JP5454063B2

JP5454063B2 - Heat pump water heater

Info

Publication number: JP5454063B2
Application number: JP2009231418A
Authority: JP
Inventors: 直弘大矢
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-10-05
Filing date: 2009-10-05
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2029-10-05
Also published as: JP2011080629A

Description

本発明は、ヒートポンプサイクルによって給湯水を加熱するヒートポンプ式給湯機に関する。 The present invention relates to a heat pump type water heater that heats hot water by a heat pump cycle.

従来、特許文献１に、貯湯タンク内の給湯水をヒートポンプサイクルの水−冷媒熱交換器へ導いて、ヒートポンプサイクルの圧縮機から吐出された高温高圧冷媒と熱交換させて加熱し、加熱された給湯水を再び貯湯タンク内へ戻して貯えるヒートポンプ式給湯機が開示されている。 Conventionally, in Patent Document 1, hot water in a hot water storage tank is led to a water-refrigerant heat exchanger of a heat pump cycle, and is heated by heat exchange with a high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from a compressor of the heat pump cycle. There has been disclosed a heat pump type hot water heater that stores hot water again in a hot water storage tank.

さらに、特許文献１のヒートポンプ式給湯機では、貯湯タンクから水−冷媒熱交換器へ給湯水を圧送する水圧送手段として、電動式の水循環ポンプを備えている。そして、この水循環ポンプの吐出流量（回転数）を調整することによって、水−冷媒熱交換器から流出して貯湯タンクへ戻される給湯水の温度（以下、沸き上げ温度という。）を任意に変更できるようにしている。 Furthermore, in the heat pump type hot water heater of Patent Document 1, an electric water circulation pump is provided as a water pumping means for pumping hot water from the hot water storage tank to the water-refrigerant heat exchanger. And the temperature (henceforth boiling temperature) of the hot water which flows out from a water-refrigerant heat exchanger and returns to a hot water storage tank is arbitrarily changed by adjusting the discharge flow rate (rotation speed) of this water circulation pump. I can do it.

特開２００５−３３７５５０号公報JP 2005-337550 A

ところで、特許文献１のように、水循環ポンプの吐出流量を調整することによって、給湯水の沸き上げ温度を変更するヒートポンプ式給湯機では、沸き上げ温度の目標値が急変した際に、実際の沸き上げ温度を速やかに変化させるためには、水循環ポンプの吐出流量を速やかに大きく変化させる必要がある。 By the way, in patent document 1, in the heat pump type water heater which changes the boiling temperature of hot water by adjusting the discharge flow rate of the water circulation pump, when the target value of the boiling temperature changes suddenly, the actual boiling In order to change the raised temperature quickly, the discharge flow rate of the water circulation pump needs to be changed rapidly and greatly.

一方、沸き上げ温度の目標値が安定している際に、例えば、外気温の変化等によってヒートポンプサイクルの水−冷媒熱交換器における給湯水の加熱能力が変化しても、実際の沸き上げ温度を安定させるためには、水−冷媒熱交換器の加熱能力の変化に応じて水循環ポンプの吐出流量を微調整する必要がある。 On the other hand, when the target value of the boiling temperature is stable, even if the heating capacity of the hot water in the water-refrigerant heat exchanger of the heat pump cycle changes due to, for example, a change in the outside air temperature, the actual boiling temperature In order to stabilize, it is necessary to finely adjust the discharge flow rate of the water circulation pump in accordance with the change in the heating capacity of the water-refrigerant heat exchanger.

そこで、この種の水循環ポンプの作動を制御する制御装置では、水循環ポンプの回転数に対応した制御信号（制御電圧）を出力することによって水循環ポンプの吐出流量を調整している。さらに、水循環ポンプの回転数を変化させる際には、前回出力した制御信号に対して、吐出流量を適切に変化させるために必要な制御量を加算あるいは減算した制御信号を出力している。 Therefore, in a control device that controls the operation of this type of water circulation pump, the discharge flow rate of the water circulation pump is adjusted by outputting a control signal (control voltage) corresponding to the rotation speed of the water circulation pump. Furthermore, when changing the rotation speed of the water circulation pump, a control signal obtained by adding or subtracting a control amount necessary for appropriately changing the discharge flow rate is output from the control signal output previously.

しかしながら、このような制御は、制御信号の変化量ΔＶに対する水循環ポンプの吐出流量の変化量ΔＱの変化量割合ΔＱ／ΔＶが、所定の値になっていることを前提とするものである。そのため、実際の水循環ポンプの変化量割合ΔＱ／ΔＶが所定の値になっていないと、吐出流量を適切に変化させることができなくなってしまう。 However, such control is based on the premise that the variation ratio ΔQ / ΔV of the variation amount ΔQ of the discharge flow rate of the water circulation pump with respect to the variation amount ΔV of the control signal is a predetermined value. Therefore, the discharge flow rate cannot be appropriately changed unless the actual water circulation pump change rate ΔQ / ΔV is a predetermined value.

例えば、変化量割合ΔＱ／ΔＶが所定の値よりも大きくなっていると、制御信号を変化させた際に吐出流量が不必要に大きく変化して、実際の沸き上げ温度が目標沸き上げ温度を超えて不必要に変化してしまうオーバーシュートの問題や、実際の沸き上げ温度が目標沸き上げ温度に対して上下して安定しないハンチングの問題が生じる。 For example, if the change rate ratio ΔQ / ΔV is larger than a predetermined value, the discharge flow rate changes unnecessarily when the control signal is changed, and the actual boiling temperature becomes the target boiling temperature. There arises an overshoot problem that is unnecessarily changed in excess, and a hunting problem that the actual boiling temperature rises and falls with respect to the target boiling temperature and is not stable.

また、変化量割合ΔＱ／ΔＶが所定変化量よりも小さくなっていると、制御信号を変化させても、十分に吐出流量を変化させることができず、実際の沸き上げ温度を速やかに目標沸き上げ温度に近づけることができないという応答性悪化の問題が生じる。 Further, if the change rate ratio ΔQ / ΔV is smaller than the predetermined change amount, even if the control signal is changed, the discharge flow rate cannot be changed sufficiently, and the actual boiling temperature is quickly set to the target boiling temperature. There arises a problem of deterioration of responsiveness that the temperature cannot be raised.

ところが、実際にヒートポンプ式給湯機に採用（搭載）される水循環ポンプには、製品毎の製造ばらつきや製造メーカの相違等によって、その性能に個体差があるため、製品毎に変化量割合ΔＱ／ΔＶもばらついてしまう。従って、水循環ポンプの回転数を調整したとしても、全てのヒートポンプ式給湯機において、水循環ポンプの吐出流量を適切に変化させて、実際の沸き上げ温度を目標沸き上げ温度に適切に近づけることは難しい。 However, water circulation pumps that are actually used (mounted) in heat pump water heaters have individual differences in performance due to manufacturing variations among products, differences in manufacturers, and the like. ΔV also varies. Therefore, even if the number of rotations of the water circulation pump is adjusted, it is difficult to appropriately change the discharge flow rate of the water circulation pump to appropriately bring the actual boiling temperature close to the target boiling temperature in all heat pump water heaters. .

上記点に鑑み、本発明は、水循環ポンプに製品毎の性能ばらつきが生じても、沸き上げ温度を目標沸き上げ温度に適切に近づけることのできるヒートポンプ式給湯機を提供することを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide a heat pump type water heater capable of appropriately bringing the boiling temperature close to the target boiling temperature even if the water circulation pump varies in performance from product to product.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１４）から吐出された高温冷媒と給湯水とを熱交換させる水−冷媒熱交換器（１５）を有するヒートポンプサイクル（１３）と、水−冷媒熱交換器（１５）にて加熱された給湯水を貯える貯湯タンク（１０）、および、貯湯タンク（１０）から流出した給湯水を水−冷媒熱交換器（１５）へ圧送する水圧送手段（１２）を有する水循環回路（１１）と、水圧送手段（１２）に対して水圧送手段（１２）の吐出流量（Ｑ）に対応する制御信号（Ｖ）を出力することによって、水−冷媒熱交換器（１５）から流出した給湯水の沸き上げ温度（Ｔｗｏ）が目標沸き上げ温度（Ｔｗｘ）となるように、吐出流量（Ｑ）を制御する吐出流量制御手段（２１ａ）とを備えるヒートポンプ式給湯機であって、
水圧送手段として、第１、第２水循環ポンプを含む複数の種類の水循環ポンプ（１２）のうち、いずれか１つが採用されており、
制御信号の変化量（ΔＶ）に対する第１水循環ポンプの吐出流量の変化量（ΔＱ１）の変化量割合である第１変化量割合（ΔＱ１／ΔＶ）を、制御信号の変化量（ΔＶ）に対する複数の種類の水循環ポンプの吐出流量の変化量割合（ΔＱ／ΔＶ）のうち、最も大きい値とし、
制御信号の変化量（ΔＶ）に対する第２水循環ポンプの吐出流量の変化量（ΔＱ２）である第２変化量割合（ΔＱ２／ΔＶ）を、制御信号の変化量（ΔＶ）に対する複数の種類の水循環ポンプの吐出流量の変化量割合（ΔＱ／ΔＶ）のうち、最も小さい値としたときに、
吐出流量制御手段（２１ａ）は、吐出流量（Ｑ）を変化させる際に、吐出流量の変化量（ΔＱ）の絶対値が予め定めた基準値（ΔＱＫ）より小さい場合は、第１変化量割合（ΔＱ１／ΔＶ）に基づいて決定された制御信号（Ｖ）を出力し、吐出流量の変化量（ΔＱ）の絶対値が基準値（ΔＱＫ）より大きい場合は、第２変化量割合（ΔＱ２／ΔＶ）に基づいて決定された制御信号（Ｖ）を出力することを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a water-refrigerant heat exchanger (15) that exchanges heat between hot refrigerant discharged from a compressor (14) that compresses and discharges refrigerant and hot water supply. ), A hot water storage tank (10) for storing hot water heated by the water-refrigerant heat exchanger (15), and hot water flowing out of the hot water storage tank (10) as water-refrigerant A water circulation circuit (11) having water pumping means (12) for pumping to the heat exchanger (15), and a control signal corresponding to the discharge flow rate (Q) of the water pumping means (12) with respect to the water pumping means (12) By outputting (V), the discharge flow rate (Q) is controlled so that the boiling temperature (Two) of the hot water flowing out from the water-refrigerant heat exchanger (15) becomes the target boiling temperature (Twx). Discharge flow rate control means (21a) A obtain heat pump water heater,
As the water pressure feeding means, any one of a plurality of types of water circulation pumps (12) including the first and second water circulation pumps is adopted,
A first change rate ratio (ΔQ1 / ΔV) , which is a change rate ratio of the change amount (ΔQ1) of the discharge flow rate of the first water circulation pump with respect to the change amount (ΔV) of the control signal, is set to a plurality of values for the change amount (ΔV) of the control signal. The largest value of the change rate (ΔQ / ΔV) of the discharge flow rate of the type of water circulation pump,
The second change rate ratio (ΔQ2 / ΔV) , which is the change amount (ΔQ2) of the discharge flow rate of the second water circulation pump with respect to the change amount (ΔV) of the control signal, is used as a plurality of types of water circulation with respect to the change amount (ΔV) of the control signal. When the change rate ratio (ΔQ / ΔV) of the pump discharge flow rate is the smallest value ,
When the discharge flow rate control means (21a) changes the discharge flow rate (Q) and the absolute value of the change amount (ΔQ) of the discharge flow rate is smaller than a predetermined reference value (ΔQK), the first change rate ratio When the control signal (V) determined based on (ΔQ1 / ΔV) is output and the absolute value of the change amount (ΔQ) of the discharge flow rate is larger than the reference value (ΔQK), the second change amount ratio (ΔQ2 / The control signal (V) determined based on (ΔV) is output.

これによれば、吐出流量制御手段（２１ａ）が吐出流量を変化させる際に、吐出流量の変化量（ΔＱ）の絶対値が、予め定めた基準値（ΔＱＫ）より小さい場合、つまり水圧送手段（１２）の吐出流量（Ｑ）を小さく変化させる場合には、第１変化量割合（ΔＱ１／ΔＶ）に基づいて決定された制御信号（Ｖ）を出力している。 According to this, when the discharge flow rate control means (21a) changes the discharge flow rate, the absolute value of the change amount (ΔQ) of the discharge flow rate is smaller than the predetermined reference value (ΔQK), that is, the water pressure feeding means. When the discharge flow rate (Q) of (12) is changed small, the control signal (V) determined based on the first change rate ratio (ΔQ1 / ΔV) is output.

従って、実際にヒートポンプ式給湯機に採用される水圧送手段として、第１水循環ポンプよりも変化量割合（ΔＱ／ΔＶ）の小さい水循環ポンプ（１２）が採用されている際には、第１水循環ポンプが採用されている場合よりも実際の吐出流量の変化量（ΔＱ）を減少させることができる。これにより、水循環ポンプに性能ばらつきが生じていても、吐出流量が不必要に大きく変化してしまうことを抑制して、オーバーシュートやハンチングの問題を抑制できる。 Therefore, when the water circulation pump (12) having a smaller change rate ratio (ΔQ / ΔV) than the first water circulation pump is adopted as the water pressure feeding means that is actually employed in the heat pump type hot water heater, the first water circulation is performed. The actual change amount (ΔQ) of the discharge flow rate can be reduced as compared with the case where a pump is employed. As a result, even if performance variation occurs in the water circulation pump, it is possible to suppress the discharge flow rate from changing unnecessarily and to suppress problems of overshoot and hunting.

さらに、吐出流量制御手段（２１ａ）が吐出流量を変化させる際に、吐出流量の変化量（ΔＱ）の絶対値が、予め定めた基準値（ΔＱＫ）より大きい場合、つまり水圧送手段（１２）の吐出流量（Ｑ）を大きく変化させる場合には、第２変化量割合（ΔＱ１／ΔＶ）に基づいて決定された制御信号（Ｖ）を出力している。 Further, when the discharge flow rate control means (21a) changes the discharge flow rate, the absolute value of the change amount (ΔQ) of the discharge flow rate is larger than a predetermined reference value (ΔQK), that is, the water pressure feeding means (12). When the discharge flow rate (Q) is greatly changed, the control signal (V) determined based on the second change amount ratio (ΔQ1 / ΔV) is output.

従って、実際にヒートポンプ式給湯機に採用される水圧送手段として、第２水循環ポンプよりも変化量割合（ΔＱ／ΔＶ）が大きい水循環ポンプ（１２）が採用されている際には、第２水循環ポンプが採用されている場合よりも実際の吐出流量の変化量（ΔＱ）を増加させることができる。これにより、水−冷媒熱交換器（１５）から流出した給湯水の沸き上げ温度（Ｔｗｏ）を速やかに目標沸き上げ温度（Ｔｗｘ）に近づけて応答性悪化の問題を抑制できる。 Therefore, when the water circulation pump (12) having a larger change rate ratio (ΔQ / ΔV) than the second water circulation pump is adopted as the water pressure feeding means that is actually employed in the heat pump type hot water heater, the second water circulation is performed. The actual change amount (ΔQ) of the discharge flow rate can be increased as compared with the case where the pump is employed. Thereby, the boiling temperature (Two) of hot water flowing out from the water-refrigerant heat exchanger (15) can be quickly brought close to the target boiling temperature (Twx), and the problem of deterioration in responsiveness can be suppressed.

特に、請求項１に記載の発明では、制御信号の変化量（ΔＶ）に対する第１水循環ポンプの吐出流量の変化量（ΔＱ１）の変化量割合である第１変化量割合（ΔＱ１／ΔＶ）を、制御信号の変化量（ΔＶ）に対する複数の種類の水循環ポンプの吐出流量の変化量割合（ΔＱ／ΔＶ）のうち、最も大きい値とし、そして、制御信号の変化量（ΔＶ）に対する第２水循環ポンプの吐出流量の変化量（ΔＱ２）である第２変化量割合（ΔＱ２／ΔＶ）を、制御信号の変化量（ΔＶ）に対する複数の種類の水循環ポンプの吐出流量の変化量割合（ΔＱ／ΔＶ）のうち、最も小さい値としているので、複数の種類の水循環ポンプの変化量割合（ΔＱ／ΔＶ）のばらつきの範囲内で、いずれの水循環ポンプが採用されていたとしても、オーバーシュートおよびハンチングの問題、並びに、応答性悪化の問題を抑制できる。
従って、いずれの水循環ポンプが採用されていたとしても、すなわち、水循環ポンプに製品毎の性能ばらつきが生じていても、沸き上げ温度（Ｔｗｏ）を目標沸き上げ温度（Ｔｗｘ）に適切に近づけることができる。 In particular, in the first aspect of the invention, the first change rate ratio (ΔQ1 / ΔV), which is the change rate ratio of the change amount (ΔQ1) of the discharge flow rate of the first water circulation pump with respect to the change amount (ΔV) of the control signal, is set. The change rate (ΔQ / ΔV) of the discharge flow rate of the plurality of types of water circulation pumps with respect to the change amount (ΔV) of the control signal is set to the largest value, and the second water circulation with respect to the change amount (ΔV) of the control signal The second change rate ratio (ΔQ2 / ΔV), which is the change amount (ΔQ2) of the pump discharge flow rate, is expressed as the change rate ratio (ΔQ / ΔV) of the discharge flow rates of the plurality of types of water circulation pumps with respect to the change amount (ΔV) of the control signal. of), since the smallest value, in the range of variation in the variation ratio of a plurality of kinds of water circulating pump (Delta] Q / [Delta] V), as either the water circulation pump has been adopted, overshoot and hunting Grayed problems, as well, it is possible to suppress problems of response deterioration.
Therefore, even if any water circulation pump is employed, that is, even if the water circulation pump has a performance variation for each product, the boiling temperature (Two) can be appropriately brought close to the target boiling temperature (Twx). it can.

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のヒートポンプ式給湯機において、吐出流量制御手段（２１ａ）は、吐出流量の変化量（ΔＱ）の絶対値が基準値（ΔＱＫ）と等しいときは、第１変化量割合（ΔＱ１／ΔＶ）に基づいて決定された制御信号（Ｖ）および第２変化量割合（ΔＱ２／ΔＶ）に基づいて決定された制御信号（Ｖ）のうち、大きい値を上限値とし、小さい値を下限値とした範囲の制御信号（Ｖ）を出力することを特徴とする。 In the invention described in claim 2, the heat pump water heater according to claim 1, the discharge flow control means (21a), when the absolute value of the variation in the discharge flow rate (Delta] Q) is equal to the reference value (? Qk) Is a larger value of the control signal (V) determined based on the first change rate ratio (ΔQ1 / ΔV) and the control signal (V) determined based on the second change rate ratio (ΔQ2 / ΔV). The control signal (V) is output in a range where the upper limit value is set as the lower limit value and the lower limit value is set as the lower limit value.

これによれば、吐出流量の変化量（ΔＱ）の絶対値が基準値（ΔＱＫ）と等しいときにも、オーバーシュートやハンチングの問題、並びに、応答性悪化の問題を抑制でき、沸き上げ温度（Ｔｗｏ）を目標沸き上げ温度（Ｔｗｘ）に適切に近づけることができる。 According to this, even when the absolute value of the change amount (ΔQ) of the discharge flow rate is equal to the reference value (ΔQK), problems of overshoot and hunting and deterioration of responsiveness can be suppressed, and the boiling temperature ( Two) can be appropriately brought close to the target boiling temperature (Twx).

また、請求項３に記載の発明のように、請求項１または２に記載のヒートポンプ式給湯機において、基準値（ΔＱＫ）は、安定時の吐出流量（Ｑ）に対する割合が２％以上、２０％以下の値に設定されていてもよい。なお、安定時とは、予め定めた所定時間の間、吐出流量の変化量（ΔＱ）が変化しない、あるいは吐出流量の変化量（ΔＱ）が極めて僅かにしか変化しない通常運転時等を含む意味である。 In addition, as in the invention described in claim 3 , in the heat pump type water heater according to claim 1 or 2 , the reference value (ΔQK) is a ratio of 2% or more to a stable discharge flow rate (Q), 20 % Or less may be set. Note that the stable time includes a normal operation time in which the change amount (ΔQ) of the discharge flow rate does not change or the change amount (ΔQ) of the discharge flow rate changes only slightly during a predetermined time. It is.

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

第１実施形態のヒートポンプ式給湯機の全体構成図である。It is a whole lineblock diagram of the heat pump type hot water heater of a 1st embodiment. 第１実施形態のヒートポンプ式給湯機の制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control processing of the heat pump type water heater of 1st Embodiment. 制御電圧と水循環ポンプの吐出流量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a control voltage and the discharge flow volume of a water circulation pump. 水循環ポンプの吐出流量の変化量と制御電圧の変化量との関係を示す制御特性図である。It is a control characteristic figure which shows the relationship between the variation | change_quantity of the discharge flow rate of a water circulation pump, and the variation | change_quantity of a control voltage. 第１実施形態のヒートポンプ式給湯機による沸き上げ温度の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the boiling temperature by the heat pump type water heater of 1st Embodiment. 第２実施形態のヒートポンプ式給湯機の全体構成図である。It is a whole block diagram of the heat pump type water heater of 2nd Embodiment.

（第１実施形態）
図１〜５により、本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本実施形態のヒートポンプ式給湯機１００の全体構成図である。このヒートポンプ式給湯機１００は、給湯水を貯留する貯湯タンク１０、貯湯タンク１０内の給湯水を循環させる水循環回路１１、および、給湯水を加熱するためのヒートポンプサイクル１３等を備えている。 (First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a heat pump water heater 100 according to the present embodiment. The heat pump hot water heater 100 includes a hot water storage tank 10 for storing hot water, a water circulation circuit 11 for circulating hot water in the hot water storage tank 10, a heat pump cycle 13 for heating the hot water, and the like.

まず、貯湯タンク１０は、耐食性に優れた金属（例えば、ステンレス）で形成されており、その外周を断熱材で覆う等の手段による断熱構造を有し、高温の給湯水を長時間保温することができる温水タンクである。 First, the hot water storage tank 10 is formed of a metal having excellent corrosion resistance (for example, stainless steel), has a heat insulating structure by means such as covering the outer periphery with a heat insulating material, and keeps hot hot water hot for a long time. It is a hot water tank that can

貯湯タンク１０に貯留された給湯水は、貯湯タンク１０の上部に設けられた出湯口から出湯され、図示しない温調弁において水道からの冷水と混合されて温度調節された後、室内の台所や風呂等に給湯される。また、貯湯タンク１０内の下部に設けられた給水口からは水道水が給水されるようになっている。 Hot water stored in the hot water storage tank 10 is discharged from a hot water outlet provided in the upper part of the hot water storage tank 10, mixed with cold water from a tap water at a temperature control valve (not shown), and then adjusted in temperature. Hot water is supplied to baths. Further, tap water is supplied from a water supply port provided in the lower part of the hot water storage tank 10.

なお、温調弁は、後述するタンク側制御装置２０から出力される制御信号によって、その作動が制御される。また、貯湯タンク１０、出湯口および給水口に接続される給湯水配管等は、図１の破線で示すように、１つの筐体内に収容されてタンクユニット２００として一体的に構成されている。 The operation of the temperature control valve is controlled by a control signal output from a tank-side control device 20 described later. The hot water storage tank 10, the hot water outlet and the hot water supply pipe connected to the water supply outlet are housed in one housing and integrally configured as a tank unit 200, as indicated by a broken line in FIG. 1.

次に、水循環回路１１には、給湯水を循環させる水圧送手段としての水循環ポンプ１２が配置されている。水循環ポンプ１２は、貯湯タンク１０の下方側に設けられた給湯水出口１０ａから流出した給湯水を吸入して、後述するヒートポンプサイクル１３の水−冷媒熱交換器１５の水通路１５ａへ給湯水を圧送する電動式の水ポンプである。 Next, a water circulation pump 12 is disposed in the water circulation circuit 11 as water pressure feeding means for circulating hot water. The water circulation pump 12 sucks hot water flowing out from a hot water outlet 10a provided on the lower side of the hot water storage tank 10, and supplies hot water to a water passage 15a of a water-refrigerant heat exchanger 15 of a heat pump cycle 13 to be described later. It is an electric water pump that pumps.

具体的には、水循環ポンプ１２は、電力を供給されることによって回転する電動モータ１２ａ、および、電動モータ１２ａから回転駆動力を得て給湯水を吸入して圧送するポンプ部１２ｂを有して構成されている。このポンプ部１２ｂとしては、羽根車（インペラ）を回転させることで給湯水に運動エネルギを与えるターボポンプが採用されている。もちろん、他の形式のポンプ機構を採用してもよい。 Specifically, the water circulation pump 12 includes an electric motor 12a that rotates when supplied with electric power, and a pump unit 12b that obtains a rotational driving force from the electric motor 12a to suck in hot water and pump it. It is configured. As this pump part 12b, the turbo pump which gives a kinetic energy to hot-water supply by rotating an impeller (impeller) is employ | adopted. Of course, other types of pump mechanisms may be employed.

また、電動モータ１２ａとしては、後述するヒートポンプ側制御装置２１から出力される制御電圧Ｖによって、その回転数が制御される直流モータが採用されている。さらに、本実施形態では、水循環ポンプ１２の通常の使用条件では、制御電圧Ｖの増加に比例して電動モータ１２ａの回転数Ｎｐが増加し、電動モータ１２ａの回転数Ｎｐの増加に伴ってポンプ部１２ｂの吐出流量Ｑも増加する。 Further, as the electric motor 12a, a DC motor whose rotation speed is controlled by a control voltage V output from a heat pump side control device 21 described later is employed. Furthermore, in this embodiment, under the normal use conditions of the water circulation pump 12, the rotational speed Np of the electric motor 12a increases in proportion to the increase of the control voltage V, and the pump is increased with the increase of the rotational speed Np of the electric motor 12a. The discharge flow rate Q of the part 12b also increases.

従って、本実施形態の電動モータ１２ａは、水循環ポンプ１２の給湯水圧送能力（吐出流量Ｑ）を変更する吐出流量変更手段を構成しており、さらに、ヒートポンプ側制御装置２１は、水循環ポンプ１２の吐出流量Ｑに対応する制御信号として、制御電圧Ｖを出力することによって、水循環ポンプ１２の吐出流量Ｑを制御している。 Therefore, the electric motor 12a of the present embodiment constitutes a discharge flow rate changing means for changing the hot water supply pressure capability (discharge flow rate Q) of the water circulation pump 12, and the heat pump side controller 21 further By outputting a control voltage V as a control signal corresponding to the discharge flow rate Q, the discharge flow rate Q of the water circulation pump 12 is controlled.

そして、ヒートポンプ側制御装置２１が水循環ポンプ１２を作動させると、給湯水は、貯湯タンク１０の下方側に設けられた給湯水出口１０ａ→水循環ポンプ１２→水−冷媒熱交換器１５の水通路１５ａ→貯湯タンク１０の上方側の給湯水入口１０ｂの順に循環する。 When the heat pump side control device 21 operates the water circulation pump 12, the hot water is supplied from the hot water outlet 10 a provided on the lower side of the hot water storage tank 10 → the water circulation pump 12 → the water passage 15 a of the water-refrigerant heat exchanger 15. → The hot water storage tank 10 circulates in the order of the hot water supply water inlet 10b.

次に、ヒートポンプサイクル１３は、圧縮機１４、水−冷媒熱交換器１５、電気式膨張弁１６、蒸発器１７等を順次配管で接続した蒸気圧縮式の冷凍サイクルである。このヒートポンプサイクル１３では、冷媒として二酸化炭素を採用しており、圧縮機１４から吐出された高圧冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成している。また、冷媒には圧縮機１４を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油は冷媒とともにサイクルを循環している。 Next, the heat pump cycle 13 is a vapor compression refrigeration cycle in which a compressor 14, a water-refrigerant heat exchanger 15, an electric expansion valve 16, an evaporator 17 and the like are sequentially connected by piping. This heat pump cycle 13 employs carbon dioxide as a refrigerant, and constitutes a supercritical refrigeration cycle in which the pressure of the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 14 is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant. The refrigerant is mixed with refrigerating machine oil for lubricating the compressor 14, and the refrigerating machine oil circulates in the cycle together with the refrigerant.

圧縮機１４は、ヒートポンプサイクル１３において冷媒を吸入し、臨界圧力以上となるまで圧縮して吐出するもので、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機構１４ａを電動モータ１４ｂにて駆動する電動圧縮機である。固定容量型圧縮機構１４ａとしては、具体的に、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用できる。 The compressor 14 sucks the refrigerant in the heat pump cycle 13 and compresses and discharges the refrigerant until the pressure becomes equal to or higher than the critical pressure. The electric compression drives the fixed displacement type compression mechanism 14a having a fixed discharge capacity by the electric motor 14b. Machine. Specifically, various types of compression mechanisms such as a scroll type compression mechanism and a vane type compression mechanism can be employed as the fixed capacity type compression mechanism 14a.

電動モータ１４ｂは、ヒートポンプ側制御装置２１から出力される制御信号によって、その回転数が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。そして、この回転数制御によって、圧縮機１４の冷媒吐出能力が変更される。従って、本実施形態の電動モータ１４ｂは、圧縮機１４の吐出能力変更手段を構成している。 The electric motor 14b is a motor whose rotation speed is controlled by a control signal output from the heat pump-side control device 21, and may adopt either an AC motor or a DC motor. And the refrigerant | coolant discharge capability of the compressor 14 is changed by this rotation speed control. Accordingly, the electric motor 14b of the present embodiment constitutes a discharge capacity changing means of the compressor 14.

圧縮機１４の冷媒吐出口には、水−冷媒熱交換器１５の冷媒通路１５ｂ入口側が接続されている。水−冷媒熱交換器１５は、給湯水が通過する水通路１５ａと圧縮機１４から吐出された高温高圧冷媒が通過する冷媒通路１５ｂとを有して構成される熱交換器であって、圧縮機１４吐出冷媒の有する熱量を給湯水に放熱させる放熱器として機能する。 The refrigerant discharge port of the compressor 14 is connected to the refrigerant passage 15 b inlet side of the water-refrigerant heat exchanger 15. The water-refrigerant heat exchanger 15 is a heat exchanger configured to include a water passage 15a through which hot water passes and a refrigerant passage 15b through which high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 14 passes. It functions as a heat radiator which radiates the heat quantity which the machine 14 discharge refrigerant has to hot water.

この水−冷媒熱交換器１５の具体的構成としては、二重管方式の熱交換器構成や、水通路１５ａと冷媒通路１５ｂとを接触させた状態で隣接配置した熱交換器構成を採用できる。なお、本実施形態のヒートポンプサイクル１３では、前述の如く、超臨界冷凍サイクルを構成しているので、水−冷媒熱交換器１５の冷媒通路１５ｂを通過する冷媒は、凝縮することなく超臨界状態のまま放熱する。 As a specific configuration of the water-refrigerant heat exchanger 15, a double-pipe heat exchanger configuration or a heat exchanger configuration in which the water passage 15a and the refrigerant passage 15b are arranged adjacent to each other can be employed. . Note that, in the heat pump cycle 13 of the present embodiment, as described above, a supercritical refrigeration cycle is configured, so that the refrigerant passing through the refrigerant passage 15b of the water-refrigerant heat exchanger 15 is in a supercritical state without condensing. Dissipate heat.

水−冷媒熱交換器１５の冷媒通路１５ｂ出口側には、電気式膨張弁１６の入口側が接続されている。電気式膨張弁１６は冷媒通路１５ｂから流出した冷媒を減圧膨張させる減圧手段であるとともに、圧縮機１４の吐出口から電気式膨張弁１６の入口へ至るサイクルの高圧側冷媒圧力を制御する圧力制御手段でもある。 The inlet side of the electric expansion valve 16 is connected to the outlet side of the refrigerant passage 15 b of the water-refrigerant heat exchanger 15. The electric expansion valve 16 is pressure reducing means for decompressing and expanding the refrigerant flowing out from the refrigerant passage 15b, and pressure control for controlling the high-pressure side refrigerant pressure in the cycle from the discharge port of the compressor 14 to the inlet of the electric expansion valve 16. It is also a means.

より具体的には、この電気式膨張弁１６は、絞り開度を変更可能に構成された弁体１６ａと、この弁体１６ａの絞り開度を変化させるステッピングモータからなる電動アクチュエータ１６ｂとを有して構成される可変絞り機構である。さらに、電動アクチュエータ１６ｂは、ヒートポンプ側制御装置２１から出力される制御信号によって、その作動が制御される。 More specifically, the electric expansion valve 16 includes a valve body 16a configured to be able to change the throttle opening, and an electric actuator 16b including a stepping motor that changes the throttle opening of the valve body 16a. This is a variable aperture mechanism configured as described above. Furthermore, the operation of the electric actuator 16b is controlled by a control signal output from the heat pump side control device 21.

電気式膨張弁１６の出口側には、蒸発器１７が接続されている。蒸発器１７は、電気式膨張弁１６にて減圧された低圧冷媒と送風ファン１７ａにより送風された外気（室外空気）とを熱交換させることによって、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用の熱交換器である。送風ファン１７ａは、ヒートポンプ側制御装置２１から出力される制御電圧によって回転数（送風空気量）が制御される電動式送風機である。 An evaporator 17 is connected to the outlet side of the electric expansion valve 16. The evaporator 17 performs heat exchange between the low-pressure refrigerant decompressed by the electric expansion valve 16 and the outside air (outdoor air) blown by the blower fan 17a, thereby evaporating the low-pressure refrigerant and exerting an endothermic effect. It is a heat exchanger for use. The blower fan 17 a is an electric blower in which the rotation speed (the amount of blown air) is controlled by a control voltage output from the heat pump-side control device 21.

蒸発器１７の出口側には、圧縮機１４の冷媒吸入口が接続されている。なお、これらのヒートポンプサイクル１３の各構成機器１４〜１７は、図１の一点鎖線で示すように、１つの筐体内に収容されてヒートポンプユニット３００として一体的に構成されて、タンクユニット２００と隣接するように室外に配置されている。また、本実施形態では、上述した水循環ポンプ１２もヒートポンプユニット３００側に配置されている。 A refrigerant suction port of the compressor 14 is connected to the outlet side of the evaporator 17. In addition, each component apparatus 14-17 of these heat pump cycles 13 is accommodated in one housing | casing, and is comprised integrally as the heat pump unit 300, as shown by the dashed-dotted line of FIG. To be arranged outdoors. Moreover, in this embodiment, the water circulation pump 12 mentioned above is also arrange | positioned at the heat pump unit 300 side.

次に、本実施形態の電気制御部の概要を説明する。タンク側制御装置２０およびヒートポンプ側制御装置２１は、それぞれ、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。 Next, an outline of the electric control unit of the present embodiment will be described. The tank-side control device 20 and the heat pump-side control device 21 are each composed of a well-known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like and its peripheral circuits.

タンク側制御装置２０の出力側には、温調弁等が接続され、ヒートポンプ側制御装置２１の出力側には、水循環ポンプ１２の電動モータ１２ａ、圧縮機１４の電動モータ１４ｂ、電気式膨張弁１６の電動アクチュエータ１６ｂ、および、送風ファン１７ａ等が接続されている。そして、タンク側制御装置２０およびヒートポンプ側制御装置２１は、それぞれ接続された機器の作動を制御する。 A temperature control valve or the like is connected to the output side of the tank side control device 20, and the electric motor 12 a of the water circulation pump 12, the electric motor 14 b of the compressor 14, and an electric expansion valve are connected to the output side of the heat pump side control device 21. 16 electric actuators 16b, a blower fan 17a, and the like are connected. And the tank side control apparatus 20 and the heat pump side control apparatus 21 control the action | operation of the respectively connected apparatus.

なお、ヒートポンプ側制御装置２１は、水循環ポンプ１２の電動モータ１２ａ等を制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、本実施形態では、特に、ヒートポンプ側制御装置２１のうち、水循環ポンプ１２の作動（水圧送能力）を制御することによって、水循環ポンプ１２の吐出流量Ｑを制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）を吐出流量制御手段２１ａとする。もちろん、吐出流量制御手段２１ａをヒートポンプ側制御装置２１に対して別体の制御装置として構成してもよい。 The heat pump side control device 21 is configured integrally with control means for controlling the electric motor 12a and the like of the water circulation pump 12. However, in the present embodiment, the water circulation pump in the heat pump side control device 21 in particular. The configuration (hardware and software) for controlling the discharge flow rate Q of the water circulation pump 12 by controlling the operation (water pressure feeding capacity) 12 is referred to as a discharge flow rate control means 21a. Of course, the discharge flow rate control means 21a may be configured as a separate control device for the heat pump side control device 21.

一方、タンク側制御装置２０の入力側には、貯湯タンク１０内に上下方向に並んで配置された複数個の給湯水温度検出手段としての図示しないタンク内水温センサ等が接続され、これらのセンサの検出信号がタンク側制御装置２０へ入力される。これにより、タンク側制御装置２０では、タンク内水温センサの出力信号によって、貯湯タンク１０内の水位レベルに応じた給湯水の温度を検出できるようになっている。 On the other hand, on the input side of the tank-side controller 20, a plurality of hot water temperature sensors (not shown) as hot water temperature detecting means arranged in the hot water storage tank 10 in the vertical direction are connected. The detection signal is input to the tank-side control device 20. Thereby, in the tank side control apparatus 20, the temperature of the hot water supply according to the water level in the hot water storage tank 10 can be detected by the output signal of the tank water temperature sensor.

また、ヒートポンプ側制御装置２１の入力側には、水−冷媒熱交換器１５の水通路１５ａ入口側の給湯水温度である入水温度Ｔｗｉを検出する入水温度検出手段としての入水温度センサ２２、水−冷媒熱交換器１５の水通路１５ａ出口側の給湯水温度である沸き上げ温度Ｔｗｏを検出する沸き上げ温度検出手段としての沸き上げ温度センサ２３、蒸発器１７において電気式膨張弁１６下流側の低圧冷媒と熱交換する外気温（室外空気温度）Ｔａｍを検出する外気温検出手段としての外気温センサ２４等が接続され、これらのセンサ群の検出信号がヒートポンプ側制御装置２１へ入力される。 In addition, an input side of the heat pump side control device 21 includes an incoming water temperature sensor 22 as an incoming water temperature detecting means for detecting an incoming water temperature Twi which is a hot water temperature at the inlet side of the water passage 15a of the water-refrigerant heat exchanger 15. -Boiling temperature sensor 23 as a boiling temperature detecting means for detecting the boiling temperature Two which is the temperature of the hot water supply water at the outlet side of the water passage 15a of the refrigerant heat exchanger 15, and the downstream side of the electric expansion valve 16 in the evaporator 17 An outside air temperature sensor 24 as an outside air temperature detecting means for detecting an outside air temperature (outdoor air temperature) Tam that exchanges heat with the low-pressure refrigerant is connected, and detection signals of these sensor groups are input to the heat pump side control device 21.

さらに、タンク側制御装置２０およびヒートポンプ側制御装置２１には、操作パネル３０が接続され、ヒートポンプ式給湯機１００の作動・停止の操作信号、給湯機の給湯温度設定信号等がタンク側制御装置２０およびヒートポンプ側制御装置２１へ入力される。 Further, an operation panel 30 is connected to the tank-side control device 20 and the heat pump-side control device 21, and an operation signal for operating / stopping the heat pump type hot water heater 100, a hot water supply temperature setting signal for the water heater, etc. And input to the heat pump side control device 21.

また、タンク側制御装置２０およびヒートポンプ側制御装置２１は、互いに電気的に接続されており、通信可能に構成されている。これにより、一方の制御装置に入力された検出信号および操作信号に基づいて、他方の制御装置が上述の各種アクチュエータ１２ａ、１４ｂ、１６ｂ、１７ａ等の作動を制御することもできる。従って、タンク側制御装置２０およびヒートポンプ側制御装置２１を１つの制御装置として一体的に構成してもよい。 The tank side control device 20 and the heat pump side control device 21 are electrically connected to each other and configured to be communicable. Thereby, based on the detection signal and operation signal which were input into one control apparatus, the other control apparatus can also control operation | movement of the above-mentioned various actuators 12a, 14b, 16b, 17a. Therefore, the tank side control device 20 and the heat pump side control device 21 may be integrally configured as one control device.

次に、上記構成における本実施形態のヒートポンプ式給湯機１００の作動を、図２に基づいて説明する。図２は、ヒートポンプ側制御装置２１が実行する制御処理を示すフローチャートである。この制御処理は、ヒートポンプ式給湯機１００に外部から電源が供給された状態で、操作パネル３０の給湯機作動信号がタンク側制御装置２０およびヒートポンプ側制御装置２１に入力されるとスタートする。 Next, the operation of the heat pump type water heater 100 of the present embodiment having the above configuration will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing a control process executed by the heat pump side control device 21. This control process is started when a hot water supply operation signal of the operation panel 30 is input to the tank side control device 20 and the heat pump side control device 21 in a state where power is supplied to the heat pump type hot water supply device 100 from the outside.

まず、ステップＳ１ではフラグ、タイマ等の初期化がなされ、次のステップＳ２で操作パネル３０の操作信号およびセンサ群２２〜２４等により検出された検出信号を読み込む。次に、ステップＳ３へ進み、ヒートポンプサイクル１３を構成する各種機器の各種アクチュエータの制御状態が、ステップＳ２で読み込んだ操作信号および検出信号に基づいて決定される。 First, in step S1, flags, timers and the like are initialized, and in the next step S2, operation signals of the operation panel 30 and detection signals detected by the sensor groups 22 to 24 are read. Next, it progresses to step S3 and the control state of the various actuators of the various apparatuses which comprise the heat pump cycle 13 is determined based on the operation signal and detection signal which were read at step S2.

例えば、圧縮機１４の電動モータ１４ｂへ出力される制御信号については、操作パネル３０からの給湯温度設定信号および外気温センサ２５により検出された検出外気温Ｔａｍに基づいて、予めヒートポンプ側制御装置２１に記憶された制御マップを参照して決定される。具体的には、給湯温度設定信号による設定温度の上昇および外気温Ｔａｍの低下に伴って、圧縮機１４の冷媒吐出能力が増加するように決定される。 For example, the control signal output to the electric motor 14 b of the compressor 14 is preliminarily based on the hot water supply temperature setting signal from the operation panel 30 and the detected outside air temperature Tam detected by the outside air temperature sensor 25. Determined with reference to the control map stored in Specifically, it is determined so that the refrigerant discharge capacity of the compressor 14 increases as the set temperature rises and the outside air temperature Tam decreases according to the hot water supply temperature setting signal.

また、電気式膨張弁１６の電動アクチュエータ１６ｂに出力される制御信号については、ヒートポンプサイクル１３の高圧側冷媒圧力が目標高圧となるように決定される。この目標高圧は、外気温Ｔａｍおよび圧縮機１４の冷媒吐出能力から推定される圧縮機１４吐出冷媒温度に基づいて、予めヒートポンプ側制御装置２１に記憶された制御マップを参照して、ヒートポンプサイクル１３の成績係数（ＣＯＰ）が略最大となるように決定される。 The control signal output to the electric actuator 16b of the electric expansion valve 16 is determined so that the high-pressure side refrigerant pressure of the heat pump cycle 13 becomes the target high pressure. This target high pressure is determined by referring to a control map stored in advance in the heat pump side control device 21 based on the compressor 14 discharge refrigerant temperature estimated from the outside air temperature Tam and the refrigerant discharge capacity of the compressor 14. The coefficient of performance (COP) is determined to be substantially the maximum.

また、送風ファン１７ａへ出力される制御電圧については、外気温Ｔａｍに基づいて、予めヒートポンプ側制御装置２１に記憶された制御マップを参照して決定される。 The control voltage output to the blower fan 17a is determined with reference to a control map stored in advance in the heat pump side control device 21 based on the outside air temperature Tam.

次に、ステップＳ４へ進み、ヒートポンプ側制御装置２１の吐出流量制御手段２１ａから水循環ポンプ１２へ出力される制御電圧Ｖが決定される。ステップＳ４では、沸き上げ温度センサ２３により検出された沸き上げ温度Ｔｗｏが、給湯温度設定信号から決定される沸き上げ温度の目標値である目標沸き上げ温度Ｔｗｘとなるように制御電圧Ｖが決定される。 Next, it progresses to step S4 and the control voltage V output to the water circulation pump 12 from the discharge flow volume control means 21a of the heat pump side control apparatus 21 is determined. In step S4, the control voltage V is determined so that the boiling temperature Two detected by the boiling temperature sensor 23 becomes the target boiling temperature Twx, which is the target value of the boiling temperature determined from the hot water supply temperature setting signal. The

ここで、図３を用いて、沸き上げ温度Ｔｗｏが目標沸き上げ温度Ｔｗｘとなるように制御電圧Ｖを決定するための一般的な決定手法を説明する。なお、図３は、ヒートポンプ側制御装置２１から出力される制御電圧Ｖと水循環ポンプの吐出流量Ｑとの関係（Ｖ−Ｑ特性）を示すグラフである。 Here, a general determination method for determining the control voltage V so that the boiling temperature Two becomes the target boiling temperature Twx will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a graph showing the relationship (VQ characteristics) between the control voltage V output from the heat pump-side control device 21 and the discharge flow rate Q of the water circulation pump.

また、本実施形態のヒートポンプ式給湯機１００に採用（搭載）される実際の水循環ポンプには、製品毎の製造ばらつきや製造メーカの相違等によって、その性能に個体差がある。従って、水循環ポンプには、製品毎にＶ−Ｑ特性にもばらつきがある。そこで、図３では、ヒートポンプ式給湯機１００に採用され得る水循環ポンプのばらつきの範囲内で、平均値としてのＶ−Ｑ特性を太実線で示している。 In addition, the actual water circulation pump employed (mounted) in the heat pump type hot water heater 100 of the present embodiment has individual differences in performance due to manufacturing variations among products, differences in manufacturers, and the like. Therefore, the water circulation pump has a variation in the VQ characteristic for each product. Therefore, in FIG. 3, the VQ characteristic as an average value is indicated by a bold solid line within a range of variations of the water circulation pump that can be employed in the heat pump hot water heater 100.

まず、一般的な決定手法では、給湯温度設定信号から決定される目標沸き上げ温度Ｔｗｘから沸き上げ温度Ｔｗｏを減算した値（Ｔｗｘ−Ｔｗｏ）に基づいて、水循環ポンプ１２の吐出流量Ｑを変化させる変化量ΔＱを算出する。この吐出流量の変化量ΔＱに基づいて、予めヒートポンプ側制御装置２１に記憶された制御マップを参照して、水循環ポンプ１２へ出力される制御電圧の変化量ΔＶを決定する。 First, in a general determination method, the discharge flow rate Q of the water circulation pump 12 is changed based on a value (Twx−Two) obtained by subtracting the boiling temperature Two from the target boiling temperature Twx determined from the hot water supply temperature setting signal. A change amount ΔQ is calculated. Based on the change amount ΔQ of the discharge flow rate, the control voltage change amount ΔV output to the water circulation pump 12 is determined with reference to the control map stored in the heat pump side control device 21 in advance.

そして、前回ヒートポンプ側制御装置２１から水循環ポンプ１２へ出力された制御電圧Ｖｎ−１に変化量ΔＶを加算した値を、今回出力する制御電圧Ｖ（＝Ｖｎ−１＋ΔＶ）として決定する。 And the value which added variation | change_quantity (DELTA) V to the control voltage Vn-1 output to the water circulation pump 12 from the heat pump side control apparatus 21 last time is determined as the control voltage V (= Vn-1 + (DELTA) V) output this time.

ところで、このような一般的な制御電圧Ｖの決定手法にて参照される制御マップは、制御電圧の変化量ΔＶに対する水循環ポンプ１２の吐出流量の変化量ΔＱの変化量割合ΔＱ／ΔＶが予め把握された所定の値となっていることを前提として決定されている。そのため、実際にヒートポンプ式給湯機１００に採用されている水循環ポンプの変化量割合ΔＱ／ΔＶが所定の値になっていないと、吐出流量Ｑを所望の変化量ΔＱだけ変化させることができない。 By the way, in the control map referred to in such a general control voltage V determining method, the change rate ratio ΔQ / ΔV of the discharge flow rate change amount ΔQ of the water circulation pump 12 with respect to the control voltage change amount ΔV is grasped in advance. It is determined on the assumption that the predetermined value is obtained. Therefore, the discharge flow rate Q cannot be changed by a desired change amount ΔQ unless the change rate ratio ΔQ / ΔV of the water circulation pump actually used in the heat pump type hot water heater 100 is a predetermined value.

ところが、前述の如く、実際の水循環ポンプには、製品毎にＶ−Ｑ特性のばらつきが存在するため、製品毎に変化量割合ΔＱ／ΔＶもばらついてしまう。従って、上述した一般的な制御電圧Ｖの決定手法にて決定された制御電圧Ｖを、本実施形態のヒートポンプ式給湯機１００に採用されている水循環ポンプ１２へ出力したとしても、水循環ポンプ１２の吐出流量Ｑを所望の流量となるように適切に変化させることができないことがある。 However, as described above, since the actual water circulation pump has a variation in the VQ characteristic from product to product, the variation rate ΔQ / ΔV also varies from product to product. Therefore, even if the control voltage V determined by the above-described general control voltage V determination method is output to the water circulation pump 12 employed in the heat pump type water heater 100 of the present embodiment, the water circulation pump 12 In some cases, the discharge flow rate Q cannot be appropriately changed to a desired flow rate.

例えば、図３の破線で示すように、水循環ポンプの変化量割合ΔＱ／ΔＶのばらつきの範囲内で最も大きな第１変化量割合ΔＱ１／ΔＶとなる水循環ポンプ（以下、第１水循環ポンプという。）が、ヒートポンプ式給湯機１００に採用されている場合は、制御電圧の変化量ΔＶに対する水循環ポンプ１２の吐出流量の変化量ΔＱが所望の変化量よりも大きくなってしまう。 For example, as shown by the broken line in FIG. 3, the water circulation pump (hereinafter referred to as the first water circulation pump) having the largest first change rate ratio ΔQ1 / ΔV within the variation range of the change rate ratio ΔQ / ΔV of the water circulation pump. However, when the heat pump type hot water heater 100 is employed, the change amount ΔQ of the discharge flow rate of the water circulation pump 12 with respect to the change amount ΔV of the control voltage becomes larger than the desired change amount.

その結果、実際の沸き上げ温度Ｔｗｏが目標沸き上げ温度Ｔｗｘとの差を超えて不必要に変化してしまうオーバーシュートの問題や、実際の沸き上げ温度Ｔｗｏが目標沸き上げ温度Ｔｗｘに対して上下して安定しないハンチングの問題が生じる。 As a result, there is an overshoot problem that the actual boiling temperature Two changes unnecessarily beyond the difference from the target boiling temperature Twx, and the actual boiling temperature Two is higher or lower than the target boiling temperature Twx. As a result, the problem of unstable hunting occurs.

一方、図３の一点鎖線で示すように、水循環ポンプの変化量割合ΔＱ／ΔＶのばらつきの範囲内で最も小さな第２変化量割合ΔＱ２／ΔＶとなる水循環ポンプ（以下、第２水循環ポンプという。）が、ヒートポンプ式給湯機１００に採用されている場合は、制御電圧の変化量ΔＶに対する水循環ポンプ１２の吐出流量の変化量ΔＱが所望の変化量よりも小さくなってしまう。 On the other hand, as shown by the one-dot chain line in FIG. 3, the water circulation pump (hereinafter referred to as the second water circulation pump) having the smallest second change rate ratio ΔQ2 / ΔV within the range of variation of the change rate ratio ΔQ / ΔV of the water circulation pump. ) Is adopted in the heat pump type hot water heater 100, the change amount ΔQ of the discharge flow rate of the water circulation pump 12 with respect to the change amount ΔV of the control voltage becomes smaller than the desired change amount.

その結果、実際の沸き上げ温度Ｔｗｏを速やかに目標沸き上げ温度Ｔｗｘに近づけることができないという応答性悪化の問題が生じる。 As a result, there arises a problem that the actual boiling temperature Two cannot be quickly brought close to the target boiling temperature Twx and the response is deteriorated.

換言すると、本実施形態のヒートポンプ式給湯機１００のように、水圧送手段として、第１、第２水循環ポンプを含む変化量割合ΔＱ／ΔＶにばらつきのある複数の種類の水循環ポンプのうち、いずれか１つが採用されていると、上述した一般的な制御電圧Ｖの決定手法では、水循環ポンプ１２の吐出流量Ｑを所望の流量となるように適切に変化させることができないことがある。 In other words, as in the heat pump type hot water heater 100 of the present embodiment, as the water pressure feeding means, any one of a plurality of types of water circulation pumps having variation in the variation ratio ΔQ / ΔV including the first and second water circulation pumps. If one of them is employed, the above-described general method for determining the control voltage V may not be able to appropriately change the discharge flow rate Q of the water circulation pump 12 to a desired flow rate.

そこで、本実施形態のステップＳ４では、以下のように制御電圧Ｖを決定する。まず、目標沸き上げ温度Ｔｗｘから沸き上げ温度Ｔｗｏを減算した値（Ｔｗｘ−Ｔｗｏ）の絶対値、および、ヒートポンプサイクル１３の水−冷媒熱交換器１５における加熱能力を用いて、水循環ポンプ１２の吐出流量Ｑを変化させる変化量ΔＱを算出する。 Therefore, in step S4 of the present embodiment, the control voltage V is determined as follows. First, using the absolute value of the value obtained by subtracting the boiling temperature Two from the target boiling temperature Twx (Twx-Two) and the heating capacity in the water-refrigerant heat exchanger 15 of the heat pump cycle 13, the discharge of the water circulation pump 12 is performed. A change amount ΔQ that changes the flow rate Q is calculated.

さらに、前述の如く、水循環ポンプ１２の回転数Ｎｐ、ヒートポンプ側制御装置２１から出力される制御電圧Ｖ、および、水循環ポンプ１２の吐出流量Ｑには、互いに相関関係があるので、この吐出流量の変化量ΔＱに基づいて、予めヒートポンプ側制御装置２１に記憶された制御マップを参照して、水循環ポンプ１２の回転数Ｎｐの変化量ΔＮｐに対応する制御電圧の変化量ΔＶを決定する。 Furthermore, as described above, the rotational speed Np of the water circulation pump 12, the control voltage V output from the heat pump side control device 21, and the discharge flow rate Q of the water circulation pump 12 are correlated with each other. Based on the change amount ΔQ, a control map change amount ΔV corresponding to the change amount ΔNp of the rotational speed Np of the water circulation pump 12 is determined with reference to a control map stored in the heat pump side control device 21 in advance.

この際、図４に示すように制御電圧の変化量ΔＶを決定する。なお、図４は、水循環ポンプ１２の吐出流量の変化量ΔＱと制御電圧の変化量ΔＶとの関係を示す制御特性図であり、図３に対して、吐出流量の変化量ΔＱを横軸として、制御電圧の変化量ΔＶを縦軸として表現している。 At this time, the change amount ΔV of the control voltage is determined as shown in FIG. 4 is a control characteristic diagram showing the relationship between the change amount ΔQ of the discharge flow rate of the water circulation pump 12 and the change amount ΔV of the control voltage. Compared to FIG. 3, the change amount ΔQ of the discharge flow rate is shown on the horizontal axis. The change amount ΔV of the control voltage is expressed as a vertical axis.

図４の制御特性図から明らかなように、具体的には、ステップＳ４では、吐出流量の変化量ΔＱの絶対値が予め定めた基準値ΔＱＫ以下の場合は、第１変化量割合ΔＱ１／ΔＶに応じて制御電圧の変化量ΔＶを決定する。 As is apparent from the control characteristic diagram of FIG. 4, specifically, in step S4, when the absolute value of the change amount ΔQ of the discharge flow rate is equal to or less than a predetermined reference value ΔQK, the first change rate ratio ΔQ1 / ΔV. The change amount ΔV of the control voltage is determined according to the above.

そして、目標沸き上げ温度Ｔｗｘが沸き上げ温度Ｔｗｏよりも高いときは、決定された制御電圧の変化量ΔＶを前回水循環ポンプ１２へ出力された制御電圧Ｖｎ−１から減算して、今回出力する制御電圧Ｖとする。また、目標沸き上げ温度Ｔｗｘが沸き上げ温度Ｔｗｏよりも低いときは、決定された制御電圧の変化量ΔＶを前回水循環ポンプ１２へ出力された制御電圧Ｖｎ−１に加算して、今回出力する制御電圧Ｖとする。 Then, when the target boiling temperature Twx is higher than the boiling temperature Two, the control voltage Vn−1 previously output to the water circulation pump 12 is subtracted from the determined control voltage change ΔV and output this time. The voltage is V. In addition, when the target boiling temperature Twx is lower than the boiling temperature Two, the control voltage Vn−1 previously output to the water circulation pump 12 is added to the control voltage Vn−1 that was output to the previous water circulation pump 12 and output this time. The voltage is V.

一方、吐出流量の変化量ΔＱの絶対値が予め定めた基準値ΔＱＫより大きい場合は、第２変化量割合ΔＱ２／ΔＶに応じて制御電圧の変化量ΔＶを決定する。そして、吐出流量の変化量ΔＱの絶対値が予め定めた基準値ΔＱＫより小さい場合と同様に、前回水循環ポンプ１２へ出力された制御電圧Ｖｎ−１に加算あるいは減算して、今回出力する制御電圧Ｖとする。 On the other hand, when the absolute value of the change amount ΔQ of the discharge flow rate is larger than a predetermined reference value ΔQK, the change amount ΔV of the control voltage is determined according to the second change amount ratio ΔQ2 / ΔV. As in the case where the absolute value of the change amount ΔQ of the discharge flow rate is smaller than the predetermined reference value ΔQK, the control voltage output this time is added to or subtracted from the control voltage Vn−1 previously output to the water circulation pump 12. V.

なお、本実施形態の基準値ΔＱＫは、安定時の吐出流量Ｑに対する割合が２％以上、２０％以下の値になる範囲に設定されている。さらに、本実施形態のヒートポンプ側制御装置２１では、制御電圧Ｖを所定の更新周期τ（本実施形態では、３秒）で更新している。 Note that the reference value ΔQK of the present embodiment is set in a range in which the ratio to the stable discharge flow rate Q is a value of 2% or more and 20% or less. Further, in the heat pump side control device 21 of the present embodiment, the control voltage V is updated at a predetermined update period τ (3 seconds in the present embodiment).

ステップＳ５では、ステップＳ３、Ｓ４にて決定された制御状態が得られるように、ヒートポンプ側制御装置２１から各種アクチュエータ１２ａ、１４ｂ、１６ｂ、１７ａ等に対して制御信号が出力されて、ステップＳ６へ進む。 In step S5, a control signal is output from the heat pump side control device 21 to the various actuators 12a, 14b, 16b, 17a, etc. so that the control state determined in steps S3, S4 is obtained, and the process proceeds to step S6. move on.

ステップＳ６では、操作パネル２７からの給湯機停止信号がヒートポンプ側制御装置２１へ入力されている場合は、各種アクチュエータの作動を停止させて、システムを停止させる。一方、給湯機停止信号が入力されていない場合は、予め定めた制御周期の間待機した後、ステップＳ２に戻るようになっている。 In step S6, when the hot water heater stop signal from the operation panel 27 is input to the heat pump side control device 21, the operation of various actuators is stopped to stop the system. On the other hand, when the hot water heater stop signal is not input, after waiting for a predetermined control period, the process returns to step S2.

従って、本実施形態のヒートポンプ式給湯機１００を作動させると、圧縮機１４から吐出された高温高圧の冷媒は、水−冷媒熱交換器１５の冷媒通路１５ｂに流入して、水循環ポンプ１２によって貯湯タンク１０の下方側から水通路１５ａに流入した給湯水と熱交換する。これにより、給湯水が加熱され、加熱された給湯水は、貯湯タンク１０の上方側から貯留される。 Therefore, when the heat pump type hot water heater 100 of this embodiment is operated, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 14 flows into the refrigerant passage 15b of the water-refrigerant heat exchanger 15 and is stored by the water circulation pump 12. Heat is exchanged with hot water flowing into the water passage 15a from the lower side of the tank 10. As a result, the hot water is heated, and the heated hot water is stored from above the hot water storage tank 10.

この際、本実施形態のヒートポンプサイクル１３では、冷媒として二酸化炭素を採用し、超臨界冷凍サイクルを構成しているので、冷媒として代替フロン等を採用する場合に対して、高圧冷媒の温度を上昇させることができる。その結果、水−冷媒熱交換器１５において給湯水に放熱する熱量を増加させて給湯水の温度を高温化することができる。 At this time, in the heat pump cycle 13 of the present embodiment, carbon dioxide is used as the refrigerant and the supercritical refrigeration cycle is configured. Therefore, the temperature of the high-pressure refrigerant is increased as compared with the case where alternative chlorofluorocarbon is used as the refrigerant. Can be made. As a result, the amount of heat dissipated to the hot water in the water-refrigerant heat exchanger 15 can be increased, and the temperature of the hot water can be increased.

一方、水−冷媒熱交換器１５から流出した高圧冷媒は、電気式膨張弁１６にて減圧される。電気式膨張弁１６にて減圧された冷媒は、蒸発器１７へ流入し、送風ファン１７ａから送風された外気から吸熱して蒸発する。そして、蒸発器１７から流出した冷媒は、圧縮機１４へ吸入されて再び圧縮される。 On the other hand, the high-pressure refrigerant flowing out of the water-refrigerant heat exchanger 15 is depressurized by the electric expansion valve 16. The refrigerant decompressed by the electric expansion valve 16 flows into the evaporator 17, absorbs heat from the outside air blown from the blower fan 17a, and evaporates. Then, the refrigerant flowing out of the evaporator 17 is sucked into the compressor 14 and compressed again.

さらに、本実施形態では、吐出流量制御手段２１ａが吐出流量を変化させる際に、ステップＳ４にて説明したように制御電圧Ｖを決定しているので、以下のような優れた効果を得ることができる。この効果については、図５を用いて説明する。なお、図５は、水循環ポンプの吐出流量Ｑの変化を示すグラフであり、本実施形態の水循環ポンプ１２の吐出流量Ｑの変化を太実線で示している。 Furthermore, in the present embodiment, when the discharge flow rate control means 21a changes the discharge flow rate, the control voltage V is determined as described in step S4, so that the following excellent effects can be obtained. it can. This effect will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a graph showing the change of the discharge flow rate Q of the water circulation pump, and the change of the discharge flow rate Q of the water circulation pump 12 of the present embodiment is shown by a bold solid line.

また、図５では、第１水循環ポンプを採用したヒートポンプ式給湯機１００において、上述した一般的な制御電圧Ｖの決定手法にて第１水循環ポンプの作動を制御した際の吐出流量Ｑの変化を破線で示す。また、第２水循環ポンプを採用したヒートポンプ式給湯機１００において、一般的な制御電圧Ｖの決定手法にて第２水循環ポンプの作動を制御した際の吐出流量Ｑの変化を一点鎖線で示している。 Further, in FIG. 5, in the heat pump type water heater 100 employing the first water circulation pump, the change in the discharge flow rate Q when the operation of the first water circulation pump is controlled by the general method for determining the control voltage V described above. Shown in broken lines. Further, in the heat pump water heater 100 employing the second water circulation pump, the change in the discharge flow rate Q when the operation of the second water circulation pump is controlled by a general method of determining the control voltage V is indicated by a one-dot chain line. .

図５の破線から明らかなように、一般的な制御電圧Ｖの決定手法によって第１水循環ポンプの作動を制御すると、オーバーシュートおよびハンチングの問題が生じる。一方、図５の一点鎖線から明らかなように、一般的な制御電圧Ｖの決定手法によって第２水循環ポンプの作動を制御すると、応答性悪化の問題が生じる。 As apparent from the broken line in FIG. 5, when the operation of the first water circulation pump is controlled by a general method for determining the control voltage V, problems of overshoot and hunting occur. On the other hand, as apparent from the one-dot chain line in FIG. 5, when the operation of the second water circulation pump is controlled by a general method of determining the control voltage V, a problem of deterioration in responsiveness occurs.

これに対して、本実施形態では、吐出流量制御手段２１ａが吐出流量を変化させる際に、吐出流量の変化量ΔＱの絶対値が、予め定めた基準値ΔＱＫより大きい場合、つまり水循環ポンプ１２の吐出流量Ｑを大きく変化させる場合には、第２変化量割合ΔＱ２／ΔＶに基づいて決定された制御電圧の変化量ΔＶを用いて制御信号Ｖを決定している。 On the other hand, in the present embodiment, when the discharge flow rate control means 21a changes the discharge flow rate, the absolute value of the change amount ΔQ of the discharge flow rate is larger than a predetermined reference value ΔQK, that is, the water circulation pump 12 When the discharge flow rate Q is changed greatly, the control signal V is determined using the control voltage change amount ΔV determined based on the second change amount ratio ΔQ2 / ΔV.

ここで、第２変化量割合ΔＱ２／ΔＶは、水循環ポンプの変化量割合ΔＱ／ΔＶのばらつきの範囲内で最も小さな値であるから、実際にヒートポンプ式給湯機１００に採用された水循環ポンプ１２の変化量割合ΔＱ／ΔＶは、第２変化量割合ΔＱ２／ΔＶよりも確実に大きくなる。 Here, since the second change rate ratio ΔQ2 / ΔV is the smallest value within the range of variation of the change rate ratio ΔQ / ΔV of the water circulation pump, the second change rate ratio ΔQ2 / ΔV of the water circulation pump 12 actually employed in the heat pump hot water heater 100 is used. The change amount ratio ΔQ / ΔV is surely larger than the second change amount ratio ΔQ2 / ΔV.

従って、第２水循環ポンプが採用されている場合よりも実際の吐出流量の変化量ΔＱを確実に増加させることができる。これにより、水循環ポンプに性能ばらつきが生じていても、水−冷媒熱交換器１５から流出した給湯水の沸き上げ温度Ｔｗｏを速やかに目標沸き上げ温度Ｔｗｘに近づけて応答性悪化の問題を抑制できる。 Accordingly, the actual change amount ΔQ of the discharge flow rate can be reliably increased as compared with the case where the second water circulation pump is employed. As a result, even if performance variation occurs in the water circulation pump, the boiling temperature Two of the hot water flowing out from the water-refrigerant heat exchanger 15 can be quickly brought close to the target boiling temperature Twx to suppress the problem of deterioration in responsiveness. .

一方、吐出流量制御手段２１ａが吐出流量を変化させる際に、吐出流量の変化量ΔＱの絶対値が、予め定めた基準値ΔＱＫ以下の場合、つまり水循環ポンプ１２の吐出流量Ｑを小さく変化させる場合には、第１変化量割合ΔＱ１／ΔＶに基づいて決定された制御電圧の変化量ΔＶを用いて制御信号Ｖを決定している。 On the other hand, when the discharge flow rate control means 21a changes the discharge flow rate, the absolute value of the change amount ΔQ of the discharge flow rate is equal to or smaller than a predetermined reference value ΔQK, that is, the discharge flow rate Q of the water circulation pump 12 is changed small. The control signal V is determined using the control voltage change amount ΔV determined based on the first change amount ratio ΔQ1 / ΔV.

ここで、第１変化量割合ΔＱ１／ΔＶは、水循環ポンプの変化量割合ΔＱ／ΔＶのばらつきの範囲内で最も大きな値であるから、実際にヒートポンプ式給湯機１００に採用された水循環ポンプ１２の変化量割合ΔＱ／ΔＶは、第１変化量割合ΔＱ１／ΔＶよりも確実に小さくなる。 Here, since the first change rate ratio ΔQ1 / ΔV is the largest value within the range of variation of the change rate ratio ΔQ / ΔV of the water circulation pump, the first change rate ratio ΔQ1 / ΔV of the water circulation pump 12 actually employed in the heat pump type hot water heater 100 is used. The change amount ratio ΔQ / ΔV is surely smaller than the first change amount ratio ΔQ1 / ΔV.

従って、第１水循環ポンプが採用されている場合よりも実際の吐出流量の変化量ΔＱを確実に減少させることができる。これにより、水循環ポンプに性能ばらつきが生じていても、吐出流量が不必要に大きく変化してしまうことを抑制して、オーバーシュートやハンチングの問題を抑制できる。 Therefore, the actual change amount ΔQ of the discharge flow rate can be reliably reduced as compared with the case where the first water circulation pump is employed. As a result, even if performance variation occurs in the water circulation pump, it is possible to suppress the discharge flow rate from changing unnecessarily and to suppress problems of overshoot and hunting.

その結果、水循環ポンプ１２として、第１、第２水循環ポンプを含む複数の種類の水循環ポンプのうち、いずれか１つが採用されるヒートポンプ式給湯機であっても、オーバーシュートやハンチング問題、並びに、応答性悪化の問題を抑制できる。すなわち、水循環ポンプに製品毎の性能ばらつきが生じていても、沸き上げ温度Ｔｗｏを目標沸き上げ温度Ｔｗｘに適切に近づけることができる。 As a result, as the water circulation pump 12, even in a heat pump water heater in which any one of a plurality of types of water circulation pumps including the first and second water circulation pumps is employed, overshoot and hunting problems, and The problem of deterioration of responsiveness can be suppressed. That is, even if the water circulation pump has a performance variation for each product, the boiling temperature Two can be appropriately brought close to the target boiling temperature Twx.

さらに、本発明者の検討によれば、上述の基準値ΔＱＫとして、安定時の吐出流量Ｑに対する割合が２％以上、２０％以下の範囲となる値を採用することで、上述のオーバーシュートやハンチング問題、並びに、応答性悪化の問題を十分に抑制できることが判っている。なお、本実施形態の安定時とは、予め定めた所定時間の間、目標沸き上げ温度Ｔｗｘが大きく変化せず、吐出流量の変化量ΔＱが変化しない、あるいは吐出流量の変化量ΔＱが極めて僅かにしか変化しない安定した運転時を意味している。 Further, according to the study of the present inventor, the above-described reference value ΔQK is a value in which the ratio with respect to the stable discharge flow rate Q is in the range of 2% or more and 20% or less. It has been found that hunting problems and responsiveness deterioration problems can be sufficiently suppressed. The stable time of the present embodiment means that the target boiling temperature Twx does not change significantly during a predetermined time, and the change amount ΔQ of the discharge flow rate does not change, or the change amount ΔQ of the discharge flow rate is very small. This means stable operation that only changes.

（第２実施形態）
本実施形態では、図６の全体構成図に示すように、第１実施形態のヒートポンプサイクル１３に対して、水−冷媒熱交換器１５の冷媒通路１５ｂから流出した冷媒の流れを分岐する分岐部３０、分岐部３０にて分岐された一方の冷媒を減圧膨張させる冷媒減圧手段としてのエジェクタ３１、および、エジェクタ３１流出冷媒を蒸発させる流出側蒸発器１９を設けた例を説明する。 (Second Embodiment)
In the present embodiment, as shown in the overall configuration diagram of FIG. 6, a branching portion that branches the flow of the refrigerant flowing out from the refrigerant passage 15 b of the water-refrigerant heat exchanger 15 with respect to the heat pump cycle 13 of the first embodiment. 30, an example in which an ejector 31 serving as a refrigerant decompression unit that decompresses and expands one of the refrigerants branched by the branch unit 30 and an outflow side evaporator 19 that evaporates the refrigerant flowing out of the ejector 31 will be described.

つまり、本実施形態のヒートポンプサイクル１３は、エジェクタ式冷凍サイクルとして構成されている。なお、図６では、図示の明確化のため、タンク側制御装置２０、ヒートポンプ側制御装置２１、操作パネル３０、および、各種センサ群等の電気制御部の図示を省略している。また、図６では、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。 That is, the heat pump cycle 13 of the present embodiment is configured as an ejector refrigeration cycle. In FIG. 6, for the sake of clarity of illustration, the tank side control device 20, the heat pump side control device 21, the operation panel 30, and electric control units such as various sensor groups are not shown. Moreover, in FIG. 6, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent part as 1st Embodiment.

分岐部３０は、３つの冷媒流入出口を有する三方継手で構成されており、流入出口のうち１つを冷媒流入口とし、２つを冷媒流出口としたものである。さらに、分岐部３０の一方の冷媒流出口には、エジェクタ３１のノズル部３１ａの入口側が接続され、他方の冷媒流出口には、電気式膨張弁１６の入口側が接続されている。 The branch part 30 is configured by a three-way joint having three refrigerant inlets and outlets, and one of the inlets and outlets is a refrigerant inlet and two of the refrigerant outlets. Furthermore, the inlet side of the nozzle part 31a of the ejector 31 is connected to one refrigerant outlet of the branch part 30, and the inlet side of the electric expansion valve 16 is connected to the other refrigerant outlet.

エジェクタ３１は、高圧冷媒を減圧膨張させる減圧手段であるとともに、減圧膨張された高速度の冷媒流により冷媒を内部に吸引する冷媒循環手段でもある。具体的には、エジェクタ３１は、分岐部３０から流入する高圧冷媒の通路面積を小さく絞って、冷媒を減圧させるノズル部３１ａと、ノズル部３１ａの冷媒噴射口と連通するように配置されて、蒸発器１７から流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口３１ｂを有している。 The ejector 31 is a decompression unit that decompresses and expands the high-pressure refrigerant, and is also a refrigerant circulation unit that sucks the coolant into the interior by the high-speed refrigerant flow decompressed and expanded. Specifically, the ejector 31 is arranged so that the passage area of the high-pressure refrigerant flowing from the branching portion 30 is reduced to be in communication with the nozzle portion 31a for depressurizing the refrigerant and the refrigerant injection port of the nozzle portion 31a. A refrigerant suction port 31b for sucking the refrigerant flowing out of the evaporator 17 is provided.

このノズル部３１ａは、絞り通路面積を変更可能に構成された可変ノズル部として構成されている。具体的には、ノズル部３１ａの内部に配置されてノズル部３１ａの冷媒通路面積（絞り開度）を調整するニードル弁３１ｃ、このニードル弁３１ｃをノズル部３１ａの軸方向に変位させるステッピングモータからなる電動アクチュエータ３１ｄを有して構成される。 The nozzle portion 31a is configured as a variable nozzle portion configured to be able to change the throttle passage area. Specifically, a needle valve 31c that is disposed inside the nozzle portion 31a and adjusts the refrigerant passage area (throttle opening) of the nozzle portion 31a, and a stepping motor that displaces the needle valve 31c in the axial direction of the nozzle portion 31a. The electric actuator 31d is configured.

さらに、エジェクタ３１は、ノズル部３１ａおよび冷媒吸引口３１ｂの冷媒流れ下流側に、ノズル部３１ａから噴射する噴射冷媒と冷媒吸引口３１ｂからの吸引された吸引冷媒とを混合して昇圧するディフューザ部３１ｅを有している。 Further, the ejector 31 is a diffuser portion that mixes and boosts the injection refrigerant injected from the nozzle portion 31a and the suction refrigerant sucked from the refrigerant suction port 31b on the downstream side of the refrigerant flow of the nozzle portion 31a and the refrigerant suction port 31b. 31e.

ディフューザ部３１ｅは、冷媒の通路面積を徐々に大きくする形状に形成されており、冷媒流れを減速して冷媒圧力を上昇させる作用、つまり、冷媒の速度エネルギを圧力エネルギに変換する作用を果たす。さらに、ディフューザ部３１ｅの出口側には、流出側蒸発器１９が接続されている。 The diffuser portion 31e is formed in a shape that gradually increases the passage area of the refrigerant, and functions to increase the refrigerant pressure by decelerating the refrigerant flow, that is, to convert the velocity energy of the refrigerant into pressure energy. Furthermore, the outflow side evaporator 19 is connected to the exit side of the diffuser part 31e.

流出側蒸発器１９は、ディフューザ部３１ｅから流出した冷媒と送風ファン１７ａより送風された室内送風空気とを熱交換させることによって、冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器である。流出側蒸発器１９の出口側には、圧縮機１４の冷媒吸入口が接続されている。 The outflow-side evaporator 19 is a heat-absorbing heat exchanger that evaporates the refrigerant and exerts an endothermic effect by exchanging heat between the refrigerant flowing out of the diffuser portion 31e and the indoor air blown from the blower fan 17a. . The refrigerant suction port of the compressor 14 is connected to the outlet side of the outflow side evaporator 19.

一方、分岐部３０の他方の冷媒流出口には、電気式膨張弁１６の入口側が接続され、電気式膨張弁１６の出口側には、蒸発器１７が接続されている。以下の説明では、蒸発器１７と流出側蒸発器１９との相違を明確にするために、電気式膨張弁１６の出口側に接続された蒸発器１７を吸引側蒸発器１７と記載する。 On the other hand, an inlet side of the electric expansion valve 16 is connected to the other refrigerant outlet of the branch portion 30, and an evaporator 17 is connected to the outlet side of the electric expansion valve 16. In the following description, in order to clarify the difference between the evaporator 17 and the outflow side evaporator 19, the evaporator 17 connected to the outlet side of the electric expansion valve 16 is referred to as a suction side evaporator 17.

なお、本実施形態では、流出側蒸発器１９および吸引側蒸発器１７を、フィンアンドチューブ型の熱交換器で一体的に構成している。具体的には、流出側蒸発器１９と吸引側蒸発器１７とのフィンを共通化し、チューブのパス構成で２つの熱交換器に分割したものである。 In the present embodiment, the outflow side evaporator 19 and the suction side evaporator 17 are integrally configured by a fin-and-tube heat exchanger. Specifically, the fins of the outflow side evaporator 19 and the suction side evaporator 17 are made common and divided into two heat exchangers by a tube path configuration.

従って、送風ファン１７ａにて送風された外気は、矢印Ｘのように流れ、まず、流出側蒸発器１９にて吸熱され、さらに、吸引側蒸発器１７にて吸熱されるようになっている。また、吸引側蒸発器１７の出口側には、エジェクタ３１の冷媒吸引口３１ｂが接続されている。 Accordingly, the outside air blown by the blower fan 17 a flows as indicated by an arrow X, and is first absorbed by the outflow side evaporator 19 and further absorbed by the suction side evaporator 17. A refrigerant suction port 31 b of the ejector 31 is connected to the outlet side of the suction side evaporator 17.

さらに、本実施形態のヒートポンプ側制御装置２１の出力側には、エジェクタ３１の電動アクチュエータ３１ｄも接続されている。つまり、電動アクチュエータ３１ｄは、ヒートポンプ側制御装置２１から出力される制御信号によって、その作動が制御される。その他の構成は第１実施形態と同様である。 Furthermore, the electric actuator 31d of the ejector 31 is also connected to the output side of the heat pump side control device 21 of the present embodiment. That is, the operation of the electric actuator 31d is controlled by the control signal output from the heat pump-side control device 21. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

次に、上記構成における本実施形態のヒートポンプ式給湯機１００の作動を説明する。本実施形態においてヒートポンプ側制御装置２１が実行する制御フローは、基本的に第１実施形態の図２と同様であるが、本実施形態では、可変ノズル部を有するエジェクタ３１を採用しているので、ステップＳ３の制御処理を変更している。 Next, the operation of the heat pump type water heater 100 of the present embodiment having the above configuration will be described. The control flow executed by the heat pump-side control device 21 in this embodiment is basically the same as that in FIG. 2 of the first embodiment, but in this embodiment, the ejector 31 having a variable nozzle portion is employed. The control process of step S3 is changed.

具体的には、ステップＳ３では、エジェクタ３１のノズル部３１ａの電動アクチュエータ３１ｄへ出力される制御信号についても決定される。本実施形態では、フィードバック制御手法等により、流出側蒸発器１９から流出した冷媒の過熱度が予め定めた値に近づくように、ノズル部３１ａの絞り通路面積を変更する。その他の制御処理は第１実施形態と同様である。 Specifically, in step S3, the control signal output to the electric actuator 31d of the nozzle portion 31a of the ejector 31 is also determined. In the present embodiment, the throttle passage area of the nozzle portion 31a is changed by a feedback control method or the like so that the degree of superheat of the refrigerant flowing out from the outflow side evaporator 19 approaches a predetermined value. Other control processes are the same as those in the first embodiment.

従って、本実施形態のヒートポンプ式給湯機１００を作動させると、第１実施形態と全く同様に、給湯水を加熱して貯湯タンク１０に貯留することができる。さらに、第１実施形態と全く同様に、水循環ポンプに製品毎の性能ばらつきが生じていても、沸き上げ温度Ｔｗｏを目標沸き上げ温度Ｔｗｘに適切に近づけることができる。 Therefore, when the heat pump type hot water heater 100 according to the present embodiment is operated, the hot water can be heated and stored in the hot water storage tank 10 just like the first embodiment. Furthermore, just as in the first embodiment, even if the water circulation pump has a performance variation for each product, the boiling temperature Two can be appropriately brought close to the target boiling temperature Twx.

さらに、本実施形態のヒートポンプサイクル１３では、流出側蒸発器１９および吸引側蒸発器１７にて冷媒に吸熱作用を発揮させる際に、流出側蒸発器１９における冷媒蒸発圧力をディフューザ部３１ｅで昇圧した後の圧力とする。一方、吸引側蒸発器１７は冷媒吸引口３１ｂに接続されるので、吸引側蒸発器１７における冷媒蒸発圧力をノズル部３１ａ減圧直後の最も低い圧力とすることができる。 Further, in the heat pump cycle 13 of the present embodiment, when the refrigerant exerts an endothermic action in the outflow side evaporator 19 and the suction side evaporator 17, the refrigerant evaporation pressure in the outflow side evaporator 19 is increased by the diffuser portion 31e. Later pressure. On the other hand, since the suction side evaporator 17 is connected to the refrigerant suction port 31b, the refrigerant evaporation pressure in the suction side evaporator 17 can be set to the lowest pressure immediately after the pressure reduction of the nozzle portion 31a.

従って、吸引側蒸発器１７における冷媒蒸発温度を、流出側蒸発器１９における冷媒蒸発温度よりも低くすることができる。その結果、流出側蒸発器１９および吸引側蒸発器１７における冷媒蒸発温度と送風ファン１７ａから送風された外気との温度差を確保して、冷媒の吸熱効率を高めることができるものの、その一方で、外気温の変化によって水−冷媒熱交換器における給湯水の加熱能力が変化しやすい。 Therefore, the refrigerant evaporation temperature in the suction side evaporator 17 can be made lower than the refrigerant evaporation temperature in the outflow side evaporator 19. As a result, although the temperature difference between the refrigerant evaporation temperature in the outflow side evaporator 19 and the suction side evaporator 17 and the outside air blown from the blower fan 17a can be ensured, the heat absorption efficiency of the refrigerant can be improved. The heating capacity of hot water in the water-refrigerant heat exchanger is likely to change due to changes in the outside air temperature.

このため、本実施形態のようにヒートポンプサイクル１３としてエジェクタ式冷凍サイクルを採用するヒートポンプ式給湯機１００において、水循環ポンプに製品毎の性能ばらつきが生じていても、沸き上げ温度Ｔｗｏを目標沸き上げ温度Ｔｗｘに適切に近づけることができることは、極めて有効である。 For this reason, in the heat pump water heater 100 that employs an ejector-type refrigeration cycle as the heat pump cycle 13 as in the present embodiment, the boiling temperature Two is set to the target boiling temperature even if the water circulation pump has a performance variation for each product. Being able to appropriately approach Twx is extremely effective.

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。 (Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention.

（１）上述の各実施形態では、水循環ポンプの製品毎の変化量割合ΔＱ／ΔＶのばらつきの範囲内で最も大きな第１変化量割合ΔＱ１／ΔＶとなる水循環ポンプを第１水循環ポンプとし、変化量割合ΔＱ／ΔＶのばらつきの範囲内で最も小さな第１変化量割合ΔＱ１／ΔＶとなる水循環ポンプを第２水循環ポンプとした例を説明したが、第１、第２水循環ポンプは、これに限定されない。 (1) In each of the above-described embodiments, the water circulation pump that has the largest first change rate ratio ΔQ1 / ΔV within the range of variation of the change rate ratio ΔQ / ΔV for each product of the water circulation pump is defined as the first water circulation pump. The example in which the water circulation pump having the smallest first change amount ratio ΔQ1 / ΔV within the variation range of the amount ratio ΔQ / ΔV has been described as the second water circulation pump, but the first and second water circulation pumps are limited to this. Not.

例えば、第１、第２水循環ポンプとして、第１変化量割合ΔＱ１／ΔＶが第２変化量割合ΔＱ２／ΔＶよりも大きくなるものを採用すれば、水循環ポンプに性能ばらつきが生じていても、ある程度の水循環ポンプのばらつきの範囲内で、オーバーシュートやハンチングの問題、並びに、応答性悪化の問題を抑制することができる。 For example, if the first and second water circulation pumps are used such that the first change rate ratio ΔQ1 / ΔV is larger than the second change rate ratio ΔQ2 / ΔV, even if performance variation occurs in the water circulation pump, to some extent The problem of overshoot and hunting, and the problem of deterioration of responsiveness can be suppressed within the range of variation of the water circulation pump.

もちろん、第１変化量割合ΔＱ１／ΔＶと第２変化量割合ΔＱ２／ΔＶとの差が極力大きくなるように第１、第２水循環ポンプを設定することが望ましい。 Of course, it is desirable to set the first and second water circulation pumps so that the difference between the first variation ratio ΔQ1 / ΔV and the second variation ratio ΔQ2 / ΔV is as large as possible.

（２）上述の各実施形態では、ヒートポンプユニット３００を構成する筐体内に水循環ポンプ１２を配置した例を説明したが、もちろん、タンクユニット２００を構成する筐体内に水循環ポンプ１２を配置してもよい。さらに、上述の実施形態では、ヒートポンプ側制御装置２１に吐出流量制御手段２１ａを構成した例を説明したが、もちろん、タンク側制御装置２０に吐出流量制御手段２１ａを構成してもよい。 (2) In each of the above-described embodiments, the example in which the water circulation pump 12 is arranged in the casing constituting the heat pump unit 300 has been described. Of course, the water circulation pump 12 may be arranged in the casing constituting the tank unit 200. Good. Furthermore, in the above-described embodiment, the example in which the discharge flow rate control unit 21a is configured in the heat pump side control device 21 has been described. However, the discharge flow rate control unit 21a may be configured in the tank side control device 20 as a matter of course.

（３）上述の各実施形態の制御ステップＳ４では、吐出流量の変化量ΔＱの絶対値が予め定めた基準値ΔＱＫ以下の場合は、第１変化量割合ΔＱ１／ΔＶに応じて制御電圧の変化量ΔＶを決定し、吐出流量の変化量ΔＱの絶対値が予め定めた基準値ΔＱＫより大きい場合は、第２変化量割合ΔＱ２／ΔＶに応じて制御電圧の変化量ΔＶを決定した例を説明したが、制御電圧の変化量ΔＶの決定は、これに限定されない。 (3) In the control step S4 of each of the above-described embodiments, when the absolute value of the change amount ΔQ of the discharge flow rate is equal to or less than a predetermined reference value ΔQK, the control voltage changes according to the first change rate ratio ΔQ1 / ΔV. When the amount ΔV is determined and the absolute value of the change amount ΔQ of the discharge flow rate is larger than a predetermined reference value ΔQK, an example in which the change amount ΔV of the control voltage is determined according to the second change amount ratio ΔQ2 / ΔV will be described. However, the determination of the change amount ΔV of the control voltage is not limited to this.

例えば、吐出流量の変化量ΔＱの絶対値が予め定めた基準値ΔＱＫより小さい場合は、第１変化量割合ΔＱ１／ΔＶに応じて制御電圧の変化量ΔＶを決定し、吐出流量の変化量ΔＱの絶対値が予め定めた基準値ΔＱＫ以上の場合は、第２変化量割合ΔＱ２／ΔＶに応じて制御電圧の変化量ΔＶを決定してもよい。 For example, when the absolute value of the change amount ΔQ of the discharge flow rate is smaller than a predetermined reference value ΔQK, the change amount ΔV of the control voltage is determined according to the first change rate ratio ΔQ1 / ΔV, and the change amount ΔQ of the discharge flow rate is determined. When the absolute value of is equal to or greater than a predetermined reference value ΔQK, the change amount ΔV of the control voltage may be determined according to the second change amount ratio ΔQ2 / ΔV.

さらに、第１変化量割合ΔＱ１／ΔＶに応じて決定される制御電圧の変化量ΔＶを上限値とし、第２変化量割合ΔＱ２／ΔＶに応じて決定される制御電圧の変化量ΔＶを下限値とした範囲の制御信号の変化量ΔＶを決定して、この変化量ΔＶを加算あるいは減算した制御電圧Ｖを水循環ポンプ１２に対して出力してもよい。 Further, the change amount ΔV of the control voltage determined according to the first change rate ratio ΔQ1 / ΔV is set as the upper limit value, and the change amount ΔV of the control voltage determined according to the second change rate ratio ΔQ2 / ΔV is set as the lower limit value. It is also possible to determine the change amount ΔV of the control signal in the above range and output the control voltage V obtained by adding or subtracting the change amount ΔV to the water circulation pump 12.

（４）上述の各実施形態では、水循環ポンプ１２として、電動式の水ポンプを採用した例を説明したが、水循環ポンプ１２の形式はこれに限定されない。例えば、ポンプ部１２ｂを駆動する駆動源に対して出力される制御信号と水ポンプの吐出流量Ｑに対応関係があれば、電動モータ１２ａとは異なる駆動源を有する水ポンプを採用してもよい。 (4) In each of the above-described embodiments, an example in which an electric water pump is employed as the water circulation pump 12 has been described. However, the form of the water circulation pump 12 is not limited thereto. For example, a water pump having a drive source different from the electric motor 12a may be employed as long as there is a correspondence between the control signal output to the drive source that drives the pump unit 12b and the discharge flow rate Q of the water pump. .

（５）上述の各実施形態では、水通路１５ａを流れる給湯水の流れ方向と冷媒通路１５ｂを流れる冷媒の流れ方向が対向流となる水−冷媒熱交換器１５採用しているが、水通路１５ａを流れる給湯水の流れ方向と冷媒通路１５ｂを流れる冷媒の流れ方向が同一となる水−冷媒熱交換器１５を採用してもよい。 (5) In each of the embodiments described above, the water-refrigerant heat exchanger 15 is employed in which the flow direction of the hot water flowing through the water passage 15a and the flow direction of the refrigerant flowing through the refrigerant passage 15b are opposed to each other. You may employ | adopt the water-refrigerant heat exchanger 15 from which the flow direction of the hot water flowing through 15a and the flow direction of the refrigerant | coolant which flows through the refrigerant path 15b become the same.

この場合は、水通路１５ａから流出する給湯水の温度と冷媒通路１５ｂから流出する冷媒の温度とが略同等となるので、沸き上げ温度センサ２３として、冷媒通路１５ｂから流出する冷媒温度を検出する高圧冷媒温度センサを採用してもよい。 In this case, since the temperature of the hot water flowing out from the water passage 15a and the temperature of the refrigerant flowing out from the refrigerant passage 15b are substantially equal, the boiling temperature sensor 23 detects the refrigerant temperature flowing out from the refrigerant passage 15b. A high-pressure refrigerant temperature sensor may be adopted.

（６）上述の各実施形態では、冷媒として二酸化炭素を採用した例を説明したが、冷媒の種類はこれに限定されない。通常のフロン系冷媒、炭化水素系冷媒等を採用してもよい。さらに、ヒートポンプサイクル１３が、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上とならない亜臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。 (6) In each of the above-described embodiments, the example in which carbon dioxide is employed as the refrigerant has been described, but the type of refrigerant is not limited to this. Ordinary fluorocarbon refrigerants, hydrocarbon refrigerants, and the like may be employed. Further, the heat pump cycle 13 may constitute a subcritical refrigeration cycle in which the high-pressure side refrigerant pressure does not exceed the critical pressure of the refrigerant.

（７）上述の実施形態では、ヒートポンプ式給湯機１００の給湯水を台所や風呂等に供給した例を説明したが、給湯水を用いて室内を暖房する暖房装置、床面を加熱する床暖房装置に給湯水を供給してもよい。 (7) In the above-described embodiment, the example in which the hot water of the heat pump type hot water heater 100 is supplied to the kitchen, the bath, or the like has been described. However, the heating device that heats the room using the hot water and the floor heating that heats the floor surface Hot water may be supplied to the apparatus.

１０貯湯タンク
１１水循環回路
１２水循環ポンプ
１３ヒートポンプサイクル
１４圧縮機
１５水−冷媒熱交換器
２１ａ吐出流量制御手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Hot water storage tank 11 Water circulation circuit 12 Water circulation pump 13 Heat pump cycle 14 Compressor 15 Water-refrigerant heat exchanger 21a Discharge flow rate control means

Claims

A heat pump cycle (13) having a water-refrigerant heat exchanger (15) for exchanging heat between the high-temperature refrigerant discharged from the compressor (14) for compressing and discharging the refrigerant, and hot water,
A hot water storage tank (10) for storing hot water heated by the water-refrigerant heat exchanger (15) and hot water flowing out of the hot water storage tank (10) to the water-refrigerant heat exchanger (15). A water circulation circuit (11) having water pumping means (12) for pumping;
By outputting a control signal (V) corresponding to the discharge flow rate (Q) of the water pressure feeding means (12) to the water pressure feeding means (12), the water-refrigerant heat exchanger (15) flows out. A heat pump type water heater provided with a discharge flow rate control means (21a) for controlling the discharge flow rate (Q) so that the boiling temperature (Two) of hot water is equal to the target boiling temperature (Twx),
As the water pressure feeding means, any one of a plurality of types of water circulation pumps (12) including the first and second water circulation pumps is adopted,
The first change rate ratio (ΔQ1 / ΔV) , which is the change rate ratio of the change rate (ΔQ1) of the discharge flow rate of the first water circulation pump with respect to the change amount (ΔV) of the control signal , is expressed as the change amount (ΔV ) With respect to the change rate (ΔQ / ΔV) of the discharge flow rate of the plurality of types of water circulation pumps,
The second change rate ratio (ΔQ2 / ΔV) , which is the change amount (ΔQ2) of the discharge flow rate of the second water circulation pump with respect to the change amount (ΔV) of the control signal , is set to the plurality of the change amounts (ΔV) of the control signal. When the amount of change (ΔQ / ΔV) of the discharge flow rate of the type of water circulation pump is the smallest value ,
When the discharge flow rate control means (21a) changes the discharge flow rate (Q) and the absolute value of the change amount (ΔQ) of the discharge flow rate is smaller than a predetermined reference value (ΔQK), the discharge flow rate control means (21a) When the control signal (V) determined based on one change amount ratio (ΔQ1 / ΔV) is output and the absolute value of the change amount (ΔQ) of the discharge flow rate is larger than the reference value (ΔQK), A heat pump type hot water heater characterized by outputting the control signal (V) determined based on a second change rate ratio (ΔQ2 / ΔV).

The discharge flow rate control means (21a) is determined based on the first change rate ratio (ΔQ1 / ΔV) when the absolute value of the change amount (ΔQ) of the discharge flow rate is equal to the reference value (ΔQK). Of the control signal (V) determined based on the control signal (V) and the second change rate ratio (ΔQ2 / ΔV), a large value is set as an upper limit value and a small value is set as a lower limit value. The heat pump type water heater according to claim 1 , wherein the control signal (V) is output.

The reference value (? Qk), the discharge flow rate of the stable state (Q) ratio is 2% or more with respect to heat pump type hot water supply according to claim 1 or 2, characterized in that it is set to a value of less than 20% Machine.