JP5181828B2 - Heat pump water heater - Google Patents
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Description
本発明は、ヒートポンプを用いて沸き上げた温水を貯湯して用いるヒートポンプ給湯機に関するものである。 The present invention relates to a heat pump water heater that uses hot water boiled using a heat pump.
従来、この種のヒートポンプ給湯機は、図6に示すような構造を有していた(例えば、特許文献1参照)。図6は、上記特許文献1に開示されたヒートポンプ給湯機の回路構成図である。
Conventionally, this type of heat pump water heater has a structure as shown in FIG. 6 (see, for example, Patent Document 1). FIG. 6 is a circuit configuration diagram of the heat pump water heater disclosed in
図6において、従来のヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプユニット41と、貯湯ユニット42からなり、ヒートポンプユニット41は、圧縮機1と、放熱器2と、膨張弁3と、蒸発器4を備え、これらはこの順で環状に構成され、ヒートポンプサイクル5を形成している。
In FIG. 6, the conventional heat pump water heater includes a
また、貯湯ユニット42は、貯湯タンク31と、循環ポンプ32と、三方弁33と、貯湯タンク31の下部から循環ポンプ32、放熱器2、三方弁33を経て貯湯タンク31の上部または下部へ還流する沸き上げ回路36を構成している。また、34は給湯混合弁、35は沸き上げ温度センサーであり、給湯混合弁34は、供給水配管38と貯湯タンク31からの給湯配管39の混合部に設けられ、沸き上げ温度センサー35は放熱器2の水側出口配管上に配管の外側から接触するように備えられている。
The hot
以上のように構成された従来のヒートポンプ給湯機について、以下にその動作を説明する。 The operation of the conventional heat pump water heater configured as described above will be described below.
沸き上げ運転を開始すると、圧縮機1と循環ポンプ32は、適宜始動して、圧縮機1はヒートポンプサイクル5内に冷媒を循環させ、循環ポンプ32は、沸き上げ回路36内に水を循環させる。
When the boiling operation is started, the
ヒートポンプサイクル5においては、冷媒は、圧縮機1において高温高圧にされた後に放熱器2に供給され、水と熱交換を行って放熱した後に膨張弁3で減圧されて低温低圧となり、蒸発器4において大気より受熱して再び圧縮機1に供給される。
In the
一方、沸き上げ回路36においては、水は、循環ポンプ32によって貯湯タンク31下部から放熱器2に供給され、高温の冷媒と熱交換を行って冷水を温水に沸き上げるが、放熱器2の出口における沸き上げ温度によって、貯湯タンク31上部と下部のいずれかに連通する流路を三方弁33により選択して貯湯タンク31に還流する。三方弁33は、沸き上げ運転開始直後や、除霜運転終了直後など、目標沸き上げ温度に対して沸き上げ温度が一定温度差以上低い中温水を生成している間は、貯湯タンク31の下部に還流する流路を選択し、目標沸き上げ温度に対して沸き上げ温度が一定温度差以内になると、貯湯タンク31の上部に還流する流路を選択するように切り換える。
On the other hand, in the
上記のように三方弁33を動作させることにより、中温水を貯湯タンク31の下部に還流することによる上部の温水温度の低下を抑制して、沸き上げ完了時点において貯湯タンク31内に蓄熱される熱量がより大きくなるように作用している。
By operating the three-
ところが、中温水を、貯湯タンク31の下部へ還流すると、貯湯タンク31の下部の冷
水温度が上昇するため、放熱器2へ供給される沸き上げ供給水温度が上昇し、ヒートポンプサイクル5による沸き上げ運転時のエネルギー効率が低下してしまう。したがって、沸き上げ運転におけるエネルギー効率向上の観点から考えれば、上記のように生成した中温水を貯湯タンク31の下部に還流することは良策ではなく、高温の温水による蓄熱が必要な場合にのみ、沸き上げ運転において生成する中温水を貯湯タンク31下部に還流するのが合理的である。
しかしながら、従来のヒートポンプ給湯機における三方弁33などの流路切り換え手段は、高温の温水による蓄熱の必要性に関わらず生成した中温水を貯湯タンク31下部に還流していたため、沸き上げ運転や除霜運転を行うたびに、沸き上げ供給水温度が上昇し、ヒートポンプサイクル5による沸き上げ運転時のエネルギー効率が低下するという問題点を有していた。
However, since the flow path switching means such as the three-
また、上記特許文献1に記載されたヒートポンプ給湯機は、目標沸き上げ温度に対して沸き上げ温度が一定温度差以上の場合には、生成した中温水はバイパス回路を経て再び放熱器へ供給されるため、上記のような課題を有しない。しかしながら、一度バイパス回路を経て再び放熱器へ供給される中温水を沸き上げる場合のエネルギー効率は極めて低く、沸き上げ運転に消費する電力量が増大するという課題があった。
Further, in the heat pump water heater described in
本発明は、上記の課題を解決するものであり、高温の温水による蓄熱の必要性がない時間帯には、生成する中温水を貯湯タンク31の下部に還流したり再び放熱器へ供給したりすることなく上部に還流することによって、沸き上げ供給水温度の上昇を抑制し、高いエネルギー効率で沸き上げ運転を行うことができるヒートポンプ給湯機を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problem, and in a time zone when there is no need for heat storage with high-temperature hot water, the generated medium-temperature water is returned to the lower part of the hot
上記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ給湯機は、少なくとも、圧縮機、放熱器を備えて冷媒が循環するヒートポンプサイクルと、前記放熱器において冷媒により加熱された被加熱流体を貯湯する貯湯タンクと、前記被加熱流体を前記放熱器を経て前記貯湯タンクへ還流させる循環ポンプと、前記放熱器と前記貯湯タンクの略上部を連通する上側流路と、前記放熱器と前記貯湯タンクの略下部を連通する下側流路と、前記上側流路と前記下側流路のいずれか1つを選択して流路を切り換える流路切り換え手段と、前記放熱器で沸き上げられた被加熱流体の沸き上げ温度を検知する沸き上げ温度検知手段と、制御手段とを備え、前記制御手段は、昼間時間帯においては、目標沸き上げ温度と前記沸き上げ温度検知手段が検知した沸き上げ温度との温度差が、予め定められた第1の所定値以内になると、前記流路切り換え手段が前記上側流路を選択するように切り換えるとともに、深夜時間帯においては、前記目標沸き上げ温度と前記沸き上げ温度検知手段が検知した沸き上げ温度との温度差が、前記第1の所定値よりも温度差の小さい第2の所定値以内になると、前記流路切り換え手段が前記上側流路を選択するように切り換えるもので、高温の温水による蓄熱の必要性がない時間帯においては、貯湯タンク略上部に連通する上側流路を選択して中温水を貯湯タンクの上側に還流することによって、貯湯タンク略下部冷水温度の上昇を抑制し、必要な時間帯には大きな熱量を貯湯タンクに蓄熱し、かつ沸き上げ運転回数や除霜運転回数が増加しても、沸き上げ供給水温度を低く維持して、高いエネルギー効率で運転することができるという効果を奏する。 In order to solve the above-described conventional problems, a heat pump water heater of the present invention includes at least a heat pump cycle including a compressor and a radiator to circulate the refrigerant, and a heated fluid heated by the refrigerant in the radiator. A hot water storage tank, a circulation pump for returning the heated fluid to the hot water storage tank through the radiator, an upper flow path communicating the heat radiator and a substantially upper portion of the hot water storage tank, the radiator and the hot water storage tank a lower channel and the flow channel switching means for switching the pre-SL upper channel the selected one of the lower flow path flow path communicating the substantially lower portion of were boiled in the radiator A boiling temperature detection means for detecting the boiling temperature of the fluid to be heated and a control means are provided. The control means detects the target boiling temperature and the boiling temperature detection means in the daytime period. When the temperature difference from the boiling temperature falls within a predetermined first predetermined value, the flow path switching means switches so as to select the upper flow path, and in the midnight time zone, the target boiling is When the temperature difference between the temperature and the boiling temperature detected by the boiling temperature detecting means is within a second predetermined value that is smaller than the first predetermined value, the flow path switching means is configured to cause the upper flow to change. In the time zone when there is no need for heat storage with hot hot water, the upper flow path communicating with the upper part of the hot water tank is selected to return the intermediate hot water to the upper side of the hot water tank. This suppresses the rise in the temperature of the chilled water in the lower part of the hot water storage tank, stores a large amount of heat in the hot water storage tank during the required time, and increases the number of times of boiling and defrosting operations. While maintaining a low degree, an effect that can be operated with high energy efficiency.
本発明のヒートポンプ給湯機は、時間帯によって貯湯タンクの略上部と略下部のいずれ
に中温水を還流するかを適切に選択することによって、必要な時間帯には大きな熱量を貯湯タンクに蓄熱し、かつ高いエネルギー効率で沸き上げ運転を行うことができるという効果を得ることができる。
The heat pump water heater of the present invention stores a large amount of heat in the hot water storage tank in the required time zone by appropriately selecting whether the warm water is to be recirculated to the upper part or the lower part of the hot water storage tank depending on the time period. In addition, it is possible to obtain the effect that the boiling operation can be performed with high energy efficiency.
第1の発明は、少なくとも、圧縮機、放熱器を備えて冷媒が循環するヒートポンプサイクルと、前記放熱器において冷媒により加熱された被加熱流体を貯湯する貯湯タンクと、前記被加熱流体を前記放熱器を経て前記貯湯タンクへ還流させる循環ポンプと、前記放熱器と前記貯湯タンクの略上部を連通する上側流路と、前記放熱器と前記貯湯タンクの略下部を連通する下側流路と、前記上側流路と前記下側流路のいずれか1つを選択して流路を切り換える流路切り換え手段と、前記放熱器で沸き上げられた被加熱流体の沸き上げ温度を検知する沸き上げ温度検知手段と、制御手段とを備え、前記制御手段は、昼間時間帯においては、目標沸き上げ温度と前記沸き上げ温度検知手段が検知した沸き上げ温度との温度差が、予め定められた第1の所定値以内になると、前記流路切り換え手段が前記上側流路を選択するように切り換えるとともに、深夜時間帯においては、前記目標沸き上げ温度と前記沸き上げ温度検知手段が検知した沸き上げ温度との温度差が、前記第1の所定値よりも温度差の小さい第2の所定値以内になると、前記流路切り換え手段が前記上側流路を選択するように切り換えるものである。 The first invention includes at least a heat pump cycle that includes a compressor and a radiator to circulate the refrigerant, a hot water storage tank that stores a heated fluid heated by the refrigerant in the radiator, and radiates the heated fluid to the heat. A circulation pump that recirculates to the hot water storage tank through a heater, an upper flow path that communicates the heat radiator and a substantially upper portion of the hot water storage tank, a lower flow path that communicates the heat radiator and a substantially lower portion of the hot water storage tank , a flow passage switching means for switching the flow path by selecting one of the previous SL upper channel and the lower channel, boiling detects the boiling temperature of the heated fluid is boiled by the heat radiator A temperature detecting means; and a control means, wherein the control means has a predetermined temperature difference between a target boiling temperature and a boiling temperature detected by the boiling temperature detecting means in a daytime period. 1's When it is within a certain value, the flow path switching means switches so as to select the upper flow path, and in the midnight time zone, the temperature of the target boiling temperature and the boiling temperature detected by the boiling temperature detection means When the difference falls within a second predetermined value having a temperature difference smaller than the first predetermined value, the flow path switching means switches so as to select the upper flow path .
これにより、高温の温水による蓄熱の必要性がない時間帯においては、貯湯タンク略上部に連通する上側流路を選択して中温水を貯湯タンクの上側に還流することによって、貯湯タンク略下部冷水温度の上昇を抑制し、必要な時間帯には大きな熱量を貯湯タンクに蓄熱し、かつ沸き上げ運転回数や除霜運転回数が増加しても、沸き上げ供給水温度を低く維持して、高いエネルギー効率で運転することができるという効果を奏する。 Thus, in a time zone when there is no need for heat storage with hot hot water, the upper flow path communicating with the upper part of the hot water storage tank is selected to return the intermediate hot water to the upper side of the hot water storage tank. Suppresses the rise in temperature, stores a large amount of heat in the hot water storage tank in the required time zone, and keeps the boiling water supply temperature low even if the number of times of boiling operation and defrosting operation increases. There is an effect that it is possible to drive with energy efficiency.
また、給湯負荷の発生に伴う沸き上げ運転回数が多い昼間時間帯には、貯湯タンク略上部に中温水を還流して沸き上げ供給水温度の上昇を抑制し、高いエネルギー効率で運転することができる。 In addition, during the daytime hours when the number of heating operations associated with the hot water supply load is high, it is possible to recirculate the medium temperature water to the upper part of the hot water storage tank to suppress the increase in the temperature of the boiling water supply, and to operate with high energy efficiency. it can.
また、深夜時間帯においては生成した中温水を貯湯タンク略下部に還流して深夜沸き上げ完了時に貯湯タンクに蓄熱される熱量を大きくしながらも、高いエネルギー効率で沸き上げ運転を行うことができる。 In addition, during the midnight hours, the generated intermediate temperature water is returned to the lower part of the hot water storage tank so that the amount of heat stored in the hot water storage tank can be increased at the completion of midnight boiling, and the boiling operation can be performed with high energy efficiency. .
第2の発明は、特に、第1の発明の流路切り換え手段は、昼間時間帯においては、圧縮機の始動時に上側流路を選択するもので、昼間時間帯においては、圧縮機始動後、ヒートポンプサイクルの立ち上がり運転の過程などにおいて生成する中温水を貯湯タンク上部に還流して、沸き上げ運転時の沸き上げ供給水温度の上昇を抑制し、高いエネルギー効率で沸き上げ運転を行うことができる。 In the second aspect of the invention, in particular, the flow path switching means of the first aspect of the invention selects the upper flow path at the time of starting the compressor in the daytime period, and in the daytime period, after the compressor is started, The medium temperature water generated in the process of starting up the heat pump cycle is returned to the upper part of the hot water storage tank to suppress the rise in the temperature of the boiling water supply during the boiling operation, and the boiling operation can be performed with high energy efficiency. .
第3の発明は、特に、第1の発明の流路切り換え手段は、昼間時間帯においては、循環ポンプ始動時に上側流路を選択するもので、昼間時間帯においては、沸き上げポンプ始動後、沸き上げ回路を循環する水の流量が過多である立ち上がり過程などにおいて生成する中温水を貯湯タンク上部に還流して、沸き上げ運転時の沸き上げ供給水温度の上昇を抑制し、高いエネルギー効率で沸き上げ運転を行うことができる。 In the third aspect of the invention, in particular, the flow path switching means of the first aspect of the invention selects the upper flow path at the start of the circulation pump in the daytime period, and in the daytime period, after the boiling pump is started, The medium-temperature water generated during the startup process where the flow rate of water circulating in the boiling circuit is excessive is returned to the upper part of the hot water storage tank to suppress the rise in the temperature of the heated boiling water during the boiling operation. A boiling operation can be performed.
第4の発明は、特に、第1〜3のいずれか一つの発明のヒートポンプサイクルの冷媒として、高圧側で超臨界状態になり得る冷媒を用いるもので、冷媒を超臨界状態にして出湯温度90℃に到達するような高温での沸き上げ運転時に生成する中温水を貯湯タンク上部に還流して沸き上げ運転時の沸き上げ供給水温度の上昇を抑制し、高いエネルギー効率で沸き上げ運転を行うことができる。 In the fourth invention, in particular, a refrigerant that can be in a supercritical state on the high pressure side is used as the refrigerant of the heat pump cycle of any one of the first to third inventions. Medium-temperature water generated during boiling operation at a high temperature that reaches ℃ is recirculated to the upper part of the hot water storage tank to suppress the rise in the boiling water supply temperature during boiling operation and perform boiling operation with high energy efficiency be able to.
第5の発明は、特に、第4の発明のヒートポンプサイクルの冷媒として、二酸化炭素を用いるもので、冷媒の発火や爆発の危険性なく、高いエネルギー効率で沸き上げ運転を行うことができる。 In particular, the fifth invention uses carbon dioxide as the refrigerant of the heat pump cycle of the fourth invention, and can perform a boiling operation with high energy efficiency without risk of ignition or explosion of the refrigerant.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の構成図、図2は、同ヒートポンプ給湯機の三方弁の選択する流路を決定する方法を示すフローチャートである。尚、上記従来のヒートポンプ給湯機と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a heat pump water heater in the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart showing a method for determining a flow path to be selected by a three-way valve of the heat pump water heater. In addition, about the same part as the said conventional heat pump water heater, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
まず、図1に基づいて、本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の構成について述べる。 First, based on FIG. 1, the structure of the heat pump water heater in this Embodiment is described.
本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプユニット21と、貯湯ユニット22から構成され、ヒートポンプユニット21は、圧縮機1と、放熱器2と、膨張弁3と、蒸発器4とを備え、これらはこの順で環状に構成され、ヒートポンプサイクル5を形成している。
The heat pump water heater in the present embodiment includes a
貯湯ユニット22は、放熱器2において冷媒の冷却熱によって沸き上げられた被加熱流体を貯湯する貯湯タンク11と、循環ポンプ12と、三方弁13と、三方弁制御手段14と、三方弁13を経て貯湯タンク11の上部または下部へ還流する沸き上げ回路16を備えている。
The hot
三方弁13は、貯湯タンク11の上側と連通する上側流路16aと、貯湯タンク11の下側と連通する下側流路16bを切り換える流路切り換え手段の役目を果たすものである。
The three-
14は、三方弁制御手段、15は、沸き上げ温度検知手段となる沸き上げ温度センサーである。
次に、上記のように構成された本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の動作および作用について述べる。沸き上げ運転を開始すると、圧縮機1、循環ポンプ12が始動し、ヒートポンプサイクル5を冷媒が、沸き上げ回路16を水がそれぞれ循環して、放熱器2において、冷媒から水に熱エネルギーを伝達して温水を生成する。沸き上げ運転開始直後、三方弁13は、貯湯タンク11下部に連通する下側流路16bを選択しているが、沸き上げ温度センサー15によって検知された沸き上げ温度が、予め定められた温度より高くなると、三方弁制御手段14は、三方弁13を切り換えて貯湯タンク11上部に連通する上側流路16aを選択する。
Next, the operation and action of the heat pump water heater in the present embodiment configured as described above will be described. When the boiling operation is started, the
この三方弁13が選択する流路を決定する三方弁制御手段14のフローチャートを図2に示す。図2に示すように、運転開始後、三方弁13は、貯湯タンク11の下部に連通する下側流路16bを選択するように切り換えられ、さらに、現在時刻が昼間時間帯であるか深夜時間帯であるかを確認する。
A flowchart of the three-way valve control means 14 for determining the flow path selected by the three-
現在時刻が、昼間時間帯であれば、沸き上げ温度センサー15によって検知された沸き上げ温度と目標沸き上げ温度の差が、第1の所定値(例えば、45deg)以下(例えば
、目標沸き上げ温度が70℃であれば沸き上げ温度25℃以上)であるか否かを判断し、温度差が45℃であれば、三方弁制御手段14は三方弁13を貯湯タンク11上部に連通する上側流路16aに切り換える。一方、現在時刻が深夜時間帯であれば、沸き上げ温度センサー15によって検知された沸き上げ温度と目標沸き上げ温度の差が、第2の所定値(例えば、15deg)以下(例えば、目標沸き上げ温度が70℃であれば沸き上げ温度55℃以上)になると三方弁制御手段14は三方弁13を貯湯タンク11上部に連通する上側流路16aに切り換える。
If the current time is daytime, the difference between the boiling temperature detected by the boiling
上記のように、三方弁13を制御して動作させることによって、昼間時間帯においては、目標沸き上げ温度に対して温度差が45deg以内である中温水は、貯湯タンク11上部に還流されるために、貯湯タンク11下部の冷水温度の上昇が抑制され、放熱器2に供給される沸き上げ供給水温度の上昇を抑制して、ヒートポンプサイクル5による沸き上げ運転時のエネルギー効率を向上させる。
As described above, by operating
一方、深夜時間帯においては、沸き上げ温度が目標沸き上げ温度に対して温度差が15deg以上である中温水は、貯湯タンク11下部に還流され、貯湯タンク11上部の温水の温度低下が抑制され、深夜沸き上げ完了時における貯湯タンク11内に蓄熱される熱量を大きくすることができる。
On the other hand, in the midnight time zone, the medium temperature water whose boiling temperature is 15 deg or more with respect to the target boiling temperature is recirculated to the lower part of the hot
このようにすることによって、必要な時間帯に大きな熱量を貯湯タンク11に蓄熱し、かつ沸き上げ運転時のエネルギー効率を高くして、消費電力量を低減することができる。
By doing so, a large amount of heat can be stored in the hot
本実施の形態によれば、上記の構成により、昼間時間帯と深夜時間帯において沸き上げ温度が予め定められた温度になると貯湯タンク11の下部から上部に連通するように流路を切り換え、深夜時間帯における流路切り換え温度を昼間時間帯における流路切り換え温度よりも高くする三方弁13を備え、昼間時間帯においては沸き上げ運転開始時や除霜運転後などに生成する中温水を貯湯タンク11上部に還流し、深夜時間帯においては上記中温水を貯湯タンク11下部に還流することによって、必要な時間帯に大きな熱量を蓄熱しながらも、沸き上げ運転時に高いエネルギー効率を実現できるという効果を奏する。
According to the present embodiment, with the above configuration, when the boiling temperature reaches a predetermined temperature in the daytime and midnight hours, the flow path is switched so as to communicate from the lower part of the hot
なお、本実施の形態においては、沸き上げ運転開始後、沸き上げ温度が目標沸き上げ温度に到達するまでの間の三方弁13の動作および作用・効果について述べたが、除霜運転終了後の立ち上がり運転過程においても同様に三方弁13を動作させることによって、同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the operation, action, and effect of the three-
また、図3に示すように、貯湯タンク11上部へ連通する流路と、貯湯タンク11下部から放熱器2へ沸き上げ供給水を供給する流路にバイパスして連通する流路を三方弁13が選択するようなヒートポンプ給湯機においても、本実施の形態と同様に三方弁制御手段14により制御することによって、同様の効果を得ることができる。
As shown in FIG. 3, a three-
(実施の形態2)
図4は、本発明の第2の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の三方弁の選択する流路を決定する方法を示すフローチャートである。尚、上記従来及び第1の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a flowchart showing a method for determining a flow path to be selected by the three-way valve of the heat pump water heater in the second embodiment of the present invention. In addition, about the same part as the heat pump water heater in the said conventional and 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機は、図4に示すように、昼間時間帯と深夜時間帯において異なる制御方法により制御されるもので、他の構成は、上記第1の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機と同じである。 As shown in FIG. 4, the heat pump water heater in the present embodiment is controlled by different control methods in the daytime time zone and the midnight time zone, and the other configuration is the heat pump water heater in the first embodiment. It is the same as the machine.
図4において、昼間時間帯においては、ヒートポンプ給湯機が運転を開始し、ヒートポ
ンプサイクル5に冷媒を循環させるために圧縮機1が始動すると同時に、三方弁制御手段14によって三方弁13は、貯湯タンク11の上部に連通する上側流路16aに切り換えられる。
In FIG. 4, in the daytime period, the heat pump water heater starts operation, and the
一方、深夜時間帯においては、従来のヒートポンプ給湯機や上記第1の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機と同様に、沸き上げ温度センサー15によって検知された沸き上げ温度が、目標沸き上げ温度に対して温度差が15deg(第2の所定値)以内になると三方弁制御手段14によって、三方弁13は貯湯タンク11の上部に連通する上側流路16aに切り換えられる。
On the other hand, in the midnight time zone, as in the conventional heat pump water heater and the heat pump water heater in the first embodiment, the boiling temperature detected by the boiling
上記のように三方弁13を動作させることによって、昼間時間帯においては、圧縮機1が始動し、ヒートポンプサイクルの立ち上がり過程において生成する中温水が貯湯タンク11上部に還流されるために、貯湯タンク11下部の冷水温度の上昇が抑制され、放熱器2に供給される沸き上げ供給水温度の上昇を抑制して、ヒートポンプサイクル5による沸き上げ運転時のエネルギー効率を向上させる。
By operating the three-
一方、深夜時間帯においては、沸き上げ温度が目標沸き上げ温度に対して温度差が15deg以上である中温水は、貯湯タンク11下部に還流され、貯湯タンク11上部の温水の温度低下が抑制され、深夜沸き上げ完了時における貯湯タンク11内に蓄熱される熱量を大きくすることができる。
On the other hand, in the midnight time zone, the medium temperature water whose boiling temperature is 15 deg or more with respect to the target boiling temperature is recirculated to the lower part of the hot
このようにすることによって、必要な時間帯に大きな熱量を貯湯タンク11に蓄熱し、かつ沸き上げ運転時のエネルギー効率を高くして、消費電力量を低減することができる。
By doing so, a large amount of heat can be stored in the hot
本実施の形態によれば、上記の構成により、昼間時間帯においては、圧縮機1の始動とともに貯湯タンク11の下部から上部に連通するように流路を切り換え、深夜時間帯においては沸き上げ温度が予め定められた流路切り換え温度以上になると流路を切り換える三方弁13を備え、昼間時間帯においては沸き上げ運転開始時などに生成する中温水を貯湯タンク11上部に還流し、深夜時間帯においては、上記中温水を貯湯タンク11下部に還流することによって、必要な時間帯に大きな熱量を蓄熱しながらも、沸き上げ運転時に高いエネルギー効率を実現できるという効果を奏する。
According to the present embodiment, with the above configuration, in the daytime period, the flow path is switched so as to communicate from the lower part to the upper part of the hot
なお、上記第1の実施の形態と同様に、図3に示すように、貯湯タンク11上部へ連通する流路と、貯湯タンク11下部から放熱器2へ沸き上げ供給水を供給する流路にバイパスして連通する流路を三方弁13が選択するようなヒートポンプ給湯機においても、本実施の形態と同様に三方弁制御手段14により制御することによって、同様の効果を得ることができる。
As in the first embodiment, as shown in FIG. 3, the flow path communicates with the upper part of the hot
(実施の形態3)
図5は、本発明の第3の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の三方弁の選択する流路を決定する方法を示すフローチャートである。尚、従来及び上記実施の形態におけるヒートポンプ給湯機と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a flowchart showing a method for determining a flow path to be selected by the three-way valve of the heat pump water heater in the third embodiment of the present invention. In addition, about the same part as the heat pump water heater in the past and the said embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の三方弁13は、三方弁制御手段14によって、図5に示すようなフローチャートに従って、昼間時間帯と深夜時間帯において異なる制御方法により制御するものである。
The three-
図5において、昼間時間帯においては、ヒートポンプ給湯機が運転を開始し、沸き上げ回路16に水を循環させるために循環ポンプ12が始動すると同時に、三方弁制御手段14によって、三方弁13は、貯湯タンク11の上部に連通する上側流路16aに切り換え
られる。
In FIG. 5, in the daytime period, the heat pump water heater starts operation, and the
一方、深夜時間帯においては、従来のヒートポンプ給湯機や、上記実施の形態1に記載のヒートポンプ給湯機と同様に、沸き上げ温度センサー15によって検知された沸き上げ温度が目標沸き上げ温度に対して温度差が15deg(第2の所定値)以内になると三方弁制御手段14によって三方弁13は貯湯タンク11の上部に連通する上側流路16aに切り換えられる。
On the other hand, in the midnight time zone, the boiling temperature detected by the boiling
上記のように三方弁13を動作させることによって、昼間時間帯においては、循環ポンプ12が始動し、沸き上げ回路16およびヒートポンプサイクル5の立ち上がり過程において生成する中温水が貯湯タンク11上部に還流されるために、貯湯タンク11下部の冷水温度の上昇が抑制され、放熱器2に供給される沸き上げ供給水温度の上昇を抑制して、ヒートポンプサイクル5による沸き上げ運転時のエネルギー効率を向上させる。
By operating the three-
一方、深夜時間帯においては、沸き上げ温度が目標沸き上げ温度に対して温度差が15deg以上である中温水は、貯湯タンク11下部に還流され、貯湯タンク11上部の温水の温度低下が抑制され、深夜沸き上げ完了時における貯湯タンク11内に蓄熱される熱量を大きくすることができる。
On the other hand, in the midnight time zone, the medium temperature water whose boiling temperature is 15 deg or more with respect to the target boiling temperature is recirculated to the lower part of the hot
このようにすることによって、必要な時間帯に大きな熱量を貯湯タンク11に蓄熱し、かつ沸き上げ運転時のエネルギー効率を高くして、消費電力量を低減することができる。
By doing so, a large amount of heat can be stored in the hot
本実施の形態によれば、上記の構成により、昼間時間帯においては循環ポンプ12の始動とともに貯湯タンク11の下部から上部に連通するように流路を切り換え、深夜時間帯においては、沸き上げ温度が予め定めれらた流路切り換え温度以上になると流路を切り換える三方弁13を備え、昼間時間帯においては沸き上げ運転開始時などに生成する中温水を貯湯タンク11上部に還流し、深夜時間帯においては上記中温水を貯湯タンク11下部に還流することによって、必要な時間帯に大きな熱量を蓄熱しながらも、沸き上げ運転時に高いエネルギー効率を実現できるという効果を奏する。
According to the present embodiment, with the above configuration, the flow path is switched so as to communicate from the lower part to the upper part of the hot
なお、上記第1の実施の形態と同様に、図3に示すように、貯湯タンク11上部へ連通する流路と、貯湯タンク11下部から放熱器2へ沸き上げ供給水を供給する流路にバイパスして連通する流路を三方弁が選択するようなヒートポンプ給湯機においても、本実施の形態と同様に三方弁制御手段14により制御することによって、同様の効果を得ることができる。
As in the first embodiment, as shown in FIG. 3, the flow path communicates with the upper part of the hot
なお、ヒートポンプサイクル5の冷媒として、高圧側で超臨界状態になり得る冷媒を用いるようにすれば、冷媒を超臨界状態にして出湯温度90℃に到達するような高温での沸き上げ運転時に生成する中温水を貯湯タンク11の上部に還流して沸き上げ運転時の沸き上げ供給水温度の上昇を抑制し、高いエネルギー効率で沸き上げ運転を行うことができる。
In addition, if the refrigerant | coolant which can be in a supercritical state is used as a refrigerant | coolant of the
特に、その冷媒として、二酸化炭素を用いると、冷媒の発火や爆発の危険性なく、高いエネルギー効率で沸き上げ運転を行うことができる。 In particular, when carbon dioxide is used as the refrigerant, boiling operation can be performed with high energy efficiency without risk of ignition or explosion of the refrigerant.
以上のように本発明に係る貯湯式ヒートポンプ給湯機は、時間帯によって異なる制御方法によって貯湯タンクの略上部と略下部に連通する流路を適切に切り換える流路切り換え手段を備え、貯湯タンク内に大きな熱量を蓄熱する必要がある時間帯には貯湯タンクの略下部に生成する中温水を還流し、必要がない場合には中温水を略上部に還流することによ
って、放熱器に供給される沸き上げ供給水の温度上昇を抑制し、必要な時間帯には貯湯タンク内に大きな熱量を蓄熱することを可能としながらも、沸き上げ運転や除霜運転の回数が増加しても沸き上げ供給水温度の上昇を抑制して高いエネルギー効率で沸き上げ運転を行うことができるという効果を有し、ヒートポンプ給湯機の省エネルギー化および湯切れ防止に対して有用である。
As described above, the hot water storage type heat pump water heater according to the present invention includes the flow path switching means for appropriately switching the flow path communicating with the substantially upper part and the substantially lower part of the hot water tank by a control method that varies depending on the time zone, When the large amount of heat needs to be stored, the medium temperature water generated in the lower part of the hot water storage tank is recirculated. While suppressing the rise in temperature of the raised feed water and making it possible to store a large amount of heat in the hot water storage tank during the required time, the heated feed water can be increased even if the number of times of the boiling operation and defrosting operation increases. This has the effect of suppressing the temperature rise and performing a boiling operation with high energy efficiency, and is useful for energy saving and prevention of hot water outflow of the heat pump water heater.
1 圧縮機
2 放熱器
3 膨張弁
4 蒸発器
5 ヒートポンプサイクル
11 貯湯タンク
12 循環ポンプ
13 三方弁(流路切り換え手段)
14 三方弁制御手段
15 沸き上げ温度センサー(沸き上げ温度検知手段)
16 沸き上げ回路
16a 上側流路
16b 下側流路
21 ヒートポンプユニット
22 貯湯ユニット
DESCRIPTION OF
14 Three-way valve control means 15 Boiling temperature sensor (boiling temperature detection means)
16
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