JP5188378B2 - Heat pump water heater - Google Patents
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本発明は、ヒートポンプユニットを熱源機として用いて沸き上げた湯を貯湯タンクに貯留し、ここから所望の給湯先に湯を供給す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 stores hot water boiled using a heat pump unit as a heat source device in a hot water storage tank and supplies the hot water to a desired hot water supply destination.
熱源機で沸き上げた湯を貯湯タンクに貯留し、ここから所望の給湯先に湯を供給する給湯機では、近年、ヒーターを熱源機として用いるものに代わって、ヒーターよりも効率がよいヒートポンプユニットを熱源機として用いるものが主流になりつつあり、狭小な場所にも設置できるように貯湯タンクを小さくしたタイプのヒートポンプ給湯機も販売されるようになってきている。ただし、貯湯タンクを小さくすると、該貯湯タンクに貯留することができる湯の量が必然的に少なくなるので、給湯時に湯が不足してしまう「湯切れ」の危険性も高くなる。 In a hot water supply machine that stores hot water boiled by a heat source machine in a hot water storage tank and supplies hot water to a desired hot water supply destination, a heat pump unit that is more efficient than a heater instead of using a heater as a heat source machine in recent years A heat pump water heater of a type in which the hot water storage tank is made small so that it can be installed in a narrow space is also being sold. However, if the hot water storage tank is made smaller, the amount of hot water that can be stored in the hot water storage tank is inevitably reduced, so that the danger of “hot water shortage” that runs out of hot water during hot water supply increases.
上記の「湯切れ」を防止するために、例えば特許文献1に記載されたヒートポンプ給湯機では、貯湯タンク内の湯を給湯先に供給する給湯管路中の温水混合弁に、ヒートポンプユニットで沸き上げた湯を状況に応じて直接流せるようにしている。具体的には、ヒートポンプユニットで沸き上げた湯を貯湯タンクに供給する第1の配管、貯湯タンク内の湯を上記の温水混合弁に供給する第2の配管、および市水等の水を上記の温水混合弁に供給する第3の配管の各々に電動切換弁を設けると共に、第1の配管に設けた電動切換弁と第2および第3の配管の各々に設けた電動切換弁とを配管で接続し、各電動切換弁により流路を適宜切り換えることで、第1の配管を流れる湯を上記の温水混合弁に直接流せるようにしている。 In order to prevent the above-mentioned “running out of hot water”, for example, in the heat pump water heater described in Patent Document 1, the heat pump unit boils the hot water mixing valve in the hot water supply pipe that supplies hot water in the hot water storage tank to the hot water supply destination. The raised hot water can flow directly according to the situation. Specifically, the first pipe for supplying hot water boiled by the heat pump unit to the hot water storage tank, the second pipe for supplying hot water in the hot water storage tank to the hot water mixing valve, and water such as city water are used as described above. An electric switching valve is provided in each of the third pipes supplied to the hot water mixing valve, and an electric switching valve provided in the first pipe and an electric switching valve provided in each of the second and third pipes are piped. The hot water flowing through the first pipe is allowed to flow directly to the hot water mixing valve by appropriately switching the flow paths by the electric switching valves.
特許文献1に記載されたヒートポンプ給湯機では、「湯切れ」を防止するために3つの電動切換弁を用いるので部品点数が多くなり、製造コストを抑え難い。また多くの電動弁を状況に応じて制御するため、制御方法も複雑になってしまう。 In the heat pump water heater described in Patent Document 1, three electric switching valves are used to prevent “running out of hot water”, so that the number of parts increases and it is difficult to suppress the manufacturing cost. In addition, since many motor-operated valves are controlled according to the situation, the control method becomes complicated.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、貯湯タンクが小さくても簡単な制御の下に高い給湯能力を確保することができると共に製造コストを抑え易いヒートポンプ給湯機を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to obtain a heat pump water heater that can secure a high hot water supply capacity under simple control even when the hot water storage tank is small and that can easily suppress the manufacturing cost. And
本発明のヒートポンプ給湯機は、給水管路から供給される水を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンクから通水された水を湯に沸き上げる第1の熱交換器と、第1の熱交換器で沸き上げられた湯を貯湯タンクに供給する貯湯用配管と、貯湯タンクから通水される湯と給水管路から通水される水とを混合する混合弁と、混合弁から通水される湯水を加熱する第2の熱交換器と、第2の熱交換器で加熱された湯を給湯機先に供給する給湯用配管と、給湯用配管内の湯水の温度を検知する温度センサと、給湯先への給湯時に第2の熱交換器を動作させると共に、上記の温度センサの検知結果を用いて混合弁での湯水の混合比を制御して、給湯先への給湯温度を調整する給湯温度制御部とを有する。 The heat pump water heater of the present invention includes a hot water storage tank for storing water supplied from a water supply pipe, a first heat exchanger for boiling water passed from the hot water storage tank into hot water, and a first heat exchanger. The hot water boiled in is supplied to the hot water storage tank, the mixing valve that mixes the hot water passed from the hot water storage tank and the water passed from the water supply pipe, and the mixed valve passes the water. A second heat exchanger for heating the hot water, a hot water supply pipe for supplying hot water heated by the second heat exchanger to the hot water supply destination, a temperature sensor for detecting the temperature of the hot water in the hot water supply pipe, Hot water supply that operates the second heat exchanger at the time of hot water supply to the hot water supply destination and controls the mixing ratio of hot water at the mixing valve using the detection result of the temperature sensor to adjust the hot water supply temperature to the hot water supply destination And a temperature controller.
本発明のヒートポンプ給湯機は、貯湯タンクから混合弁に通水された湯と給水管路から混合弁に通水された水とを当該混合弁で混合した後に第2の熱交換器に通水し、該第2の熱交換器により加熱してから給湯先に給湯することができるので、貯湯タンク内の湯をそれ程消費することなく、また混合弁以外の電動切換弁を用いることなく、所定温度の湯を給湯先に供給可能である。したがって、本発明によれば、貯湯タンクが小さくても簡単な制御の下に高い給湯能力を確保することができると共に製造コストを抑え易いヒートポンプ給湯機が得られる。 The heat pump water heater of the present invention mixes the hot water passed from the hot water storage tank to the mixing valve and the water passed from the water supply pipe to the mixing valve, and then passes the water to the second heat exchanger. In addition, since the hot water can be supplied to the hot water supply destination after being heated by the second heat exchanger, the hot water in the hot water storage tank is not consumed so much, and the electric switching valve other than the mixing valve is not used. Hot water of temperature can be supplied to the hot water supply destination. Therefore, according to the present invention, even if the hot water storage tank is small, it is possible to obtain a heat pump water heater that can secure high hot water supply capacity under simple control and can easily reduce the manufacturing cost.
以下、本発明のヒートポンプ給湯機の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the heat pump water heater of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below.
図1は、本発明のヒートポンプ給湯機の一例を示す概略図である。同図に示すヒートポンプ給湯機130は、水を湯に沸き上げて所定の給湯先に給湯するものであり、ヒートポンプユニット20、タンクユニット110、およびリモートコントローラ120を備えている。以下、ヒートポンプ給湯機130の各構成要素について説明する。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a heat pump water heater of the present invention. The heat
上記のヒートポンプユニット20は、二酸化炭素等の冷媒を圧縮する圧縮機1と、放熱器に相当する熱交換器3と、膨張弁5と、蒸発器7と、これらを環状に接続する循環配管9とを有する冷凍サイクル部10、および該冷凍サイクル部10の動作を制御するヒートポンプ側制御装置15を備え、熱源機として機能する。上記の冷凍サイクル部10では、二酸化炭素等の冷媒が圧縮機1で圧縮されて高温、高圧となった後に熱交換器3で放熱し、膨張弁5で減圧され、蒸発器7で吸熱してガス状態となって圧縮機1に吸入される。熱交換器3は、後述する沸上げ用循環管路50が接続される第1の熱交換器3aと、後述する給湯管路80が接続される第2の熱交換器3bとに区分可能である。なお、ヒートポンプ側制御装置15は、後述するタンク側制御装置100により制御される。
The
一方、タンクユニット110は、貯湯タンク30、給水管路40、沸上げ用循環管路50、混合用管路60、混合弁70、給湯管路80、フロースイッチ83、温度センサ85、およびタンク側制御装置100等を有している。
On the other hand, the
上記の貯湯タンク30には、給水管路40から供給される水が貯留されると共に第1の熱交換器3aで沸き上げられた湯が貯留される。貯湯タンク30の下部には給水管路40および沸上げ用循環管路50の往き管50aが接続され、上部には沸上げ用循環管路50の戻り管50bおよび混合用管路60が接続される。当該貯湯タンク30は給水管路40からの給水により常に満水状態に保たれ、貯湯タンク30内の湯水には給水管路40から常時送水圧が付与される。なお、貯湯タンク30の外表面には、取付け高さが互いに異なる複数の温度センサ(図示せず)が設置されており、個々の温度センサはその検知結果をタンク側制御装置100に送る。
The hot
給水管路40は、市水等の水を貯湯タンク30および混合弁70に供給する管路であり、第1給水管部40aおよび第2給水管部40bを有している。第1給水管部40aは水源と貯湯タンク30の下部とを繋ぎ、第2給水管部40bは第1給水管部40aから分岐して該第1給水管部40aと混合弁70とを繋ぐ。第1給水管部40aからの第2給水管部40bの分岐箇所よりも上流側に減圧弁(図示せず)が設けられて、第1給水管部40aおよび第2給水管部40bを流れる水の水圧を所定値に減じている。また、第2給水管部40bには、該第2給水管部40b内の水の温度を検知する温度センサ(図示せず)が設けられている。給水管路40での水の流れ方向を図1中に実線の矢印Aで示してある。
The
沸上げ用循環管路50は、貯湯タンク30の下部から第1の熱交換器3aを経由して貯湯タンク30の上部に達する管路であり、往き管50aおよび戻り管50bを有している。往き管50aは貯湯タンク30の下部と第1の熱交換器3aとを繋ぎ、戻り管50bは第1の熱交換器3aと貯湯タンク30の上部とを繋ぐ。タンク側制御装置100により動作制御される循環ポンプ55が往き管50aに設けられている。ヒートポンプユニット20と循環ポンプ55とを起動させることにより、貯湯タンク30の下部の水が往き管50aに流入して第1の熱交換器3aでの熱交換により湯に沸き上げられ、その後に戻り管50bを通って貯湯タンク30の上部に戻される。戻り管50bは、第1の熱交換器3aで沸き上げられた湯を貯湯タンク30に供給する貯湯用配管として機能する。沸上げ用循環管路50での湯水の流れ方向を図1中に実線の矢印Bで示してある。
The boiling
混合用管路60は、貯湯タンク30に貯留された湯を混合弁70に通水するための管路であり、貯湯タンク30の上部と混合弁70とを繋ぐ。混合用管路60での湯水の流れ方向を図1中に実線の矢印Cで示してある。
The mixing
混合弁70には、上記の混合用管路60と第2給水管部40bとが接続されている。当該混合弁70は、タンク側制御装置100により動作制御されて、貯湯タンク30から混合用管路60を通って通水される湯と第2給水管部40bから通水される水とを所定の割合で混合し、給湯管路80に流す。
The
給湯管路80は、混合弁70から第2の熱交換器3bを経由して給湯先に達する管路であり、第1給湯管部80aおよび第2給湯管部80bを有している。第1給湯管部80aは混合弁70と第2の熱交換器3bとを繋ぎ、第2給湯管部80bは第2の熱交換器3bと給湯先とを繋ぐ。給湯管路80での第2給湯管部80bが給湯用配管として機能する。なお、上記の給湯先は、台所の給湯栓、浴槽、温水式床暖房装置等、湯を消費する所望の設備であり、図1においては、給湯先の例として1つの給湯栓150が示されている。また、図1においては、給湯管路80での湯水の流れ方向を実線の矢印Dで示してある。
The hot
フロースイッチ83は、第2給湯管部80b(給湯用配管)に設けられて、該第2給湯管部80bでの水流の有無を検知する。また、温度センサ85は、第2給湯管部80b(給湯用配管)に設けられて、該第2給湯管部80b内の湯水の温度を検知する。
The
タンク側制御装置100は、ヒートポンプ側制御装置15、リモートコントローラ120、および他の所定の構成部材に有線接続または無線接続される。図示の例では、有線接続されている。このタンク側制御装置100は、リモートコントローラ120からユーザが入力した沸上げ運転開始指令等の指令や、リモートコントローラ120からユーザが入力した沸上げ運転開始時刻、沸上げ温度、給湯温度等の運転条件に係る情報や、フロースイッチ83、温度センサ85等のセンサの検知結果等に基づいて、所定の構成部材の動作を制御する。具体的には、ヒートポンプ側制御装置15、循環ポンプ55、および混合弁70の動作を制御する。図1においては、タンク側制御装置100と各構成部材との接続関係を破線の矢印で示してある。
The tank-
タンクユニット110を構成する上述の構成部材のうち、給水管路40、沸上げ用循環管路50、および給湯管路80をそれぞれ除いた残りの構成部材は、図示を省略した外装ケースに納められている。給水管路40、沸上げ用循環管路50、および給湯管路80の各々は、その一部が外装ケースの外部にまで延在している。
Of the above-described components constituting the
リモートコントローラ120は、指令や情報等を入力するための複数の入力スイッチを有する操作部(図示せず)、ならびに液晶表示パネル等のフラットディスプレイパネルを用いて構成されて操作部から入力された指令や情報、およびタンク側制御装置100から受信した運転状況等の情報等を文字、図形、キャラクタ等で視覚表示する表示部(図示せず)を備えている。このリモートコントローラ120は、上記の操作部から入力された指令や情報等をタンク側制御装置100に送り、タンク側制御装置100から受信した運転状況等の情報を上記の表示部に表示する。リモートコントローラ120は、例えば給湯先の近傍に設置される。
The
上述の各構成部材を備えたヒートポンプ給湯機130は、給水管路40から貯湯タンク30に給水して該貯湯タンク30、沸上げ用循環管路50、混合用管路60、および給湯管路80が満水状態にされた後に、使用に供される。
The heat
例えばユーザがリモートコントローラ120から沸上げ運転開始指令を入力すると、あるいはユーザがリモートコントローラ120から入力した沸上げ開始時刻になると、タンク側制御装置100による制御の下に循環ポンプ55が起動されると共に、タンク側制御装置100からヒートポンプ側制御装置15に指令が送られ、ヒートポンプ側制御装置15による制御の下に冷凍サイクル部10が起動されて、沸上げ運転が開始される。
For example, when the user inputs a boiling operation start command from the
当該沸上げ運転は、貯湯タンク30に設けられた温度センサ(図示せず)の検知結果から所定温度の湯が貯湯タンク30に所定量貯留されたとタンク側制御装置100が判断するまで継続される。この間、貯湯タンク30の下部から沸上げ用循環管路50の往き管50aに水が流入して第1の熱交換器3aに通水され、該第1の熱交換器3aで湯に沸き上げられた後、沸上げ用循環管路50の戻り管50b(貯湯用配管)を通って貯湯タンク30の上部から貯湯タンク30に戻される。
The boiling operation is continued until the tank-
また、ユーザが給湯栓150を開け、フロースイッチ83が第2給湯管部80b(給湯用配管)での水流を検知すると、タンク側制御装置100による制御の下に給湯運転が開始される。当該給湯運転では、タンク側制御装置100による制御の下に混合弁70での混合用管路60側の弁開度および第2給水管部40b側の弁開度がそれぞれ調整されると共に、タンク側制御装置100からヒートポンプ側制御装置15に制御指令が送られて該ヒートポンプ側制御装置15により冷凍サイクル部10が起動されて、混合弁70から第2の熱交換器3bに通水された湯水が該第2の熱交換器3bにより加熱される。そして、温度センサ85の検知結果を用いて混合弁70での弁開度(湯水の混合比)と第2の熱交換器3bの沸上げ能力とがフィードバック制御されて、給湯栓150への給湯温度が調整される。
When the user opens the hot-
上述のようにして沸上げ運転および給湯運転を行うヒートポンプ給湯機130は、ヒートポンプ側制御装置15とタンク側制御装置100との制御の下での給湯動作に特徴を有しているので、以下、ヒートポンプ側制御装置15およびタンク側制御装置100それぞれの構成および制御内容について、図2および図3を参照して詳述する。
The heat
図2は、図1に示したヒートポンプ給湯機でのヒートポンプ側制御装置とタンク側制御装置とを概略的に示すブロック図である。同図に示すように、ヒートポンプ側制御装置15は送受信処理部11および制御部13を有しており、タンク側制御装置100は送受信処理部91、タイマ93、制御部95、および記憶部97を有している。
FIG. 2 is a block diagram schematically showing a heat pump side control device and a tank side control device in the heat pump water heater shown in FIG. 1. As shown in the figure, the heat pump
ヒートポンプ側制御装置15における送受信処理部11は、タンク側制御装置100からの指令の受信に係る処理、およびタンク側制御装置100への情報の送信に係る処理を行う。また、制御部13は、送受信処理部11がタンク側制御装置100から受信した指令に応じて冷凍サイクル部10(図1参照)の動作制御を行う。そのために、制御部13は、通信制御部13aおよびヒートポンプ制御部13bを有している。
The transmission /
上記の通信制御部13aは、送受信処理部11がタンク側制御装置100から指令を受信したときに該指令をヒートポンプ制御部13bに転送すると共に、送受信処理部11の動作を制御して所定の応答信号をタンク側制御装置宛に送信させる。また、ヒートポンプ制御部13bは、通信制御部13aが転送してきた指令に応じて、冷凍サイクル部10の動作制御を行う。具体的には、圧縮機1、膨張弁5、および蒸発器7の動作を制御して、第1の熱交換器3aと第2の熱交換器3b(図1参照)それぞれの起動、停止、および沸上げ能力を制御する。
When the transmission /
一方、タンク側制御装置100における送受信処理部91は、ヒートポンプ側制御装置15への指令の送信に係る処理、ヒートポンプ側制御装置15からの応答信号の受信に係る処理、リモートコントローラ120からの指令や情報の受信に係る処理、およびリモートコントローラ120への情報(例えばヒートポンプ給湯機130の運転状況等)の送信に係る処理を行う。タイマ93は、制御部95による制御の下に動作して、制御部95がヒートポンプ側制御装置15に冷凍サイクル部10の動作停止を指示してからの経過時間を計時する。
On the other hand, the transmission / reception processing unit 91 in the tank-
制御部95は、リモートコントローラ120からの指令や情報、およびフロースイッチ83や温度センサ85等のセンサの検知結果に基づいて、ヒートポンプ給湯機130(図1参照)での沸上げ運転動作および給湯運転動作を総括的に制御する。また、各センサの検知結果等に基づいてヒートポンプ給湯機130の運転状況等に係る情報を纏め、送受信処理部91の動作を制御して当該情報をリモートコントローラ120宛に送信させる。これらの制御を行うために、制御部95は、通信制御部95a、沸上げ制御部95b、および給湯温度制御部95cを有している。
Based on the command and information from the
上記の通信制御部95aは、送受信処理部91がリモートコントローラ120から沸上げ運転開始指令を受信したときに該指令を沸上げ制御部95bに転送する。また、送受信処理部91がヒートポンプ側制御装置15やリモートコントローラ120から受信した各種の情報を記憶部97に格納する。さらには、沸上げ制御部95bおよび給湯温度制御部95cの各々から情報収集し、沸上げ運転中、沸上げ運転完了、給湯温度等、ヒートポンプ給湯機130の運転状況に係る情報等を送受信処理部91の動作を制御してリモートコントローラ120宛に送信させる。
When the transmission / reception processing unit 91 receives a boiling operation start command from the
沸上げ制御部95bは、ユーザがリモートコントローラ120から入力して記憶部97に格納された沸上げ温度および沸上げ湯量に係る情報と、貯湯タンク30(図1参照)に設けられている温度センサ(図示せず)の検知結果とを用いて、沸上げ運転時にヒートポンプ側制御装置15に所定の制御指令を送ると共に循環ポンプ55(図1参照)の動作を制御する。
The boiling
また、給湯温度制御部95cは、ユーザがリモートコントローラ120から入力して記憶部97に格納された給湯温度に係る情報、フロースイッチ83の検知結果、および温度センサ85の検知結果を用いて、給湯運転時にヒートポンプ側制御装置15に所定の制御指令を送ると共に混合弁70での弁開度(湯水の混合比)を制御して、給湯栓150(図1参照)からの給湯温度を調整する。このとき、温度センサ85の検知結果を用いて冷凍サイクル部10の沸上げ能力と混合弁70での湯水の混合比とがフィードバック制御され、第2の熱交換器3bから第2給湯管部80b(図1参照)を通って給湯栓150に供給される湯の温度が上記の給湯温度に調整される。冷凍サイクル部10の動作は、ヒートポンプ側制御装置15に所定の制御指令を送ることで間接的に制御する。
The hot water supply
第2の熱交換器3bの現在の沸上げ能力がどの程度であるのかを給湯温度制御部95cが判断できるように、記憶部97には、第2の熱交換器3bが動作停止してからの経過時間と第2の熱交換器3bの沸上げ能力との対応関係を示すデータが、ヒートポンプ給湯機130のメーカにより予め格納される。必要に応じて、上記のデータには外気温度と第2の熱交換器3bの沸上げ能力との対応関係を含ませることができ、その場合には、外気温度を検知してその結果をタンク側制御装置100に伝える温度センサが所望箇所に設置される。
After the operation of the
なお、図2においては、ヒートポンプ側制御装置15とタンク側制御装置100とを繋ぐ信号線を参照符号「SL1」で示し、フロースイッチ83とタンク側制御装置100とを繋ぐ信号線を参照符号「SL2」で示し、温度センサ85とタンク側制御装置100とを繋ぐ信号線を参照符号「SL3」で示し、リモートコントローラ120とタンク側制御装置100とを繋ぐ信号線を参照符号「SL10」で示している。
In FIG. 2, a signal line connecting the heat pump-
図3は、給湯運転時にヒートポンプ側制御装置とタンク側制御装置とが行う制御の一例を概略的に示すフローチャートである。図示の例は、ヒートポンプユニット20が停止しているときに給湯運転が開始されたときのものであり、当該給湯運転時には、ヒートポンプ側制御装置15とタンク側制御装置100(図2参照)がステップS1〜S11の処理を行う。なお、給湯運転は、既に説明したように、ユーザが給湯栓150を開け、フロースイッチ83が第2給湯管部80b(図1参照)での水流を検知すると開始される。
FIG. 3 is a flowchart schematically showing an example of control performed by the heat pump side control device and the tank side control device during the hot water supply operation. The illustrated example is a case where the hot water supply operation is started when the
最初に行われるステップS1では、フロースイッチ83から水流の検知信号を受けたタンク側制御装置100の給湯温度制御部95c(図2参照)が、ヒートポンプユニット20の起動をヒートポンプ側制御装置15に指示する。このとき、給湯温度制御部95cは、記憶部97(図2参照)に格納されている給湯温度に係る情報もヒートポンプ側制御装置15に送る。上記の指令と情報とを受け取ったヒートポンプ側制御装置15は、ヒートポンプ制御部13bによりヒートポンプユニット20を起動させ、第2の熱交換器3bでの沸上げ温度が上記の給湯温度となるように冷凍サイクル部10(図1参照)の動作制御を開始する。
In step S <b> 1 performed first, the hot water supply
次いで行われるステップS2では、第2の熱交換器3bの現在の沸上げ能力のみで給湯先(給湯栓150;図1参照)に所定温度の給湯(ユーザがリモートコントローラ120(図1参照)から入力した給湯温度での給湯)が可能であるか否かを給湯温度制御部95cが判断する。このとき、給湯温度制御部95cは、タイマ93(図2参照)からその計時結果を得、該計時結果と記憶部97(図2参照)に格納されているデータ、すなわち第2の熱交換器3bが動作停止してからの経過時間と第2の熱交換器3bの沸上げ能力との対応関係を示す前述のデータとを用いて、第2の熱交換器3bの現在の沸上げ能力に関する上記の判断を行う。
Next, in step S2, which is performed, only the current boiling capacity of the
上記のステップS2で、現在の沸上げ能力のみでは給湯先への所定温度の給湯が不能であると判断されたときには後述するステップS4に進み、現在の沸上げ能力のみで給湯先への所定温度の給湯が可能であると判断されたときにはステップS3に進んで、給湯温度制御部95cが混合弁70(図1参照)を水側全開にする。
When it is determined in the above step S2 that it is impossible to supply hot water at a predetermined temperature to the hot water destination only with the current boiling capacity, the process proceeds to step S4 described later, and the predetermined temperature to the hot water destination only with the current boiling capacity. When it is determined that the hot water supply is possible, the process proceeds to step S3, where the hot water supply
通常、冷凍サイクルでの熱交換器には即応性がなく、冷凍サイクル部を起動させてから熱交換器が加熱可能な状態になるまでにはある程度の時間を要する。このため、給湯運転の開始直後に行われる上記のステップS2で肯定判断が下されるときは、前回の給湯運転が終了して間もない状態にあるか、沸上げ運転中であるか、沸上げ運転が終了して間もない状態にあると考えられる。このようなときに混合弁70から第1給湯管部80a(図1参照)に流入する湯水の温度を高くすると、ユーザが指定した給湯温度よりも高温の湯が給湯栓150から出湯してしまう危険性があるので、ステップS3では混合弁70を水側全開にし、給湯栓150からの高温の湯の出湯を防止する。
Usually, a heat exchanger in a refrigeration cycle is not responsive, and a certain amount of time is required until the heat exchanger can be heated after the refrigeration cycle unit is started. For this reason, when an affirmative determination is made in step S2 performed immediately after the start of the hot water supply operation, whether the previous hot water supply operation has been completed, whether it is in a boiling operation, It is thought that it is in a state shortly after the lifting operation is finished. In such a case, if the temperature of the hot water flowing from the mixing
一方、前述したステップS2で、現在の沸上げ能力のみでは給湯先への所定温度の給湯が不能であると判断されてステップS4に進んだときには、記憶部97に格納されている給湯温度に係る情報、および貯湯タンク30と第2給水管部40b(図1参照)の各々に設けられている温度センサ(いずれも図示せず)の検知結果を用いて、給湯温度制御部95cが混合弁70の動作を調整する。具体的には、混合弁70の弁開度を調整することで当該混合弁70での湯水の混合比を調整して、給湯栓150への給湯温度をユーザ指定の給湯温度に調整する。
On the other hand, when it is determined in step S2 described above that it is impossible to supply hot water at a predetermined temperature to the hot water supply destination only with the current boiling capacity and the process proceeds to step S4, the hot water supply temperature stored in the
ステップS5では、記憶部97に格納されている給湯温度に係る情報と温度センサ85の検知結果とを用いて給湯温度制御部95cが混合弁70の弁開度を再調整(フィードバック制御)し、第2の熱交換器3bから第2給湯管部80bに流入する湯の温度、ひいては給湯栓150への給湯温度を再調整する。前述したステップS2で否定判断が下された場合には、給湯運転の開始から時間が経過するにつれて第2の熱交換器3bの沸上げ能力が高まることから、混合弁70での混合用管路60側の弁開度は漸次小さくなり、第2給水管部40b側の弁開度は漸次大きくなる。そして、第2の熱交換器3bの現在の沸上げ能力のみで給湯栓150への所定温度の給湯が可能になると、混合弁70での貯湯タンク側の弁が閉にされ、第2給水管部40bから混合弁70に通水される水のみが第1給湯管部80aに流れて第2の熱交換器3bにより加熱されるようになる。
In step S5, the hot water supply
ステップS6では、給湯先(給湯栓150)への給湯が停止されたか否かをフロースイッチ83の検知結果に基づいて給湯温度制御部95cが判断する。給湯栓150が閉まると第2給湯管部80bでの水流がなくなるので、給湯が停止されたか否かはフロースイッチ83の検知結果に基づいて判断可能である。給水管路40(図1参照)を流れる水の温度や混合弁用管路60を流れる湯の温度は、外気温度や貯湯タンク30での残湯量によって変化し、第2の熱交換器3bの沸上げ能力も起動開始からの経過時間や給湯栓150への給湯量によって変化するため、ステップS8で給湯が停止されていないと判断されたときには上述のステップS5に戻って該ステップS5以降を繰り返し、給湯栓150への給湯温度を安定させることが好ましい。
In step S6, the hot water supply
一方、ステップS6で給湯が停止されたと判断されたときにはステップS7に進み、給湯温度制御部95cがタイマ93(図2参照)の動作を制御して該タイマ93の計時結果をクリアさせた後に、給湯が停止してからの経過時間の計時(カウント)を開始させる。また、給湯温度制御部95cがタイマ93の計時結果の監視を開始する。
On the other hand, when it is determined in step S6 that the hot water supply has been stopped, the process proceeds to step S7, and after the hot water supply
次いで行われるステップS8では、給湯栓150への所定温度の給湯をすぐに再開できるように、ヒートポンプ側制御装置15またはタンク側制御装置100が第2の熱交換器3bを加熱可能な状態に維持する。例えば、給湯が停止されても給湯温度制御部95cがヒートポンプ制御装置15に冷凍サイクル部10の停止を指示せずに、そのまま冷凍サイクル部10を動作させ続けることで第2の熱交換器3bを加熱可能な状態に維持するよう、ヒートポンプ給湯機130(図1参照)を構成することができる。また、給湯が停止されると沸上げ制御部95b(図2参照)が第1の熱交換器3aによる沸上げ運転を開始することで第2の熱交換器3bを加熱可能な状態に維持するよう、ヒートポンプ給湯機130を構成することもできる。
In the next step S8, the heat pump
例えば台所で洗い物をするときのように、給湯栓150に断続的に給湯しなければならないことも多々あるので、給湯が停止されたときに第2の熱交換器3bをすぐに停止させるよりも、一定時間が経過するまでは第2の熱交換器3bを加熱可能な状態に維持した方がヒートポンプ給湯機130の利便性が高まる。また、ヒートポンプユニット20での湯の沸上げの特性上も、短時間の断続運転を行なうよりも、連続運転を行なうほうがエネルギー効率が良いので、このような運転制御を行うことが好ましい。
For example, it is often necessary to intermittently supply hot water to the
次いで行われるステップS9では、給湯栓150への給湯が停止されたか否かをフロースイッチ83の検知結果に基づいて給湯温度制御部95cが判断する。このステップS9で給湯が再開されたと判断されたときには前述のステップS3に戻って該ステップS3以降を繰り返し、給湯が再開されていないと判断されたときにはステップS10に進む。
Next, in step S9, the hot water supply
ステップS10では、タイマ93の計時時間(カウント数)が条件値を超えたか否かを給湯温度制御部95cが判断する。上記の条件値は、給湯が停止された後も第2の熱交換器3bを加熱可能な状態に維持しておく最大時間であり、ヒートポンプ給湯機130のメーカにより定められて記憶部97に予め格納される。
In step S10, hot water supply
このステップS10でタイマ93の計時時間(カウント数)が条件値を未だ超えていないと判断されたときには、ステップS8に戻って該ステップS8以降を繰り返す。一方、タイマ93の計時時間(カウント数)が条件値を超えたと判断されたときにはステップS11に進み、給湯温度制御部95cが冷凍サイクル部10の停止をヒートポンプ制御部13bに指示し、上記の指示を受けたヒートポンプ制御部13bが冷凍サイクル部10を停止させて、ヒートポンプ側制御装置15およびタンク側制御装置100の各々が処理を終了する。なお、タイマ93は、前述のステップS7で開始した計時を次回の給湯が終了(停止)するまで継続する。
If it is determined in step S10 that the time measured (count number) of the timer 93 has not yet exceeded the condition value, the process returns to step S8 to repeat the steps after step S8. On the other hand, when it is determined that the time measured (count number) of the timer 93 exceeds the condition value, the process proceeds to step S11, where the hot water supply
給湯運転時にヒートポンプ側制御装置15およびタンク側制御装置100が上述の制御を行うヒートポンプ給湯機130では、給湯運転時に第2の熱交換器3bを動作させながら給湯温度を調整するので、貯湯タンク30内の湯をそれ程消費しなくても、給湯先(給湯栓150)に所定温度の給湯を行うことができる。また、混合弁70以外の電動切換弁を用いることなく、給湯先に所定温度の給湯を行うことができる。したがって、このヒートポンプ給湯機130では、貯湯タンク30が小さくてその容積が少なくても、簡単な制御の下に高い給湯能力を確保して「湯切れ」を防止することができると共に、その製造コストを容易に抑えることができる。
In the heat
また、ヒートポンプ給湯機130では、貯湯タンク30の小型化、軽量化を容易に図ることができるので、当該ヒートポンプ給湯機130の製造に要する原材料も容易に低減させることができ、省エネルギー化を図ることができる。
Moreover, in the heat
以上、本発明のヒートポンプ給湯機について実施の形態を挙げて説明したが、前述のように、本発明は上記の形態に限定されるものではない。本発明のヒートポンプ給湯機は、貯湯タンクに貯留された湯と給水管路を流れる水とを混合弁に通水して混合した後に、熱交換器で加熱して所望の給湯先に供給するように構成されていれば基本的によく、給湯時に混合弁から熱交換器に通水して加熱するという点を除いた残りの構成は種々変更可能である。 The heat pump water heater of the present invention has been described with reference to the embodiment. However, as described above, the present invention is not limited to the above embodiment. In the heat pump water heater of the present invention, the hot water stored in the hot water storage tank and the water flowing through the water supply pipe are mixed by passing through a mixing valve, and then heated by a heat exchanger and supplied to a desired hot water supply destination. Basically, the remaining configuration can be variously changed except that it is heated by passing water from the mixing valve to the heat exchanger during hot water supply.
例えば、ヒートポンプユニットには、実施の形態で説明したように沸上げ運転用の第1の熱交換器と給湯運転用の第2の熱交換器の計2台の熱交換器を設けてもよいし、沸上げ運転用と給湯運転用とを兼ねた1台の熱交換器のみを設けてもよい。また、ヒートポンプ給湯には、所定の給湯先に給湯する機能以外の所望の機能、例えば貯湯タンクに貯留した湯を熱源として用いる熱交換器を備え、該熱交換器により浴槽や温水式床暖房装置で用いられて温度低下した湯を再加熱する機能を付加することもできる。 For example, the heat pump unit may be provided with a total of two heat exchangers, a first heat exchanger for boiling operation and a second heat exchanger for hot water supply operation, as described in the embodiment. In addition, only one heat exchanger that serves both for boiling operation and for hot water supply operation may be provided. The heat pump hot water supply includes a desired function other than the function of supplying hot water to a predetermined hot water supply destination, for example, a heat exchanger that uses hot water stored in a hot water storage tank as a heat source, and the heat exchanger supplies a bathtub or a hot water type floor heating device. It is also possible to add a function of reheating hot water that has been used at a reduced temperature.
給湯用の熱交換器(実施の形態で説明した第2の熱交換器)の動作制御の内容も適宜選定可能である。例えば、給湯が開始されたときに、給湯用の熱交換器の現在の沸上げ能力のみで給湯先に所定温度の給湯が可能であるか否かを判断せずに、ユーザが指定した給湯温度よりもある程度低い給湯温度で給湯を開始し、その後に給湯温度をフィードバック制御するようにヒートポンプ給湯機を構成することもできる。また、給湯先への給湯が停止されると直ちに給湯用の熱交換器を停止させるようにヒートポンプ給湯機を構成することもできる。ただし、利便性の高いヒートポンプ給湯機を得るという観点からは、実施の形態で説明したように、給湯先への給湯が停止された後も所定の時間に亘って給湯用の熱交換器を加熱可能状態に保つことが好ましい。 The contents of operation control of the heat exchanger for hot water supply (second heat exchanger described in the embodiment) can be selected as appropriate. For example, when hot water supply is started, the hot water supply temperature specified by the user without determining whether or not hot water supply at a predetermined temperature is possible at the hot water supply destination only with the current boiling capacity of the heat exchanger for hot water supply It is also possible to configure the heat pump water heater so as to start hot water supply at a somewhat lower hot water supply temperature and then feedback control the hot water supply temperature. In addition, the heat pump water heater can be configured to stop the heat exchanger for hot water supply as soon as the hot water supply to the hot water supply destination is stopped. However, from the viewpoint of obtaining a heat pump water heater with high convenience, as described in the embodiment, the hot water supply heat exchanger is heated for a predetermined time after the hot water supply to the hot water supply destination is stopped. It is preferable to keep it in a possible state.
ヒートポンプユニットの動作制御は、ヒートポンプユニットに専用の制御装置を設ける他に、タンク側制御装置がヒートポンプ側制御装置を兼ねるようにしてもよい。本発明のヒートポンプ給湯機については、上述した以外にも様々な変形、装飾、組み合わせ等が可能である。 In addition to providing a dedicated control device for the heat pump unit, the tank-side control device may also serve as the heat pump-side control device. The heat pump water heater of the present invention can be variously modified, decorated, combined, etc. in addition to those described above.
本発明のヒートポンプ給湯機は、家庭用または業務用の給湯機として好適に用いることができる。 The heat pump water heater of the present invention can be suitably used as a home or business water heater.
3 熱交換器
3a 第1の熱交換器
3b 第2の熱交換器
10 冷凍サイクル部
13 制御部
13a 通信制御部
13b ヒートポンプ制御部
15 ヒートポンプ側制御装置
20 ヒートポンプユニット
30 貯湯タンク
40 給水管路
40a 第1給水管部
40b 第2給水管部
50 沸上げ用循環管路
50a 往き管
50b 戻り管(貯湯用配管)
55 循環ポンプ
60 混合用管路
70 混合弁
80 給湯管路
80a 第1給湯管部
80b 第2給湯管部(給湯用配管)
83 フロースイッチ
85 温度センサ
95 制御部
95a 通信制御部
95b 沸上げ制御部
95c 給湯温度制御部
100 タンク側制御装置
130 ヒートポンプ給湯機
150 給湯栓
DESCRIPTION OF
55 Circulating
83 Flow switch 85 Temperature sensor 95
Claims (4)
該貯湯タンクから通水された水を湯に沸き上げる第1の熱交換器と、
該第1の熱交換器で沸き上げられた湯を前記貯湯タンクに供給する貯湯用配管と、
前記貯湯タンクから通水される湯と前記給水管路から通水される水とを混合する混合弁と、
該混合弁から通水される湯水を加熱する第2の熱交換器と、
該第2の熱交換器で加熱された湯を給湯機先に供給する給湯用配管と、
該給湯用配管内の湯水の温度を検知する温度センサと、
前記給湯先への給湯時に前記第2の熱交換器を動作させると共に、前記温度センサの検知結果を用いて前記混合弁での湯水の混合比を制御して、前記給湯先への給湯温度を調整する給湯温度制御部と、
を有することを特徴とするヒートポンプ給湯機。 A hot water storage tank for storing water supplied from a water supply pipeline;
A first heat exchanger for boiling water passed from the hot water storage tank into hot water;
A hot water storage pipe for supplying hot water boiled in the first heat exchanger to the hot water storage tank;
A mixing valve for mixing hot water passed from the hot water storage tank and water passed from the water supply pipe;
A second heat exchanger for heating hot water passed from the mixing valve;
A hot water supply pipe for supplying hot water heated by the second heat exchanger to a hot water supply destination;
A temperature sensor for detecting the temperature of the hot water in the hot water supply pipe;
The second heat exchanger is operated at the time of hot water supply to the hot water supply destination, and the hot water temperature to the hot water supply destination is controlled by controlling the mixing ratio of hot water in the mixing valve using the detection result of the temperature sensor. A hot water temperature controller to be adjusted;
The heat pump water heater characterized by having.
前記給湯先への給湯開始時に前記第2の熱交換器の起動を指示し、
前記第2の熱交換器の現在の沸上げ能力のみで前記給湯先への所定温度の給湯が可能になるまでは、前記混合弁での湯水の混合比を調整することで前記給湯温度を調整し、
前記第2の熱交換器の現在の沸上げ能力のみで前記給湯先への所定温度の給湯が可能になると、前記混合弁での貯湯タンク側の弁を閉にし、前記給水管路から前記混合弁に通水される水のみを前記第2の熱交換器に通水して該第2の熱交換器により加熱することで前記給湯温度を調整する、
ことを特徴とする請求項1に記載のヒートポンプ給湯機。 The hot water temperature controller is
Instructing activation of the second heat exchanger at the start of hot water supply to the hot water supply destination,
The hot water supply temperature is adjusted by adjusting the mixing ratio of hot water in the mixing valve until hot water supply at a predetermined temperature to the hot water supply destination becomes possible only with the current boiling capacity of the second heat exchanger. And
When hot water supply at a predetermined temperature to the hot water supply destination is possible only with the current boiling capacity of the second heat exchanger, the hot water tank side valve in the mixing valve is closed, and the mixing from the water supply line Only the water passed through the valve is passed through the second heat exchanger and heated by the second heat exchanger to adjust the hot water supply temperature.
The heat pump water heater according to claim 1.
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