JP4004049B2

JP4004049B2 - Heat pump water heater

Info

Publication number: JP4004049B2
Application number: JP2003158510A
Authority: JP
Inventors: 啓次郎國本; 昌宏尾浜; 宣彦藤原; 誠一安木; 隆幸高谷; 立群毛; 一彦丸本; 竹司渡辺; 裕介望月
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-06-03
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2023-06-03
Also published as: JP2004360971A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルを複数備え、給湯用熱交換器で加熱したお湯をそのまま出湯する、瞬間湯沸かし型のヒートポンプ給湯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ヒートポンプサイクルを利用した給湯装置が提案されており、例えば、熱交換器で加熱したお湯をそのまま出湯する、瞬間湯沸かし型の給湯装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−２２３７６７号公報（図１参照）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ヒートポンプサイクルを利用した給湯装置では、熱的な立ち上がりが遅いため、給湯開始時に冷水が出てしまい、所望の湯温の湯を使用できるまでに時間を要することがある。
【０００５】
そこで本発明は、ヒートポンプサイクルを利用した瞬間湯沸かし型の給湯装置であって、給湯開始直後に直ちに所定温度の湯を給湯することができるヒートポンプ給湯装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプサイクルと、貯湯タンクと、前記給湯用熱交換器で加熱された温水と前記貯湯タンクからの温水とを混合する混合手段とを備えたヒートポンプ給湯装置であって、少なくとも給湯運転の起動時には、前記混合手段によって前記貯湯タンクからの温水を出湯させ、前記貯湯タンクからの湯温が所定温度以下となった場合には、前記混合手段によって前記貯湯タンクからの温水量を減少し、又は停止することを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載のヒートポンプ給湯装置において、前記給湯用熱交換器からの水温が所定温度に達した場合には、前記混合手段によって前記給湯用熱交換器からの温水を前記貯湯タンクからの温水に優先させて出湯させることを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載のヒートポンプ給湯装置において、前記給湯用熱交換器からの出湯温度を前記貯湯タンクからの出湯温度よりも低く設定したことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置において、給湯運転の起動時に、前記ヒートポンプサイクルを起動させることを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置において、前記貯湯タンクの残湯量に応じて前記ヒートポンプサイクルの運転を制御することを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置において、給湯負荷を検出し、検出した給湯負荷に応じて前記ヒートポンプサイクルの運転を制御することを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項６に記載のヒートポンプ給湯装置において、前記給湯負荷を、出湯目標温度、入水温度、及び給湯流量によって設定することを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置において、前記貯湯タンクへの貯湯を、前記ヒートポンプサイクルによって行うことを特徴とする。
請求項９記載の本発明は、請求項８に記載のヒートポンプ給湯装置において、前記貯湯タンクへの貯湯を、前記混合手段を介して前記ヒートポンプサイクルによって行うことを特徴とする。
請求項１０記載の本発明は、請求項１から請求項９のいずれかに記載のヒートポンプ給湯装置において、前記混合手段からの温水と水道管などからの冷水とを混合する第二混合手段を設け、前記混合手段からの温水と冷水の混合量を前記第二混合手段により制御することを特徴とする。
請求項１１記載の本発明は、請求項１０に記載のヒートポンプ給湯装置において、前記混合手段からの温水の湯温を所定温度以上に設定し、前記第二混合手段により所定温度に制御することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明による第１の実施の形態によるヒートポンプ給湯装置は、給湯用熱交換器で加熱された温水と貯湯タンクからの温水とを混合する混合手段とを備え、少なくとも給湯運転の起動時に貯湯タンクからの温水を出湯させ、貯湯タンクからの湯温が所定温度以下となった場合には、混合手段によって貯湯タンクからの温水量を減少し、又は停止するものである。本実施の形態によれば、給湯開始直後には貯湯タンクからの温水が出湯するので、給湯開始時に直ちに所定温度の湯を給湯することができる。また、貯湯タンクの湯切れによる給湯温度の低下を防止することができる。
本発明による第２の実施の形態は、第１の実施の形態によるヒートポンプ給湯装置において、給湯用熱交換器からの水温が所定温度に達した場合には、給湯用熱交換器からの温水を貯湯タンクからの温水に優先させて出湯させるものである。本実施の形態によれば、給湯用熱交換器からの水温が所定温度に達した後はヒートポンプサイクルからの給湯を主とするので、効率のよいヒートポンプ運転ができるとともに、貯湯タンクの湯切れを防止することができる。
本発明による第３の実施の形態は、第１の実施の形態によるヒートポンプ給湯装置において、給湯用熱交換器からの出湯温度を貯湯タンクからの出湯温度よりも低く設定したものである。本実施の形態によれば、ヒートポンプサイクルからの湯を常に貯湯タンクからの湯と混合して所定温度の給湯をするので、ヒートポンプサイクルからの湯の温度変動があってもそれを補償して給湯することができる。
本発明による第４の実施の形態は、第１から第３の実施の形態によるヒートポンプ給湯装置において、給湯運転の起動時に、ヒートポンプサイクルを起動させるものである。本実施の形態によれば、起動開始と同時にヒートポンプサイクルでの湯温が上昇開始し、短時間で所定温度近辺に達するので、貯湯タンクからの流出量を少なく抑えることができる。したがって、貯湯タンクの湯切れを防止することができる。
本発明による第５の実施の形態は、第１から第３の実施の形態によるヒートポンプ給湯装置において、貯湯タンクの残湯量に応じてヒートポンプサイクルの運転を制御するものである。本実施の形態によれば、例えば、貯湯タンクの残湯量が多い場合は貯湯タンクからの給湯を主とし、貯湯タンクの残湯量が少なくなったときにヒートポンプサイクルからの給湯を主にするようにすることで、ヒートポンプサイクルのオンオフ回数が少なくなる。したがって、例えば、ヒートポンプサイクルの信頼性劣化を防止することができる。
本発明による第６の実施の形態は、第１から第５の実施の形態によるヒートポンプ給湯装置において、給湯負荷を検出し、検出した給湯負荷に応じてヒートポンプサイクルの運転を制御するものである。本実施の形態によれば、ヒートポンプサイクルの運転を給湯負荷に対応させて最適な状態の運転をさせることができるので、ヒートポンプサイクルを安定した状態で運転させることができる。
本発明による第７の実施の形態は、第６の実施の形態によるヒートポンプ給湯装置において、給湯負荷を出湯目標温度、入水温度、及び給湯流量によって設定するものである。本実施の形態によれば、給湯負荷を正確に検出、設定することができる。
本発明による第８の実施の形態は、第１から第７の実施の形態によるヒートポンプ給湯装置において、貯湯タンクへの貯湯をヒートポンプサイクルによって行うものである。本実施の形態によれば、ヒートポンプサイクルからの湯で貯湯タンクの湯を補給し、貯湯タンクの沸き上げを行うので、貯湯タンクへの貯湯プロセスを効率的に行うことができる。
本発明による第９の実施の形態は、第８の実施の形態によるヒートポンプ給湯装置において、貯湯タンクへの貯湯を混合手段を介して前記ヒートポンプサイクルによって行うものである。本実施の形態によれば、貯湯タンクへの貯湯量を混合手段により制御できるとともに、貯湯のための構成が簡単であり、低コストで貯湯させることができる。
本発明による第１０の実施の形態は、第１から第９の実施の形態によるヒートポンプ給湯装置において、混合手段からの温水と水道管などからの冷水とを混合する第二混合手段を設け、混合手段からの温水との冷水の混合量を第二混合手段により制御するものである。本実施の形態によれば、混合手段からの所定温度より高い湯温の湯が出湯されても、冷水により簡単に所定温度に制御することができる。
本発明による第１１の実施の形態は、第１０の実施の形態によるヒートポンプ給湯装置において、混合手段からの温水の湯温を所定温度以上に設定しておいて、これに第二混合手段で冷水量を制御しながら混合させて所定温度に制御するものである。本実施の形態によれば、混合手段からの温水の湯温が変動しても、第二混合手段で加える冷水量を調整することにより安定した湯温の温水を得ることができる。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の一実施例によるヒートポンプ給湯装置について図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施例によるヒートポンプ給湯装置の回路構成図である。
まず、本実施例によるヒートポンプ給湯装置の冷凍回路について説明する。
本実施例によるヒートポンプ給湯装置は、第１のヒートポンプサイクル１０と、第２のヒートポンプサイクル２０とを備えている。第１のヒートポンプサイクル１０及び第２のヒートポンプサイクル２０は、二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側では臨界圧を越える状態で運転することが好ましい。
第１のヒートポンプサイクル１０は、圧縮機１１、給湯用熱交換器１２、膨張弁１３、及び蒸発器１４を順に配管で接続して構成されている。また、第１のヒートポンプサイクル１０は、給湯用熱交換器１２をバイパスするバイパス回路１５を備え、このバイパス回路１５には制御弁１６を設けている。また、第１のヒートポンプサイクル１０には、圧縮機１１の温度を検出する温度センサ１０Ａ、圧縮機１１からの吐出冷媒温度を検出する温度センサ１０Ｂ、圧縮機１１からの吐出冷媒圧力を検出する圧力センサ１０Ｃ、蒸発器１４の出口側の低圧冷媒温度を検出する温度センサ１０Ｄ、蒸発器１４の吸入空気を検出する温度センサ１０Ｅを備えている。ここで、温度センサ１０Ａはコールドスタートの検出を、圧力センサ１０Ｃは圧縮機１１又はヒートポンプサイクル１０の異常検出を行う。さらにヒートポンプサイクル１０に対応する蒸発器１４に送風するためのファン１７と風路１８を設けている。
一方、第２のヒートポンプサイクル２０は、圧縮機２１、給湯用熱交換器２２、風呂用熱交換器２９、膨張弁２３、及び蒸発器２４を順に配管で接続して構成されている。また、第２のヒートポンプサイクル２０は、給湯用熱交換器２２をバイパスするバイパス回路２５を備え、このバイパス回路２５には制御弁２６を設けている。また、第２のヒートポンプサイクル２０には、圧縮機２１の温度を検出する温度センサ２０Ａ、圧縮機２１からの吐出冷媒温度を検出する温度センサ２０Ｂ、圧縮機２１からの吐出冷媒圧力を検出する圧力センサ２０Ｃ、蒸発器２４の出口側の低圧冷媒温度を検出する温度センサ２０Ｄ、風呂用熱交換器２９の入口冷媒温度を検出する温度センサ２０Ｆを備えている。蒸発器２４の吸入空気の検出は、温度センサ１０Ｅで兼用している。ここで、温度センサ２０Ａはコールドスタートの検出を、圧力センサ２０Ｃは圧縮機２１又はヒートポンプサイクル２０の異常検出を行う。さらにヒートポンプサイクル２０に対応する蒸発器１４に送風するためのファン２７と風路２８を設けている。なお風路１８と風路２８は互いに独立している。
【０００９】
次に、本実施例によるヒートポンプ給湯装置の出湯回路について説明する。
給湯用熱交換器１２の水用配管１２Ａと給湯用熱交換器２２の水用配管２２Ａとは、並列に接続されている。水用配管１２Ａ及び水用配管２２Ａの流入側は、流量調整弁３１、減圧弁３２、及び逆止弁３３を介して水道管等の水供給配管３４に接続されている。また、水用配管２２Ａの流入側には、水用配管２２Ａへの入水を阻止する制御弁３５を設けている。一方、水用配管１２Ａ及び水用配管２２Ａの流出側は、逆止弁３６、第一混合弁３７、及び第二混合弁３８を介してキッチン、又は洗面所等の給湯用の蛇口３９に接続されている。この出湯回路には、入水量を検出する流量センサ３０Ａ、入水温度を検出する温度センサ３０Ｂ、水用配管１２Ａの出口温度を検出する温度センサ３０Ｃ、水用配管２２Ａの出口温度を検出する温度センサ３０Ｄ、水用配管１２Ａと水用配管２２Ａとの混合湯温を検出する温度センサ３０Ｅ、第一混合弁３７の出口温度を検出する温度センサ３０Ｆ、及び第二混合弁３８の出口温度を検出する温度センサ３０Ｇ、給湯熱交換器１２及び給湯熱交換器２２への流入流量を検出する流量センサ３０Ｈを備えている。
【００１０】
次に、本実施例によるヒートポンプ給湯装置の貯湯回路について説明する。
貯湯タンク４０の底部配管４２は、流量調整弁３１、減圧弁３２、及び逆止弁４１を介して水道管等の水供給配管３４に接続されている。この底部配管４２は、循環ポンプ４３を介して水用配管１２Ａの流入側及び水用配管２２Ａの流入側と接続されている。また、貯湯タンク４０の上部循環用配管４４は、制御弁４５を介して水用配管１２Ａの流出側及び水用配管２２Ａの流出側と接続されている。なお、本実施例による貯湯タンク４０は、積層式の貯湯タンクであり、タンク内での撹拌が防止され、上部に高温水が底部に低温水が蓄積されるように構成されている。
一方、貯湯タンク４０の上部出湯用配管５１は、第一混合弁３７に接続されている。また、貯湯タンク４０の底部配管４２から分岐させた出水用配管５２は、逆止弁５３を介して第二混合弁３８に接続されている。なお、貯湯タンク４０には、出湯温度を検出する温度センサ４０Ａの他に、貯湯タンク４０内の湯量を検出するための複数の温度センサ４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄが設けられている。また、水用配管１２Ａ及び水用配管２２Ａの分岐前の流入側配管には、貯湯タンク４０の底部配管４２から導出される湯温を検出する温度センサ４０Ｅが設けられている。
【００１１】
次に、本実施例によるヒートポンプ給湯装置の浴槽加熱回路について説明する。
風呂用熱交換器２９の水用配管２９Ａは、循環ポンプ６１を備えた浴槽用循環配管６２と接続されている。この浴槽用循環配管６２は、水用配管２９Ａをバイパスするバイパス配管６３と、水用配管２９Ａとバイパス配管６３とを切り換える三方弁６４とを備えている。また浴槽用循環配管６２には、浴槽水の循環量を検出する流量センサ６０Ａ、水用配管２９Ａの出口温度を検出する温度センサ６０Ｂ、浴槽水の循環温度を検出する温度センサ６０Ｃ、浴槽内の水位を検出する水位センサ６０Ｄを備えている。
なお、浴槽６０への注湯は、第二混合弁３８の下流側配管から分岐させた注湯用配管７１を用いて行うことができる。この注湯用配管７１は、浴槽用循環配管６２に接続するか、又は直接浴槽６０に導く。注湯用配管７１には、注湯弁７２及び流量を検出する流量センサ７０Ａが設けられている。
リモコン８１は、蛇口３９からの出湯温度の指示や、浴槽６０の沸き上げ温度及び沸き上げ開始などを指示し、このリモコン８１からの指示に基づいて第１のヒートポンプサイクル１０と第２のヒートポンプサイクル２０とを制御手段８２にて制御する。なお各種のセンサの検出値はこの制御手段８２に入力される。
【００１２】
以下、本実施例によるヒートポンプ給湯装置の給湯運転動作について説明する。
まず、本実施例によるヒートポンプ給湯装置の通常の給湯運転モードについて説明する。
蛇口３９の開放を流量センサ３０Ａにて検知し、第１のヒートポンプサイクル１０及び第２のヒートポンプサイクル２０が運転を開始する。
第１のヒートポンプサイクル１０では、圧縮機１１で圧縮された冷媒は、給湯用熱交換器１２で放熱し、膨張弁１３で減圧された後、蒸発器１４にて吸熱し、ガス状態で圧縮機１１に吸入される。このとき、制御弁１６は閉状態で、バイパス回路１５には冷媒は流れない。
第２のヒートポンプサイクル２０では、圧縮機２１で圧縮された冷媒は、給湯用熱交換器２２で放熱し、膨張弁２３で減圧された後、蒸発器２４にて吸熱し、ガス状態で圧縮機２１に吸入される。このとき、制御弁２６は閉状態と、バイパス回路２５には冷媒は流れない。
水供給配管３４から供給される水は、流量調整弁３１、減圧弁３２、及び逆止弁３３を順に通り、分岐して、給湯用熱交換器１２の水用配管１２Ａと給湯用熱交換器２２の水用配管２２Ａとにそれぞれ導かれる。水用配管１２Ａと水用配管２２Ａでそれぞれ加熱された温水は、再び合流した後に、逆止弁３６、第一混合弁３７、及び第二混合弁３８を順に通り蛇口３９に導かれる。
ヒートポンプサイクル１０の能力制御は、圧縮機１１での能力制御及び膨張弁１３での開度制御により行う。圧縮機１１での能力制御及び膨張弁１３での開度制御は、温度センサ３０Ｃでの検出温度がリモコン８１で設定された湯温に近づくように、温度センサ１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｅ、流量センサ３０Ａ、３０Ｈからの検出値によって制御される。温度センサ１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｅは入水温度を、温度センサ３０Ｃでの検出温度は出湯温度を、流量センサ３０Ａ、３０Ｈは給湯湯量をそれぞれ検出するもので、これらによりヒートポンプサイクル１０の給湯負荷を正確に設定することができる。
また、ヒートポンプサイクル２０の能力制御は、圧縮機２１での能力制御及び膨張弁２３での開度制御により行う。圧縮機２１での能力制御及び膨張弁２３での開度制御は、温度センサ３０Ｄでの検出温度がリモコン８１で設定された湯温に近づくように、温度センサ２０Ｂ、２０Ｄ、１０Ｅ、流量センサ３０Ａ、３０Ｈからの検出値によって制御される。温度センサ２０Ｂ、２０Ｄ、１０Ｅは入水温度を、温度センサ３０Ｄでの検出温度は出湯温度を、流量センサ３０Ａ、３０Ｈは給湯湯量をそれぞれ検出するもので、これらによりヒートポンプサイクル２０の給湯負荷を性格に設定することができる。
なお、ヒートポンプサイクル１０、２０での能力制御はこれらの給湯負荷に加え、貯湯タンク４０の残湯量に応じて制御することが好ましい。すなわち、貯湯タンク４０の残湯量が多い場合は貯湯タンク４０からの給湯を主とし、貯湯タンク４０の残湯量が少なくなったときにヒートポンプサイクル１０、２０からの給湯を主にするように制御する。これによりヒートポンプサイクルのオンオフ回数が少なくなるので、ヒートポンプサイクル１０、２０の信頼性劣化を防止することができる。なお、貯湯タンク４０の残湯量は、温度センサ４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄにより検出することができる。
ヒートポンプサイクル１０、２０での能力制御を行っても、給湯用熱交換器１２、２２からの水温が設定温度よりも低い場合には、貯湯タンク４０から第一混合弁３７に温水を導入し、第一混合弁３７での出口温度が設定温度となるように制御する。この場合は、ヒートポンプサイクル１０、２０からの湯を常に貯湯タンク４０からの湯と混合して所定温度の給湯をすることができるので、ヒートポンプサイクル１０、２０からの湯の温度変動があってもそれを補償して給湯することができる。このように第一混合弁３７の出口における湯温が設定温度となるように制御した場合は、第一混合弁３７からの出湯を第二混合弁３８を通さずに蛇口３９に直接給湯するようにしてもよい。
第一混合弁３７で貯湯タンク４０からの温水を混合しても、その出口での湯温が設定温度よりも低い場合は、貯湯タンク４０に貯湯されている温水の湯温が所定温度以下に低下したので、貯湯タンク４０から供給する温水量を減少させ、又は停止させ、通常全開状態の流量調整弁３１の開度を小さくし、蛇口３９からの出湯流量を少なくして第一混合弁３７での出口温度が設定温度となるように制御する。このように制御することにより、貯湯タンク４０の湯切れによる給湯温度の低下を防止することができる。なお、この場合も第一混合弁３７からの出湯を第二混合弁３８を通さずに蛇口３９に直接給湯するようにすることができる。
一方、ヒートポンプサイクル１０、２０での能力制御を行っても、給湯用熱交換器１２、２２からの水温が設定温度よりも高い場合には、第一混合弁３７では貯湯タンク４０からの温水との混合は行わずに給湯用熱交換器１２、２２からの温水を第二混合弁３８の一方の供給路に供給し、第二混合弁３８の他方の供給路に出水用配管５２から冷水を導入し、第二混合弁３８の出口における温水の温度が設定温度となるように制御し、蛇口３９に供給する。このように第一混合弁３７から設定温度より高い温度の温水を出湯させるように制御すると、その温水の湯温が変動しても第二混合弁３８での冷水の混合量を調整することにより安定した湯温の温水を得ることができる。
以上のように湯温の制御を第一混合弁３７及び第二混合弁３８などの混合手段を使って行うと、貯湯タンク４０、ヒートポンプサイクル１０、２０及び出水用配管５２の切り替えが給湯温度の変動なく、行うことができる。
【００１３】
次に、本実施例によるヒートポンプ給湯装置の給湯運転モードの立ち上げ制御について説明する。
圧縮機１１、２１の起動から所定の時間は、給湯用熱交換器１２、２２で十分な放熱量を得られない。従って、蛇口３９の開放を流量センサ３０Ａにて検知し、第１のヒートポンプサイクル１０及び第２のヒートポンプサイクル２０が運転を開始すると同時に、上部出湯用配管５１から貯湯タンク４０内の高温水を第一混合弁３７に導く。このとき、温度センサ３０Ｅと温度センサ４０Ａとの温度を検出し、温度センサ３０Ｆでの検出温度が設定温度となるように第一混合弁３７での混合割合を制御する。運転開始時には、給湯用熱交換器１２、２２からの水温は低いため、貯湯タンク４０からの温水を多く流し、その後給湯用熱交換器１２、２２からの水温が高まるにしたがって第一混合弁３７により給湯用熱交換器１２、２２からの温水を優先的に出湯させ、貯湯タンク４０からの温水を減少させる。そして給湯用熱交換器１２、２２からの水温が十分に高まった時点で貯湯タンク４０からの出湯を停止する。
【００１４】
次に、本実施例によるヒートポンプ給湯装置の給湯負荷が小さい場合の給湯運転モードについて説明する。
給湯負荷が小さい場合の給湯運転モードでは、風呂用熱交換器２９を備えた第２のヒートポンプサイクル２０の運転を行わない。その他の動作は通常の給湯運転モードと同様であり、給湯運転モードの立ち上げ制御も行う。なお、この場合には制御弁３５を閉とし、水用配管２２Ａへの入水を阻止することが好ましい。
なお、本実施例では２つのヒートポンプサイクルの場合を示しているが、３つ以上のヒートポンプサイクルを備えている場合には、給湯負荷が小さい場合の給湯運転モードと同様に、風呂用熱交換器２９を備えた第２のヒートポンプサイクル２０を、風呂加熱運転のために待機させることが好ましい。
【００１５】
次に、本実施例によるヒートポンプ給湯装置の貯湯運転モードについて説明する。
貯湯運転モードでは、第１のヒートポンプサイクル１０及び第２のヒートポンプサイクル２０を運転する。なお、複数のヒートポンプサイクルの全てを運転しない場合には、風呂用熱交換器２９を備えた第２のヒートポンプサイクル２０は、運転を行わず、風呂加熱運転のために待機させることが好ましい。
貯湯運転モードでは、制御弁４５を開として循環ポンプ４３を運転する。
循環ポンプ４３の運転により、貯湯タンク４０の底部配管４２から冷水を導出し、分岐して、給湯用熱交換器１２の水用配管１２Ａと給湯用熱交換器２２の水用配管２２Ａとにそれぞれ導かれる。給湯用熱交換器１２及び給湯用熱交換器２２で加熱された温水は、上部循環用配管４４から貯湯タンク４０の上部に戻される。圧縮機１１、２１での能力制御は、温度センサ４０Ｅによる給湯用熱交換器１２、２２の入口温度と、温度センサ３０Ｅによる給湯用熱交換器１２、２２の出口温度と、流量センサ３０Ｈによる循環流量、温度センサ１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｅ、２０Ｂ、２０Ｄによって制御される。貯湯タンク４０内の貯湯量は、温度センサ４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄによって検出し、貯湯タンク４０内の貯湯量が所定以下であることを検出すると貯湯運転を開始し、貯湯タンク４０内の貯湯量が所定以上であることを検出すると貯湯運転を停止する。
なお、循環用配管４４及び制御弁４５を有する循環路を省略し、第一混合弁３７を用いて給湯用熱交換器１２及び給湯用熱交換器２２の出口側配管と上部出湯用配管５１とを連通させることで、給湯用熱交換器１２及び給湯用熱交換器２２で加熱された温水を貯湯タンク４０の上部に戻すように循環させるようにしてもよい。この場合は、貯湯タンク４０への貯湯量を第一混合弁３７により制御できるとともに、混合用経路を貯湯用の循環路と兼用して貯湯専用の循環路を不要とするので構成が簡単であり、低コストで貯湯させることができる。
【００１６】
次に、本実施例によるヒートポンプ給湯装置の浴槽加熱運転モードについて説明する。
浴槽加熱運転モードでは、風呂用熱交換器２９を備えた第２のヒートポンプサイクル２０の運転を行い、制御弁２６を開放する。また、水用配管２２Ａへの入水を阻止する制御弁３５を閉とすることが好ましい。
圧縮機２１で圧縮された冷媒は、バイパス回路２５を流れ、風呂用熱交換器２９で放熱し、膨張弁２３で減圧された後、蒸発器２４にて吸熱し、ガス状態で圧縮機２１に吸入される。
一方、循環ポンプ６１を運転し、浴槽６０内の浴槽水を浴槽用循環配管６２を介して水用配管２９Ａに導き、水用配管２９Ａで加熱された浴槽水を浴槽６０内に戻す。
圧縮機２１での能力制御及び膨張弁２３での開度制御は、温度センサ６０Ｃでの検出温度がリモコン８１で設定された湯温に近づくように、温度センサ２０Ｆ、６０Ｂ、６０Ｃ、２０Ｂ、２０Ｄ、２０Ｆ、１０Ｅからの検出値によって制御される。また、循環ポンプ６１での循環量は、流量センサ６０Ａによって制御される。浴槽６０内の温度を検出するためには、三方弁６４の切り換えによって風呂用熱交換器２９をバイパスさせ、循環ポンプ６１、バイパス配管６３、及び浴槽６０で浴槽水を循環させ、温度センサ６０Ｃにて検出を行う。
一方、浴槽６０に温水を補充する場合あるいは浴槽６０が空の状態から湯張りする場合には、注湯弁７２を開放して給湯運転モードと同様に制御し、注湯用配管７１から浴槽用循環配管６２を介して浴槽６０に給湯する。
【００１７】
次に、本実施例によるヒートポンプ給湯装置の除霜運転モードについて説明する。
第１のヒートポンプサイクル１０での除霜運転は、制御弁１６を開、膨張弁１３を開放し、ファン１７の動作を停止して行う。
圧縮機１１で圧縮された冷媒は、バイパス回路１５を流れ、蒸発器１４にて放熱し、ガス状態で圧縮機２１に吸入される。このように蒸発器１４にて所定時間冷媒を放熱させることで、蒸発器１４の除霜を行うことができる。なお、着霜の検出は、温度センサ１０Ｄ及び温度センサ１０Ｅによって行う。
第２のヒートポンプサイクル２０での除霜運転は、制御弁２６を開、膨張弁２３を開放し、ファン２７の動作を停止して行う。
圧縮機２１で圧縮された冷媒は、バイパス回路２５を流れ、蒸発器２４にて放熱し、ガス状態で圧縮機２１に吸入される。このように蒸発器２４にて所定時間冷媒を放熱させることで、蒸発器２４の除霜を行うことができる。なお、着霜の検出は、温度センサ２０Ｄ及び温度センサ１０Ｅによって行う。
【００１８】
図２は、本発明の他の実施例によるヒートポンプ給湯装置の回路構成図である。
本実施例によるヒートポンプ給湯装置では、第２のヒートポンプサイクル２０において、給湯用熱交換器２２と風呂用熱交換器２９とを並列に設けている。また給湯用熱交換器２２への冷媒流入を制御する制御弁２６Ａを追加している。
すなわち、第２のヒートポンプサイクル２０は、圧縮機２１、制御弁２６Ａ、給湯用熱交換器２２、膨張弁２３、及び蒸発器２４を順に配管で接続して構成されている。また、第２のヒートポンプサイクル２０は、給湯用熱交換器２２をバイパスするバイパス回路２５を備え、このバイパス回路２５に、制御弁２６と風呂用熱交換器２９とを設けている。
本実施例における通常の給湯運転モードでは、圧縮機２１で圧縮された冷媒は、給湯用熱交換器２２で放熱し、膨張弁２３で減圧された後、蒸発器２４にて吸熱し、ガス状態で圧縮機２１に吸入される。このとき、制御弁２６は閉状態で、バイパス回路２５には冷媒は流れないため、風呂用熱交換器２９にも冷媒は流れない。
本実施例における浴槽加熱運転モードでは、制御弁２６を開放し制御弁２６Ａを閉止する。また、水用配管２２Ａへの入水を阻止する制御弁３５を閉とすることが好ましい。圧縮機２１で圧縮された冷媒は、バイパス回路２５を流れ、風呂用熱交換器２９で放熱し、膨張弁２３で減圧された後、蒸発器２４にて吸熱し、ガス状態で圧縮機２１に吸入される。
ヒートポンプサイクル２０にて給湯、浴槽加熱の同時運転を行なう時は制御弁２６、２６Ａを開放し給湯用熱交換器２２と風呂用熱交換器２９の両方に冷媒を供給する。
本実施例によれば、給湯用熱交換器２２と風呂用熱交換器２９とを直列に設けた場合と比較して、風呂用熱交換器２９にも給湯用熱交換器２２と同温度の高温冷媒を供給できるので、同時運転時のＣＯＰを大きくすることができる。
その他の動作及び作用は図１と同様であるので説明は省略する。
【００１９】
なお、上記実施例では冷媒として二酸化炭素を用いた場合で説明したが、冷媒としてＲ４１０Ａ冷媒やＨＣ冷媒などのその他の冷媒を用いてもよい。
また、上記実施例では、第１のヒートポンプサイクル１０と第２のヒートポンプサイクル２０とを備えたヒートポンプ給湯装置を用いて説明したが、３つ以上のヒートポンプサイクルを用いてもよい。
また、上記実施例では給湯用熱交換器１２からの温水と給湯用熱交換器２２からの温水を合流させて蛇口３９などから出湯させたが、それぞれの給湯熱交換器からの温水を別々に出湯するように構成することもできる。この時ヒートポンプサイクルを異なる条件で運転させると２温度出湯が可能となる。
また、上記実施例において、風呂用熱交換器２９を備えた第２のヒートポンプサイクル２０に、給湯用熱交換器２２への冷媒流入を阻止する制御弁を設けることが更に好ましい。
また、上記実施例では、風呂用熱交換器２９を備えた第２のヒートポンプサイクル２０は、給湯用熱交換器２２と風呂用熱交換器２９とを選択的に利用する場合を説明したが、給湯用熱交換器２２及び風呂用熱交換器２９を同時に利用した運転を行うこともできる。
また、第１のヒートポンプサイクル１０にも第２のヒートポンプサイクル２０と同じ構成となるように風呂用熱交換器２９を設けてもよく、また風呂用熱交換器２９以外の利用側熱交換器としてもよい。
また、上記説明における風呂用熱交換器２９を、例えば床暖房や温風機器などの暖房用熱交換器として利用することもできる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、ヒートポンプサイクルを利用した瞬間湯沸かし型の給湯装置であって、給湯開始直後には貯湯タンクからの温水が出湯するので、給湯開始時に直ちに所定温度の湯を給湯することができる。
また、ヒートポンプサイクルからの水温が所定温度に達した後はヒートポンプサイクルからの給湯を主とするので、効率のよいヒートポンプ運転ができるとともに、貯湯タンクの湯切れを防止することができる。
また、起動開始と同時にヒートポンプサイクルを起動させるので、ヒートポンプサイクルの水温が短時間で所定温度近辺に達する。したがって、貯湯タンクからの流出量を少なく抑えることができるので、貯湯タンクの湯切れを防止することができる。
また、湯温の制御を混合手段を使って行うので、貯湯タンク、ヒートポンプサイクル及び出水用配管の切り替えを給湯温度の変動なく、行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるヒートポンプ給湯装置の回路構成図
【図２】本発明の他の実施例によるヒートポンプ給湯装置の回路構成図
【符号の説明】
１０第１のヒートポンプサイクル
１１圧縮機
１２給湯用熱交換器
１３膨張弁
１４蒸発器
２０第２のヒートポンプサイクル
２１圧縮機
２２給湯用熱交換器
２３膨張弁
２４蒸発器
２９風呂用熱交換器
３７第一混合弁
３８第二混合弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
 The present invention comprises a plurality of heat pump cycles in which a compressor, a hot water supply heat exchanger, an expansion valve, and an evaporator are connected by piping, and the hot water heated by the hot water heat exchanger is discharged as it is. Relates to the device.
[0002]
[Prior art]
 Conventionally, a hot water supply apparatus using a heat pump cycle has been proposed. For example, an instantaneous water heater type hot water supply apparatus that directly supplies hot water heated by a heat exchanger has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
 JP-A-2-223767 (refer to FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
 However, in a hot water supply apparatus using a heat pump cycle, since the thermal rise is slow, cold water comes out at the start of hot water supply, and it may take time until hot water having a desired hot water temperature can be used.
[0005]
 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a heat pump water heater that is an instantaneous water heater using a heat pump cycle and that can immediately supply hot water at a predetermined temperature immediately after the start of hot water supply.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
 The heat pump hot water supply apparatus according to the first aspect of the present invention is heated by a heat pump cycle in which a compressor, a hot water supply heat exchanger, an expansion valve, and an evaporator are connected by piping, a hot water storage tank, and the hot water supply heat exchanger. A heat pump hot water supply device comprising a mixing means for mixing the hot water and hot water from the hot water storage tank, wherein at least when the hot water supply operation is started, the hot water from the hot water storage tank is discharged by the mixing means.When the hot water temperature from the hot water storage tank becomes a predetermined temperature or lower, the amount of hot water from the hot water storage tank is reduced or stopped by the mixing means.It is characterized by that.
 According to a second aspect of the present invention, in the heat pump hot water supply device according to the first aspect, when the water temperature from the hot water supply heat exchanger reaches a predetermined temperature, the mixing means removes the hot water supply from the hot water supply heat exchanger. The hot water is discharged prior to the hot water from the hot water storage tank.
 According to a third aspect of the present invention, in the heat pump hot water supply apparatus according to the first aspect, the temperature of the hot water from the hot water heat exchanger is set lower than the temperature of the hot water from the hot water storage tank.
 Claim 4The invention as described is from claim 1Claim 3In the heat pump hot water supply apparatus according to any one of the above, the heat pump cycle is started when the hot water supply operation is started.
 Claim 5The invention as described is from claim 1Claim 3In the heat pump hot water supply apparatus according to any one of the above, the operation of the heat pump cycle is controlled in accordance with the amount of remaining hot water in the hot water storage tank.
 Claim 6The invention as described is from claim 1Claim 5In the heat pump hot water supply apparatus according to any one of the above, a hot water supply load is detected, and the operation of the heat pump cycle is controlled according to the detected hot water supply load.
 Claim 7The invention described isClaim 6In the heat pump hot-water supply apparatus described above, the hot-water supply load is set according to a hot-water supply target temperature, an incoming water temperature, and a hot-water supply flow rate.
 Claim 8The invention as described is from claim 1Claim 7In the heat pump hot water supply apparatus according to any one of the above, the hot water storage in the hot water storage tank is performed by the heat pump cycle.
 Claim 9The invention described isClaim 8In the heat pump hot water supply apparatus described in 1), the hot water storage in the hot water storage tank is performed by the heat pump cycle through the mixing means.
 Claim 10The invention as described is from claim 1Claim 9In the heat pump hot water supply device according to any one of the above, a second mixing unit is provided for mixing hot water from the mixing unit and cold water from a water pipe or the like, and a mixing amount of the hot water and cold water from the mixing unit is set to the second It is characterized by being controlled by mixing means.
 Claim 11The invention described isClaim 10In the heat pump hot-water supply apparatus described above, the hot water temperature from the mixing unit is set to a predetermined temperature or higher, and is controlled to the predetermined temperature by the second mixing unit.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
 The heat pump hot water supply apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a mixing means for mixing hot water heated by a hot water supply heat exchanger and hot water from a hot water storage tank, and at least from the hot water storage tank when the hot water supply operation is started. Let the hot water outWhen the hot water temperature from the hot water storage tank becomes lower than the predetermined temperature, the mixing means reduces or stops the amount of hot water from the hot water storage tank.Is. According to the present embodiment, the hot water from the hot water storage tank is discharged immediately after the start of hot water supply, so that hot water at a predetermined temperature can be immediately supplied at the start of hot water supply.Moreover, the fall of the hot water supply temperature by the hot water storage tank running out can be prevented.
 According to the second embodiment of the present invention, in the heat pump hot water supply apparatus according to the first embodiment, when the water temperature from the hot water supply heat exchanger reaches a predetermined temperature, the hot water from the hot water supply heat exchanger is used. The hot water is given priority over the hot water from the hot water storage tank. According to the present embodiment, hot water from the heat pump cycle is mainly used after the water temperature from the hot water heat exchanger has reached a predetermined temperature, so that an efficient heat pump operation can be performed and hot water in the hot water storage tank can be removed. Can be prevented.
 In the heat pump hot water supply apparatus according to the first embodiment, the third embodiment according to the present invention is such that the hot water temperature from the hot water heat exchanger is set lower than the hot water temperature from the hot water storage tank. According to the present embodiment, the hot water from the heat pump cycle is always mixed with the hot water from the hot water storage tank to supply hot water at a predetermined temperature. can do.
 According to the invention4thThe first embodiment is from the firstThirdIn the heat pump hot water supply apparatus according to the embodiment, the heat pump cycle is started when the hot water supply operation is started. According to the present embodiment, the hot water temperature in the heat pump cycle starts to rise at the same time as the start-up, and reaches the vicinity of the predetermined temperature in a short time, so that the amount of outflow from the hot water storage tank can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the hot water tank from running out.
 According to the invention5thThe first embodiment is from the firstThirdIn the heat pump hot water supply apparatus according to the embodiment, the operation of the heat pump cycle is controlled in accordance with the amount of remaining hot water in the hot water storage tank. According to the present embodiment, for example, when the amount of remaining hot water in the hot water storage tank is large, hot water supply from the hot water storage tank is mainly used, and when the remaining hot water amount in the hot water storage tank is reduced, hot water supply from the heat pump cycle is mainly performed. By doing so, the number of times the heat pump cycle is turned on and off is reduced. Therefore, for example, deterioration of the reliability of the heat pump cycle can be prevented.
 According to the invention6thThe first embodiment is from the first5thIn the heat pump hot water supply apparatus according to the embodiment, the hot water supply load is detected, and the operation of the heat pump cycle is controlled according to the detected hot water supply load. According to the present embodiment, since the operation of the heat pump cycle can be made to correspond to the hot water supply load and can be operated in an optimum state, the heat pump cycle can be operated in a stable state.
 According to the invention7thThe embodiment of6thIn the heat pump hot water supply apparatus according to the embodiment, the hot water supply load is set by the hot water target temperature, the incoming water temperature, and the hot water supply flow rate. According to the present embodiment, the hot water supply load can be accurately detected and set.
 According to the invention8thThe first embodiment is from the first7thIn the heat pump hot water supply apparatus according to the embodiment, hot water storage in the hot water storage tank is performed by a heat pump cycle. According to the present embodiment, the hot water in the hot water storage tank is replenished with hot water from the heat pump cycle, and the hot water storage tank is boiled, so that the hot water storage process in the hot water storage tank can be performed efficiently.
 According to the invention9thThe embodiment of8thIn the heat pump hot water supply apparatus according to the embodiment, the hot water storage in the hot water storage tank is performed by the heat pump cycle through the mixing means. According to the present embodiment, the amount of hot water stored in the hot water storage tank can be controlled by the mixing means, the configuration for hot water storage is simple, and hot water can be stored at low cost.
 According to the invention10thThe first embodiment is from the first9thIn the heat pump hot water supply apparatus according to the embodiment of the present invention, a second mixing means for mixing hot water from the mixing means and cold water from a water pipe or the like is provided, and the amount of cold water mixed with the hot water from the mixing means is adjusted by the second mixing means. It is something to control. According to the present embodiment, even if hot water having a temperature higher than the predetermined temperature from the mixing means is discharged, the temperature can be easily controlled to the predetermined temperature with cold water.
 According to the invention11thThe embodiment of10thIn the heat pump hot water supply apparatus according to the embodiment, the hot water temperature of the hot water from the mixing means is set to a predetermined temperature or higher, and the second mixing means is mixed while controlling the amount of cold water to be controlled to the predetermined temperature. Is. According to the present embodiment, even if the hot water temperature from the mixing means fluctuates, a stable hot water temperature can be obtained by adjusting the amount of cold water added by the second mixing means.
[0008]
【Example】
 Hereinafter, a heat pump water heater according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
 FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a heat pump water heater according to an embodiment of the present invention.
 First, the refrigeration circuit of the heat pump water heater according to the present embodiment will be described.
 The heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment includes a first heat pump cycle 10 and a second heat pump cycle 20. The first heat pump cycle 10 and the second heat pump cycle 20 preferably use carbon dioxide as a refrigerant and operate in a state where the critical pressure is exceeded on the high pressure side.
 The first heat pump cycle 10 is configured by connecting a compressor 11, a hot water supply heat exchanger 12, an expansion valve 13, and an evaporator 14 in order by piping. The first heat pump cycle 10 includes a bypass circuit 15 that bypasses the hot water supply heat exchanger 12, and the bypass circuit 15 is provided with a control valve 16. Further, the first heat pump cycle 10 includes a temperature sensor 10 A that detects the temperature of the compressor 11, a temperature sensor 10 B that detects the temperature of refrigerant discharged from the compressor 11, and a pressure that detects the pressure of refrigerant discharged from the compressor 11. A sensor 10C, a temperature sensor 10D that detects a low-pressure refrigerant temperature on the outlet side of the evaporator 14, and a temperature sensor 10E that detects intake air of the evaporator 14 are provided. Here, the temperature sensor 10 A detects cold start, and the pressure sensor 10 C detects abnormality of the compressor 11 or the heat pump cycle 10. Further, a fan 17 and an air passage 18 for blowing air to the evaporator 14 corresponding to the heat pump cycle 10 are provided.
 On the other hand, the second heat pump cycle 20 is configured by connecting a compressor 21, a hot water supply heat exchanger 22, a bath heat exchanger 29, an expansion valve 23, and an evaporator 24 in order by piping. The second heat pump cycle 20 includes a bypass circuit 25 that bypasses the hot water heat exchanger 22, and the bypass circuit 25 is provided with a control valve 26. The second heat pump cycle 20 includes a temperature sensor 20A that detects the temperature of the compressor 21, a temperature sensor 20B that detects the temperature of refrigerant discharged from the compressor 21, and a pressure that detects the pressure of refrigerant discharged from the compressor 21. A sensor 20C, a temperature sensor 20D that detects the low-pressure refrigerant temperature on the outlet side of the evaporator 24, and a temperature sensor 20F that detects the inlet refrigerant temperature of the bath heat exchanger 29 are provided. The temperature sensor 10E is also used to detect the intake air of the evaporator 24. Here, the temperature sensor 20A detects a cold start, and the pressure sensor 20C detects an abnormality of the compressor 21 or the heat pump cycle 20. Further, a fan 27 and an air passage 28 for blowing air to the evaporator 14 corresponding to the heat pump cycle 20 are provided. The air passage 18 and the air passage 28 are independent of each other.
[0009]
 Next, the hot water supply circuit of the heat pump hot water supply apparatus according to this embodiment will be described.
 The water pipe 12A of the hot water supply heat exchanger 12 and the water pipe 22A of the hot water supply heat exchanger 22 are connected in parallel. The inflow side of the water pipe 12 A and the water pipe 22 A is connected to a water supply pipe 34 such as a water pipe via a flow rate adjusting valve 31, a pressure reducing valve 32, and a check valve 33. Further, a control valve 35 that prevents water from entering the water pipe 22A is provided on the inflow side of the water pipe 22A. On the other hand, the outflow side of the water pipe 12A and the water pipe 22A is connected to a faucet 39 for hot water supply such as a kitchen or a washroom through a check valve 36, a first mixing valve 37, and a second mixing valve 38. Has been. The hot water circuit includes a flow rate sensor 30A for detecting the amount of incoming water, a temperature sensor 30B for detecting the incoming water temperature, a temperature sensor 30C for detecting the outlet temperature of the water pipe 12A, and a temperature sensor for detecting the outlet temperature of the water pipe 22A. 30D, a temperature sensor 30E that detects the temperature of the mixed water of the water pipe 12A and the water pipe 22A, a temperature sensor 30F that detects the outlet temperature of the first mixing valve 37, and an outlet temperature of the second mixing valve 38. The flow sensor 30H which detects the inflow flow volume to the temperature sensor 30G, the hot water supply heat exchanger 12, and the hot water supply heat exchanger 22 is provided.
[0010]
 Next, a hot water storage circuit of the heat pump hot water supply apparatus according to this embodiment will be described.
 A bottom pipe 42 of the hot water storage tank 40 is connected to a water supply pipe 34 such as a water pipe via a flow rate adjusting valve 31, a pressure reducing valve 32, and a check valve 41. The bottom pipe 42 is connected to the inflow side of the water pipe 12 A and the inflow side of the water pipe 22 A via the circulation pump 43. The upper circulation pipe 44 of the hot water storage tank 40 is connected to the outflow side of the water pipe 12 A and the outflow side of the water pipe 22 A via the control valve 45. The hot water storage tank 40 according to the present embodiment is a stacked hot water storage tank, and is configured so that stirring in the tank is prevented and high temperature water is accumulated at the top and low temperature water is accumulated at the bottom.
 On the other hand, the upper hot water supply pipe 51 of the hot water storage tank 40 is connected to the first mixing valve 37. Further, a water discharge pipe 52 branched from the bottom pipe 42 of the hot water storage tank 40 is connected to the second mixing valve 38 via a check valve 53. The hot water storage tank 40 is provided with a plurality of temperature sensors 40B, 40C and 40D for detecting the amount of hot water in the hot water storage tank 40 in addition to the temperature sensor 40A for detecting the temperature of the hot water. In addition, a temperature sensor 40E that detects the hot water temperature derived from the bottom pipe 42 of the hot water storage tank 40 is provided on the inflow side pipe before branching of the water pipe 12A and the water pipe 22A.
[0011]
 Next, the bathtub heating circuit of the heat pump hot water supply apparatus according to this embodiment will be described.
 The water pipe 29 A of the bath heat exchanger 29 is connected to a bathtub circulation pipe 62 including a circulation pump 61. The bathtub circulation pipe 62 includes a bypass pipe 63 that bypasses the water pipe 29 A, and a three-way valve 64 that switches between the water pipe 29 A and the bypass pipe 63. Further, the bathtub circulation pipe 62 includes a flow sensor 60A for detecting the circulation amount of the bathtub water, a temperature sensor 60B for detecting the outlet temperature of the water pipe 29A, a temperature sensor 60C for detecting the circulation temperature of the bathtub water, A water level sensor 60D for detecting the water level is provided.
 In addition, the pouring to the bathtub 60 can be performed using the pouring pipe 71 branched from the downstream pipe of the second mixing valve 38. The pouring pipe 71 is connected to the bathtub circulation pipe 62 or directly led to the bathtub 60. The pouring pipe 71 is provided with a pouring valve 72 and a flow rate sensor 70A for detecting the flow rate.
 The remote controller 81 instructs the hot water temperature from the faucet 39, the boiling temperature of the bathtub 60, the start of boiling, and the like. Based on the instructions from the remote controller 81, the first heat pump cycle 10 and the second heat pump cycle. 20 is controlled by the control means 82. The detection values of various sensors are input to this control means 82.
[0012]
 Hereinafter, the hot water supply operation of the heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment will be described.
 First, the normal hot water supply operation mode of the heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment will be described.
 The opening of the faucet 39 is detected by the flow sensor 30A, and the first heat pump cycle 10 and the second heat pump cycle 20 start operation.
 In the first heat pump cycle 10, the refrigerant compressed by the compressor 11 dissipates heat in the hot water supply heat exchanger 12, is depressurized by the expansion valve 13, absorbs heat in the evaporator 14, and is compressed in a gas state. 11 is inhaled. At this time, the control valve 16 is closed and no refrigerant flows into the bypass circuit 15.
 In the second heat pump cycle 20, the refrigerant compressed by the compressor 21 radiates heat by the hot water supply heat exchanger 22, is depressurized by the expansion valve 23, absorbs heat by the evaporator 24, and is compressed in the gas state. 21 is inhaled. At this time, the control valve 26 is in a closed state, and no refrigerant flows into the bypass circuit 25.
 The water supplied from the water supply pipe 34 passes through the flow rate adjustment valve 31, the pressure reducing valve 32, and the check valve 33 in order, branches, and the water pipe 12A of the hot water supply heat exchanger 12 and the hot water supply heat exchanger. 22 water pipes 22A. The hot water heated by the water pipe 12A and the water pipe 22A merges again, and then passes through the check valve 36, the first mixing valve 37, and the second mixing valve 38 in order, and is led to the faucet 39.
 The capacity control of the heat pump cycle 10 is performed by capacity control at the compressor 11 and opening degree control at the expansion valve 13. In the capacity control in the compressor 11 and the opening degree control in the expansion valve 13, the temperature sensors 10B, 10D, 10E, and the flow rate sensor 30A are set so that the temperature detected by the temperature sensor 30C approaches the hot water temperature set by the remote controller 81. , Controlled by the detected value from 30H. The temperature sensors 10B, 10D, and 10E detect the incoming water temperature, the temperature detected by the temperature sensor 30C detects the hot water temperature, and the flow rate sensors 30A and 30H detect the hot water supply amount, respectively, thereby accurately determining the hot water supply load of the heat pump cycle 10. Can be set.
 Further, the capacity control of the heat pump cycle 20 is performed by capacity control at the compressor 21 and opening degree control at the expansion valve 23. In the capacity control in the compressor 21 and the opening degree control in the expansion valve 23, the temperature sensors 20B, 20D and 10E, and the flow rate sensor 30A are set so that the temperature detected by the temperature sensor 30D approaches the hot water temperature set by the remote controller 81. , Controlled by the detected value from 30H. The temperature sensors 20B, 20D and 10E detect the incoming water temperature, the temperature detected by the temperature sensor 30D detects the hot water temperature, and the flow sensors 30A and 30H detect the hot water supply amount, respectively, thereby characterizing the hot water supply load of the heat pump cycle 20. Can be set.
 The capacity control in the heat pump cycles 10 and 20 is preferably controlled in accordance with the remaining hot water amount in the hot water storage tank 40 in addition to these hot water supply loads. That is, when the remaining hot water amount in the hot water storage tank 40 is large, the hot water supply from the hot water storage tank 40 is mainly used, and when the remaining hot water amount in the hot water storage tank 40 is reduced, the hot water supply from the heat pump cycles 10 and 20 is mainly controlled. . This reduces the number of times the heat pump cycle is turned on / off, so that reliability deterioration of the heat pump cycles 10 and 20 can be prevented. The remaining hot water amount in the hot water storage tank 40 can be detected by the temperature sensors 40B, 40C, and 40D.
 If the water temperature from the hot water supply heat exchangers 12 and 22 is lower than the set temperature even after performing capacity control in the heat pump cycles 10 and 20, hot water is introduced from the hot water storage tank 40 to the first mixing valve 37, Control is performed so that the outlet temperature at the first mixing valve 37 becomes the set temperature. In this case, the hot water from the heat pump cycles 10 and 20 can be always mixed with the hot water from the hot water storage tank 40 to supply hot water at a predetermined temperature. Hot water can be compensated for. In this way, when the hot water temperature at the outlet of the first mixing valve 37 is controlled to be the set temperature, the hot water from the first mixing valve 37 is directly supplied to the faucet 39 without passing through the second mixing valve 38. It may be.
 Even if hot water from the hot water storage tank 40 is mixed by the first mixing valve 37, if the hot water temperature at the outlet is lower than the set temperature, the hot water temperature stored in the hot water storage tank 40 is below a predetermined temperature. Since the temperature has decreased, the amount of hot water supplied from the hot water storage tank 40 is reduced or stopped, the opening degree of the flow rate adjustment valve 31 that is normally fully open is reduced, the flow rate of hot water discharged from the faucet 39 is reduced, and the first mixing valve 37 The outlet temperature at is controlled so as to be the set temperature. By controlling in this way, it is possible to prevent a decrease in hot water supply temperature due to running out of hot water in the hot water storage tank 40. In this case as well, the hot water from the first mixing valve 37 can be directly supplied to the faucet 39 without passing through the second mixing valve 38.
 On the other hand, if the water temperature from the hot water supply heat exchangers 12 and 22 is higher than the set temperature even after the capacity control in the heat pump cycles 10 and 20, the first mixing valve 37 and the hot water from the hot water storage tank 40 The hot water from the hot water heat exchangers 12 and 22 is supplied to one supply path of the second mixing valve 38, and cold water is supplied from the outlet pipe 52 to the other supply path of the second mixing valve 38. Then, the temperature of the hot water at the outlet of the second mixing valve 38 is controlled so as to become a set temperature, and supplied to the faucet 39. By controlling the hot water having a temperature higher than the set temperature from the first mixing valve 37 in this way, even if the hot water temperature fluctuates, the amount of cold water mixed in the second mixing valve 38 is adjusted. Stable hot water can be obtained.
 As described above, when the hot water temperature is controlled using the mixing means such as the first mixing valve 37 and the second mixing valve 38, the hot water storage tank 40, the heat pump cycles 10, 20 and the outlet pipe 52 are switched to the hot water supply temperature. Can be done without variation.
[0013]
 Next, start-up control in the hot water supply operation mode of the heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment will be described.
 A sufficient amount of heat radiation cannot be obtained by the hot water heat exchangers 12 and 22 for a predetermined time from the start of the compressors 11 and 21. Accordingly, the opening of the faucet 39 is detected by the flow rate sensor 30A, and the first heat pump cycle 10 and the second heat pump cycle 20 start operation, and at the same time, the hot water in the hot water storage tank 40 is supplied from the upper hot water discharge pipe 51. Lead to one mixing valve 37. At this time, the temperature of the temperature sensor 30E and the temperature sensor 40A is detected, and the mixing ratio in the first mixing valve 37 is controlled so that the temperature detected by the temperature sensor 30F becomes the set temperature. At the start of operation, since the water temperature from the hot water heat exchangers 12 and 22 is low, a large amount of hot water flows from the hot water storage tank 40, and then the first mixing valve 37 increases as the water temperature from the hot water heat exchangers 12 and 22 increases. Thus, the hot water from the hot water heat exchangers 12 and 22 is preferentially discharged, and the hot water from the hot water storage tank 40 is reduced. Then, when the water temperature from the hot water supply heat exchangers 12 and 22 has sufficiently increased, the hot water from the hot water storage tank 40 is stopped.
[0014]
 Next, a hot water supply operation mode when the hot water supply load of the heat pump hot water supply apparatus according to this embodiment is small will be described.
 In the hot water supply operation mode when the hot water supply load is small, the second heat pump cycle 20 including the bath heat exchanger 29 is not operated. Other operations are the same as those in the normal hot water supply operation mode, and start-up control of the hot water supply operation mode is also performed. In this case, it is preferable to close the control valve 35 and prevent water from entering the water pipe 22A.
 In the present embodiment, the case of two heat pump cycles is shown, but when three or more heat pump cycles are provided, the heat exchanger for bath is similar to the hot water supply operation mode when the hot water supply load is small. It is preferable that the second heat pump cycle 20 provided with 29 is put on standby for bath heating operation.
[0015]
 Next, the hot water storage operation mode of the heat pump hot water supply apparatus according to this embodiment will be described.
 In the hot water storage operation mode, the first heat pump cycle 10 and the second heat pump cycle 20 are operated. When not operating all of the plurality of heat pump cycles, it is preferable that the second heat pump cycle 20 including the bath heat exchanger 29 is not operated and is kept on standby for a bath heating operation.
 In the hot water storage operation mode, the control valve 45 is opened and the circulation pump 43 is operated.
 By operating the circulation pump 43, cold water is led out from the bottom pipe 42 of the hot water storage tank 40, branched and supplied to the water pipe 12 A of the hot water supply heat exchanger 12 and the water pipe 22 A of the hot water supply heat exchanger 22, respectively. Led. The hot water heated by the hot water supply heat exchanger 12 and the hot water supply heat exchanger 22 is returned to the upper part of the hot water storage tank 40 from the upper circulation pipe 44. Capacity control in the compressors 11 and 21 is performed by the temperature sensor 40E at the inlet temperature of the hot water supply heat exchangers 12 and 22, the temperature sensor 30E at the outlet temperature of the hot water supply heat exchangers 12 and 22, and the flow rate sensor 30H for circulation. It is controlled by the flow rate and temperature sensors 10B, 10D, 10E, 20B, and 20D. The amount of hot water stored in the hot water storage tank 40 is detected by the temperature sensors 40B, 40C, 40D. When the amount of hot water stored in the hot water storage tank 40 is detected to be below a predetermined value, the hot water storage operation is started. When it is detected that the temperature exceeds the predetermined value, the hot water storage operation is stopped.
 In addition, the circulation path having the circulation pipe 44 and the control valve 45 is omitted, and the first mixing valve 37 is used to connect the outlet side pipe of the hot water supply heat exchanger 12 and the hot water supply heat exchanger 22 and the upper hot water supply pipe 51. The hot water heated by the hot water supply heat exchanger 12 and the hot water supply heat exchanger 22 may be circulated so as to return to the upper part of the hot water storage tank 40. In this case, the amount of hot water stored in the hot water storage tank 40 can be controlled by the first mixing valve 37, and the mixing path is shared with the hot water circulation path, so that no dedicated hot water circulation path is required, and the configuration is simple. It can be stored at low cost.
[0016]
 Next, the bathtub heating operation mode of the heat pump water heater according to the present embodiment will be described.
 In the bathtub heating operation mode, the second heat pump cycle 20 including the bath heat exchanger 29 is operated, and the control valve 26 is opened. Moreover, it is preferable to close the control valve 35 that prevents water from entering the water pipe 22A.
 The refrigerant compressed by the compressor 21 flows through the bypass circuit 25, dissipates heat in the bath heat exchanger 29, is decompressed by the expansion valve 23, absorbs heat in the evaporator 24, and enters the compressor 21 in a gas state. Inhaled.
 On the other hand, the circulation pump 61 is operated, the bathtub water in the bathtub 60 is guided to the water pipe 29 A via the bathtub circulation pipe 62, and the bathtub water heated by the water pipe 29 A is returned into the bathtub 60.
 In the capacity control in the compressor 21 and the opening degree control in the expansion valve 23, the temperature sensors 20F, 60B, 60C, 20B, and 20D are set so that the temperature detected by the temperature sensor 60C approaches the hot water temperature set by the remote controller 81. , 20F, 10E. The circulation amount in the circulation pump 61 is controlled by the flow sensor 60A. In order to detect the temperature in the bathtub 60, the bath heat exchanger 29 is bypassed by switching the three-way valve 64, and the bathtub water is circulated by the circulation pump 61, the bypass pipe 63, and the bathtub 60, and the temperature sensor 60C is passed through. To detect.
 On the other hand, when hot water is added to the bathtub 60 or when the bathtub 60 is filled with water from an empty state, the hot water supply valve 72 is opened and controlled in the same manner as in the hot water supply operation mode, and the hot water supply pipe 71 is used for the bathtub. Hot water is supplied to the bathtub 60 via the circulation pipe 62.
[0017]
 Next, the defrosting operation mode of the heat pump water heater according to the present embodiment will be described.
 The defrosting operation in the first heat pump cycle 10 is performed by opening the control valve 16, opening the expansion valve 13, and stopping the operation of the fan 17.
 The refrigerant compressed by the compressor 11 flows through the bypass circuit 15, dissipates heat in the evaporator 14, and is sucked into the compressor 21 in a gas state. In this way, the evaporator 14 can be defrosted by dissipating the refrigerant in the evaporator 14 for a predetermined time. The detection of frost formation is performed by the temperature sensor 10D and the temperature sensor 10E.
 The defrosting operation in the second heat pump cycle 20 is performed by opening the control valve 26, opening the expansion valve 23, and stopping the operation of the fan 27.
 The refrigerant compressed by the compressor 21 flows through the bypass circuit 25, dissipates heat in the evaporator 24, and is sucked into the compressor 21 in a gas state. In this way, the evaporator 24 can be defrosted by dissipating the refrigerant in the evaporator 24 for a predetermined time. The detection of frost formation is performed by the temperature sensor 20D and the temperature sensor 10E.
[0018]
 FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a heat pump water heater according to another embodiment of the present invention.
 In the heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment, in the second heat pump cycle 20, the hot water supply heat exchanger 22 and the bath heat exchanger 29 are provided in parallel. Further, a control valve 26A for controlling the refrigerant inflow to the hot water supply heat exchanger 22 is added.
 That is, the second heat pump cycle 20 is configured by connecting the compressor 21, the control valve 26A, the hot water heat exchanger 22, the expansion valve 23, and the evaporator 24 in order by piping. The second heat pump cycle 20 includes a bypass circuit 25 that bypasses the hot water heat exchanger 22, and the bypass circuit 25 is provided with a control valve 26 and a bath heat exchanger 29.
 In the normal hot water supply operation mode in the present embodiment, the refrigerant compressed by the compressor 21 radiates heat by the hot water supply heat exchanger 22, is depressurized by the expansion valve 23, absorbs heat by the evaporator 24, and is in a gas state. Is sucked into the compressor 21. At this time, since the control valve 26 is closed and no refrigerant flows through the bypass circuit 25, no refrigerant flows through the bath heat exchanger 29.
 In the bathtub heating operation mode in this embodiment, the control valve 26 is opened and the control valve 26A is closed. Moreover, it is preferable to close the control valve 35 that prevents water from entering the water pipe 22A. The refrigerant compressed by the compressor 21 flows through the bypass circuit 25, dissipates heat in the bath heat exchanger 29, is decompressed by the expansion valve 23, absorbs heat in the evaporator 24, and enters the compressor 21 in a gas state. Inhaled.
 When simultaneous operation of hot water supply and bathtub heating is performed in the heat pump cycle 20, the control valves 26 and 26A are opened, and the refrigerant is supplied to both the hot water supply heat exchanger 22 and the bath heat exchanger 29.
 According to this embodiment, compared with the case where the hot water supply heat exchanger 22 and the bath heat exchanger 29 are provided in series, the bath heat exchanger 29 has the same temperature as the hot water supply heat exchanger 22. Since a high-temperature refrigerant can be supplied, the COP during simultaneous operation can be increased.
 Other operations and functions are the same as those in FIG.
[0019]
 In the above embodiment, carbon dioxide is used as the refrigerant. However, other refrigerants such as R410A refrigerant and HC refrigerant may be used as the refrigerant.
 Moreover, although the said Example demonstrated using the heat pump hot-water supply apparatus provided with the 1st heat pump cycle 10 and the 2nd heat pump cycle 20, you may use three or more heat pump cycles.
 In the above embodiment, the hot water from the hot water supply heat exchanger 12 and the hot water from the hot water supply heat exchanger 22 are combined and discharged from the faucet 39 or the like, but the hot water from each hot water supply heat exchanger is separately supplied. It can also be configured to take out hot water. At this time, if the heat pump cycle is operated under different conditions, two-temperature hot water can be discharged.
 Moreover, in the said Example, it is still more preferable to provide the 2nd heat pump cycle 20 provided with the heat exchanger 29 for baths with the control valve which prevents the refrigerant | coolant inflow to the heat exchanger 22 for hot water supply.
 Moreover, in the said Example, although the 2nd heat pump cycle 20 provided with the heat exchanger 29 for baths demonstrated the case where the heat exchanger 22 for hot water supply and the heat exchanger 29 for baths were selectively utilized, It is also possible to perform an operation using the hot water supply heat exchanger 22 and the bath heat exchanger 29 simultaneously.
 The first heat pump cycle 10 may also be provided with a bath heat exchanger 29 so as to have the same configuration as the second heat pump cycle 20, and as a use side heat exchanger other than the bath heat exchanger 29. Also good.
 Moreover, the heat exchanger 29 for baths in the above description can also be used as a heat exchanger for heating such as floor heating and hot air equipment.
[0020]
【The invention's effect】
 The present invention is an instantaneous hot water supply device using a heat pump cycle, and hot water from a hot water storage tank is discharged immediately after the start of hot water supply, so that hot water of a predetermined temperature can be immediately supplied at the start of hot water supply.
 Moreover, since the hot water supply from the heat pump cycle is mainly performed after the water temperature from the heat pump cycle reaches a predetermined temperature, an efficient heat pump operation can be performed, and the hot water storage tank can be prevented from running out.
 In addition, since the heat pump cycle is activated simultaneously with the start of activation, the water temperature of the heat pump cycle reaches around a predetermined temperature in a short time. Therefore, the amount of outflow from the hot water storage tank can be suppressed to a low level, so that the hot water storage tank can be prevented from running out.
 Moreover, since the hot water temperature is controlled using the mixing means, the hot water storage tank, the heat pump cycle, and the water supply pipe can be switched without fluctuations in the hot water supply temperature.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a heat pump water heater according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a heat pump water heater according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
 10 First heat pump cycle
 11 Compressor
 12 Heat exchanger for hot water supply
 13 Expansion valve
 14 Evaporator
 20 Second heat pump cycle
 21 Compressor
 22 Heat exchanger for hot water supply
 23 Expansion valve
 24 Evaporator
 29 Heat exchanger for bath
 37 First mixing valve
 38 Second mixing valve

Claims

A heat pump cycle in which a compressor, a hot water supply heat exchanger, an expansion valve, and an evaporator are connected by piping, a hot water storage tank, hot water heated by the hot water supply heat exchanger, and hot water from the hot water storage tank are mixed. A heat pump hot water supply apparatus comprising a mixing means, wherein at least when hot water supply operation is started, hot water from the hot water storage tank is discharged by the mixing means, and the hot water temperature from the hot water storage tank becomes a predetermined temperature or lower. , it said by mixing means to reduce the amount of hot water from the hot water storage tank, or heat pump water heater characterized that you stopped.

When the water temperature from the hot water supply heat exchanger reaches a predetermined temperature, the mixing means causes the hot water from the hot water supply heat exchanger to be discharged prior to the hot water from the hot water storage tank. The heat pump hot-water supply apparatus of Claim 1.

The heat pump hot-water supply apparatus according to claim 1, wherein a hot water temperature from the hot water supply heat exchanger is set lower than a hot water temperature from the hot water storage tank.

The heat pump hot water supply apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the heat pump cycle is started when the hot water supply operation is started.

The heat pump hot water supply apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the operation of the heat pump cycle is controlled in accordance with a remaining hot water amount in the hot water storage tank.

The heat pump hot water supply apparatus according to any one of claims 1 to 5 , wherein a hot water supply load is detected and operation of the heat pump cycle is controlled according to the detected hot water supply load.

The heat pump hot water supply apparatus according to claim 6 , wherein the hot water supply load is set by a hot water target temperature, an incoming water temperature, and a hot water supply flow rate.

The heat pump hot water supply apparatus according to any one of claims 1 to 7 , wherein hot water is stored in the hot water storage tank by the heat pump cycle.

The heat pump hot water supply apparatus according to claim 8 , wherein hot water storage in the hot water storage tank is performed by the heat pump cycle through the mixing means.

A second mixing means for mixing hot water from the mixing means and cold water from a water pipe or the like is provided, and a mixing amount of the hot water and cold water from the mixing means is controlled by the second mixing means. The heat pump hot-water supply apparatus in any one of Claims 1-9.

The heat pump hot water supply apparatus according to claim 10 , wherein the temperature of hot water from the mixing means is set to a predetermined temperature or higher and is controlled to a predetermined temperature by the second mixing means.