2]

[0041]
Therefore, if an integrated average value is obtained every predetermined time, and this hot water heating capacity is compared with the required hot water heating capacity, the hot water heating capacity is stably prevented from being excessive or insufficient. Can be. As a result, efficient operation is possible, and the amount of hot water required by the user can be boiled in a predetermined time.
[0042]
By the way, when determining the initial operation frequency, the water supply temperature (tap water temperature) may be used instead of the outside air temperature. This is because the temperature of the tap water is substantially the same as or substantially proportional to the outside air temperature, so that the operation with the initial hot water heating capability can be performed even if the operation frequency is controlled based on the temperature of the tap water. . In this case, this feed water temperature can be detected by the feed water temperature detecting means 19 constituted by the temperature detector 19a. That is, when performing the initial operation, the operating frequency of the compressor 25 of the heat pump unit 2 is set to the outside air temperature, the temperature of the tap water supplied to the hot water storage tank 3, the temperature of the low temperature water (incoming water temperature), and the heat pump unit 2. It is possible to control based on any one of the temperatures of hot water boiled in (hot water temperature), and preferably based on two or more of these temperatures. Further, when adjusting the hot water heating capacity, in addition to the adjustment of the operating frequency, the rotational speed of the fan 34 attached to the air heat exchanger 28 may be adjusted.
[0043]
Although specific embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, the operating frequency in each boiling mode can be changed according to the capacity to be set (necessary hot water heating capacity) or the like. Furthermore, it is possible to freely change the temperature range and the number of modes in each season mode and each water entry mode. Moreover, the comparison of the hot water heating capability performed during operation may be performed every predetermined time or continuously. As an interval when performing every predetermined time, it can set arbitrarily, for example, can be set as a 10-15 minute interval, or can be set as a 3-5 minute interval. Furthermore, the comparison interval can be made different for each boiling mode, or the same interval can be set. In addition, the heating mode can be switched by a user or the like with a remote control for operation (attached to the kitchen, bathroom, etc., whichever is used) attached to the heat pump type hot water heater. Can be. As a result, the user can easily and reliably perform the desired operation.
[0044]
The heat pump type water heater of the above embodiment includes the hot water storage tank 3, the circulation path 12 connected to the hot water storage tank 3, and the heat exchange path 14 interposed in the circulation path 12. Although the exchange path 14 is heated by a heat pump unit, it is possible to boil the low-temperature water flowing out from the lower part of the hot water storage tank 3 to the circulation path 12 and discharge the hot water to the upper part of the hot water storage tank 3. Any machine may be used as long as low-temperature water is boiled by the heat pump unit 2 and stored in the hot water storage tank 3. That is, low temperature water for boiling by the heat pump unit 2 may be supplied from other than the hot water storage tank 3. As the refrigerant for the refrigeration cycle, supercritical refrigerants such as carbon dioxide, ethylene, ethane, and nitric oxide are preferably used, but dichlorodifluoromethane (R-12) or chlorodifluoromethane (R- 22) may be used.
[0045]
【The invention's effect】
According to the heat pump hot water supply apparatus of the first aspect, even if the environmental condition or the like changes during operation, the hot water heating capacity can be set to an appropriate capacity, and excessive or insufficient hot water heating capacity can be avoided. In addition, the integrated average value is obtained every predetermined time, and this hot water heating capacity is compared with the required hot water heating capacity so as to be close to the required hot water heating capacity, so that the hot water heating capacity is stably prevented from being excessive or insufficient. Can be. As a result, efficient operation is possible, and the amount of hot water required by the user can be boiled in a predetermined time. Furthermore, the hot water heating capacity can be detected easily and reliably, and the reliability of control close to the required hot water heating capacity is improved. For this reason, an efficient driving | operation is further possible and the user can know the exact boiling time.
[0047]
According to the heat pump type water heater of claim 2 , in the low boiling mode, in order to boil the same amount of hot water, the operation is longer than in the normal boiling mode. In this mode, the operating frequency of the compressor is lowered, so that the operation stress of the compressor due to long-time operation can be suppressed and the life of the compressor can be extended. It becomes possible and can live a comfortable life without worrying about noise in the late night hours. In addition, in the high boiling mode, in order to boil the same amount of hot water, it takes a shorter time than in the normal boiling mode, and when there is a shortage of hot water, the shortage is boiled in a short time. Can do. Moreover, even in each boiling mode, it is possible to approach the required hot water heating capacity, and stable operation is possible.
[0048]
According to the heat pump type hot water supply apparatus of claim 3 , when the temperature of the low temperature water heated by the heat pump unit (incoming water temperature) is increased by using the supercritical refrigerant, the hot water heating capacity and COP are reduced. As a result, the above-mentioned effects appear remarkably. In addition, there is no problem such as destruction of the ozone layer and environmental pollution, and the heat pump water heater is friendly to the global environment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a simplified diagram showing an embodiment of a heat pump type water heater according to the present invention.
FIG. 2 is a simplified block diagram of a control unit of the heat pump type water heater.
FIG. 3 is a graph showing the relationship among the capacity of the heat pump type hot water heater, the operating frequency of the compressor, and the outside air temperature.
FIG. 4 is a refrigeration cycle diagram for explaining a problem when the incoming water of a conventional heat pump type hot water heater rises.
FIG. 5 is a simplified diagram of a conventional heat pump type hot water heater.
[Explanation of symbols]
2 Heat pump unit 3 Hot water storage tank 13 Water circulation pump 25 Compressor

Claims

A heat pump type water heater for storing hot water heated by a heat pump unit (2) in a hot water storage tank (3) by a water circulation pump (13) at an initial operation frequency set in advance according to the outside air temperature or the like. A boiling operation for driving the compressor (25) of the heat pump unit (2) is performed, the hot water heating capacity is detected during the operation, and an integrated average value of the detected hot water heating capacity for each predetermined time is obtained. If the integrated average value is different from the required hot water heating capacity, the operation frequency of the compressor (25) is adjusted to control the hot water heating capacity so as to be close to the required hot water heating capacity. A heat pump type hot water heater , wherein the capacity is detected by a difference between a temperature of low-temperature water before heating and a temperature of high-temperature water after heating, and an output of the water circulation pump (13) .

The required hot water heating capacity has a normal boiling mode, a low boiling mode having a lower capacity than the normal boiling mode, and a high boiling mode having a higher capacity than the normal boiling mode. The heat pump type water heater according to claim 1 .

The heat pump type hot water heater according to claim 1 or 2 , wherein the high pressure side of the refrigeration cycle of the heat pump unit (2) is operated at a supercritical pressure.