JP5510520B2 - Heat pump water heater - Google Patents
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Description
本発明は、ヒートポンプ給湯機に関する。 The present invention relates to a heat pump water heater.
冷凍サイクルの冷媒により水を加熱して湯を生成するヒートポンプ式の給湯機が広く用いられている。ヒートポンプ給湯機は、高温の冷媒と水との熱交換を行うことにより水を加熱して湯にする水冷媒熱交換器を備えている。水冷媒熱交換器内の水流路の内壁には、一般にスケールと呼ばれる固形物が付着する。このスケールは、主に、水に溶解しているカルシウムが析出することによって形成されるものである。水温が高いほどカルシウムの溶解度は低くなる。このため、カルシウム硬度の高い水の場合には、水冷媒熱交換器内で水が加熱される過程で、炭酸カルシウムが析出し、スケールが生成する。スケールが累積して流路が狭小化すると、流路抵抗が大きくなり、水流量が低下して、ヒートポンプ給湯機の運転に悪影響を及ぼす。 2. Description of the Related Art A heat pump type hot water heater that generates water by heating water with a refrigerant in a refrigeration cycle is widely used. The heat pump water heater includes a water refrigerant heat exchanger that heats water to make hot water by exchanging heat between the high-temperature refrigerant and water. A solid substance generally called a scale adheres to the inner wall of the water flow path in the water refrigerant heat exchanger. This scale is mainly formed by precipitation of calcium dissolved in water. The higher the water temperature, the lower the solubility of calcium. For this reason, in the case of water with high calcium hardness, calcium carbonate precipitates and scale is generated in the process of heating water in the water-refrigerant heat exchanger. When the scale is accumulated and the flow path is narrowed, the flow path resistance is increased, the water flow rate is lowered, and the operation of the heat pump water heater is adversely affected.
特許文献1には、スケールの累積等による水回路の異常を検知するため、給湯回路の水流量を検出する水流量検知手段と、ポンプを所定回転数で運転して、水流量検知手段で水流量を検知するとともに、あらかじめ設定された水流量より小さい場合に水回路異常と判断する水回路異常検知手段とを備えたヒートポンプ給湯機が開示されている。
In
スケールの累積による水冷媒熱交換器内の水流路の狭小化が進行し、水流路の圧力損失が過大になった場合には、湯を生成する加熱運転を行うことができなくなる。その場合には、水冷媒熱交換器を新品に取り替える等のメンテナンスが必要になる。メンテナンスが完了するまでの間は、加熱運転を行うことができないので、給湯利用ができなくなり、使用者の利便性を損なうという問題がある。 When the water flow path in the water-refrigerant heat exchanger is narrowed due to the accumulation of scale, and the pressure loss in the water flow path becomes excessive, the heating operation for generating hot water cannot be performed. In that case, maintenance such as replacing the water refrigerant heat exchanger with a new one is required. Since heating operation cannot be performed until the maintenance is completed, there is a problem that the hot water supply cannot be used and the convenience of the user is impaired.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、湯から析出する析出物が水冷媒熱交換器内に累積した場合にも加熱運転を実施することのできるヒートポンプ給湯機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. A heat pump water heater capable of performing a heating operation even when deposits deposited from hot water accumulate in the water-refrigerant heat exchanger. The purpose is to provide.
本発明に係るヒートポンプ給湯機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と水との熱交換を行う第1の水冷媒熱交換器と、冷媒と水との熱交換を行う第2の水冷媒熱交換器と、圧縮機で圧縮された冷媒を第1の水冷媒熱交換器に供給するとともに第1の水冷媒熱交換器を通過した後の冷媒を第2の水冷媒熱交換器に供給する冷媒回路を形成可能な冷媒経路と、第2の水冷媒熱交換器を通過した湯を第1の水冷媒熱交換器に送るメイン水流路と、第1の水冷媒熱交換器をバイパスするバイパス水流路とを含む水流路と、バイパス水流路を閉じる状態とバイパス水流路を開く状態とに切り替え可能な流路切替手段と、を備え、バイパス水流路を閉じた状態で、第2の水冷媒熱交換器にて加熱された湯をメイン水流路を介して第1の水冷媒熱交換器に送り、第1の水冷媒熱交換器にて更に加熱された湯を水流路の下流側に供給する第1の加熱運転と、バイパス水流路を開いた状態で、第2の水冷媒熱交換器にて加熱された湯の全量をバイパス水流路を介して下流側に供給するか、または、第2の水冷媒熱交換器にて加熱された湯をバイパス水流路とメイン水流路との双方に流入させ、バイパス水流路を通過した湯と第1の水冷媒熱交換器を通過した湯とを合流させて下流側に供給する第2の加熱運転と、を実行可能であり、第1の水冷媒熱交換器内に湯から析出した析出物による流路の狭小化が生じていることを検知可能な検知手段と、流路狭小化が生じていることが検知されていない場合には第1の加熱運転を選択し、流路狭小化が生じていることが検知された場合には第2の加熱運転を選択する選択手段とを備えるものである。
また、本発明に係るヒートポンプ給湯機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と水との熱交換を行う第1の水冷媒熱交換器と、冷媒と水との熱交換を行う第2の水冷媒熱交換器と、圧縮機で圧縮された冷媒を第1の水冷媒熱交換器に供給するとともに第1の水冷媒熱交換器を通過した後の冷媒を第2の水冷媒熱交換器に供給する冷媒回路を形成可能な冷媒経路と、第2の水冷媒熱交換器を通過した湯を第1の水冷媒熱交換器に送るメイン水流路と、第1の水冷媒熱交換器をバイパスするバイパス水流路とを含む水流路と、バイパス水流路を閉じる状態とバイパス水流路を開く状態とに切り替え可能な流路切替手段と、を備え、バイパス水流路を閉じた状態で、第2の水冷媒熱交換器にて加熱された湯をメイン水流路を介して第1の水冷媒熱交換器に送り、第1の水冷媒熱交換器にて更に加熱された湯を水流路の下流側に供給する第1の加熱運転と、バイパス水流路を開いた状態で、第2の水冷媒熱交換器にて加熱された湯の全量をバイパス水流路を介して下流側に供給するか、または、第2の水冷媒熱交換器にて加熱された湯をバイパス水流路とメイン水流路との双方に流入させ、バイパス水流路を通過した湯と第1の水冷媒熱交換器を通過した湯とを合流させて下流側に供給する第2の加熱運転と、を実行可能であり、圧縮機は、冷媒を吸入する第1の吸入口と、第1の吸入口から吸入された冷媒を吐出する第1の吐出口と、冷媒を吸入する第2の吸入口と、第2の吸入口から吸入された冷媒を吐出する第2の吐出口とを有し、冷媒経路は、第1の吐出口から吐出された冷媒を第1の水冷媒熱交換器に導く経路と、第1の水冷媒熱交換器を通過した冷媒を第2の吸入口に導く経路と、第2の吐出口から吐出された冷媒を第2の水冷媒熱交換器に導く経路とを含むものである。
The heat pump water heater according to the present invention includes a compressor that compresses a refrigerant, a first water refrigerant heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and water, and a second water refrigerant that exchanges heat between the refrigerant and water. Supplying the heat exchanger and refrigerant compressed by the compressor to the first water refrigerant heat exchanger and supplying refrigerant after passing through the first water refrigerant heat exchanger to the second water refrigerant heat exchanger Bypassing the first water refrigerant heat exchanger, a refrigerant path capable of forming a refrigerant circuit, a main water flow path for sending hot water that has passed through the second water refrigerant heat exchanger to the first water refrigerant heat exchanger, and A water flow path including a bypass water flow path and flow path switching means capable of switching between a state in which the bypass water flow path is closed and a state in which the bypass water flow path is opened. Hot water heated by the refrigerant heat exchanger is sent to the first water refrigerant heat exchanger via the main water channel. A first heating operation for supplying hot water further heated by the first water refrigerant heat exchanger to the downstream side of the water flow path, and a second water refrigerant heat exchanger with the bypass water flow path opened. Supply the entire amount of hot water heated to the downstream side via the bypass water flow path, or flow the hot water heated by the second water refrigerant heat exchanger into both the bypass water flow path and the main water flow path is allowed, and a second heating operation is supplied to the downstream side is combined with the hot water passing through the hot water passing through the bypass water flow path and the first coolant-refrigerant heat exchanger, Ri executable der a first water Detection means capable of detecting the narrowing of the flow path due to precipitates deposited from the hot water in the refrigerant heat exchanger, and first when no narrowing of the flow path is detected. Heating operation is selected, and if it is detected that the flow path is narrowed, the second heating operation is selected. In which and selecting means for.
The heat pump water heater according to the present invention includes a compressor that compresses the refrigerant, a first water refrigerant heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant and water, and a second that performs heat exchange between the refrigerant and water. A water refrigerant heat exchanger and a refrigerant compressed by the compressor are supplied to the first water refrigerant heat exchanger and the refrigerant after passing through the first water refrigerant heat exchanger is used as the second water refrigerant heat exchanger. A refrigerant path capable of forming a refrigerant circuit to be supplied to the main water flow path, a main water flow path for sending hot water that has passed through the second water refrigerant heat exchanger to the first water refrigerant heat exchanger, and a first water refrigerant heat exchanger A water flow path including a bypass water flow path to be bypassed, and flow path switching means capable of switching between a state in which the bypass water flow path is closed and a state in which the bypass water flow path is opened. The hot water heated by the water refrigerant heat exchanger of the first water refrigerant heat exchange through the main water flow path First heating operation for supplying hot water further heated by the first water refrigerant heat exchanger to the downstream side of the water flow path, and the second water refrigerant heat exchange with the bypass water flow path opened Supply the entire amount of hot water heated by the cooler to the downstream side via the bypass water flow path, or supply hot water heated by the second water refrigerant heat exchanger to both the bypass water flow path and the main water flow path And the second heating operation in which the hot water that has passed through the bypass water flow path and the hot water that has passed through the first water-refrigerant heat exchanger are combined and supplied to the downstream side can be performed. , A first suction port for sucking refrigerant, a first discharge port for discharging refrigerant sucked from the first suction port, a second suction port for sucking refrigerant, and suction from the second suction port A second discharge port that discharges the discharged refrigerant, and the refrigerant path is configured to discharge the refrigerant discharged from the first discharge port to the first A path leading to the water refrigerant heat exchanger, a path leading the refrigerant that has passed through the first water refrigerant heat exchanger to the second suction port, and the refrigerant discharged from the second discharge port to the second water refrigerant heat And a path leading to the exchanger.
本発明によれば、水冷媒熱交換器が第1の水冷媒熱交換器と第2の水冷媒熱交換器とに分かれており、湯から析出する析出物を主に第1の水冷媒熱交換器内に発生させることができる。そして、析出物が第1の水冷媒熱交換器内に累積した場合には、第1の水冷媒熱交換器をバイパスするバイパス水流路を開き、第2の水冷媒熱交換器を通過した湯がバイパス水流路を通過可能な第2の加熱運転を実施可能であるので、加熱運転を確実に実行可能である。 According to the present invention, the water refrigerant heat exchanger is divided into the first water refrigerant heat exchanger and the second water refrigerant heat exchanger, and the precipitate deposited from the hot water is mainly used as the first water refrigerant heat exchanger. It can be generated in the exchanger. And when a deposit accumulates in the 1st water refrigerant heat exchanger, the bypass water channel which bypasses the 1st water refrigerant heat exchanger is opened, and the hot water which passed the 2nd water refrigerant heat exchanger Since the second heating operation that can pass through the bypass water flow path can be performed, the heating operation can be performed reliably.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1のヒートポンプ給湯機を示す構成図である。図1に示すように、本実施形態のヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプユニット1と、タンクユニット2とを有している。タンクユニット2内には、湯水を貯留する貯湯タンク2aと、水ポンプ2bとが設置されている。ヒートポンプユニット1と、タンクユニット2とは、水配管11および水配管12と、図示しない電気配線とを介して接続されている。水配管11の一端は、ヒートポンプユニット1の入水口1aに接続されている。水配管11の他端は、タンクユニット2内で貯湯タンク2aの下部に接続されている。タンクユニット2内の水配管11の途中に水ポンプ2bが設置されている。水配管12の一端は、ヒートポンプユニット1の出湯口1bに接続されている。水配管12の他端は、タンクユニット2内で貯湯タンク2aの上部に接続されている。図示の構成に代えて、水ポンプ2bをヒートポンプユニット1内に配置してもよい。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a heat pump water heater according to
貯湯タンク2aの下部には、給水配管13が更に接続されている。水道等の外部の水源から供給される水が、給水配管13を通って、貯湯タンク2a内に流入し、貯留される。貯湯タンク2a内は、常に満水状態に維持される。タンクユニット2内には、更に、給湯用混合弁2cが設けられている。給湯用混合弁2cは、出湯配管14を介して、貯湯タンク2aの上部と接続されている。また、給湯用混合弁2cには、給水配管13から分岐した給水分岐管15が接続されている。給湯用混合弁2cには、給湯配管16の一端が更に接続されている。給湯配管16の他端は、図示を省略するが、例えば蛇口、シャワー、浴槽等の給湯端末に接続されている。
A
貯湯タンク2a内に貯留された水を沸き上げる際には、ヒートポンプユニット1および水ポンプ2bを稼動させる加熱運転を行う。加熱運転では、貯湯タンク2a内に貯留された水は、水ポンプ2bにより、水配管11を通ってヒートポンプユニット1に送られ、ヒートポンプユニット1内で加熱されて、高温湯になる。ヒートポンプユニット1内で生成した高温湯は、水配管12を通ってタンクユニット2に戻り、上部から貯湯タンク2a内に流入する。このような加熱運転により、貯湯タンク2a内には、上側が高温湯になり、下側が低温水になるように、湯水が貯留される。
When boiling up the water stored in the hot
給湯配管16から給湯端末に給湯する際には、貯湯タンク2a内の高温湯が出湯配管14を通って給湯用混合弁2cに供給されるとともに、低温水が給水分岐管15を通って給湯用混合弁2cに供給される。この高温湯および低温水が給湯用混合弁2cで混合された上で、給湯配管16を通って給湯端末に供給される。給湯用混合弁2cは、使用者により設定された給湯温度になるように、高温湯と低温水との混合比を調節する機能を有している。
When hot water is supplied from the hot
本ヒートポンプ給湯機は、制御部50を備えている。制御部50は、本ヒートポンプ給湯機が備えるアクチュエータ類、センサ類(図示せず)、およびユーザーインターフェース装置(図示せず)に対しそれぞれ電気的に接続されており、本ヒートポンプ給湯機の運転を制御する制御手段として機能する。図1では、ヒートポンプユニット1内に制御部50を設置しているが、制御部50の設置場所はヒートポンプユニット1内に限定されるものではない。タンクユニット2内に制御部50を設置してもよい。また、制御部50をヒートポンプユニット1内とタンクユニット2内とに分散して配置し、相互に通信可能に接続する構成にしてもよい。
The heat pump water heater includes a
図2および図3は、それぞれ、ヒートポンプユニット1が備える冷媒回路および水流路の構成を模式的に示す図である。図2は、後述する第1の加熱運転時の状態を表している。図3は、後述する第2の加熱運転時の状態を表している。図2に示すように、ヒートポンプユニット1は、圧縮機3、第1の水冷媒熱交換器4、第2の水冷媒熱交換器5、膨張弁6および蒸発器7を含む冷媒回路と、第1の水冷媒熱交換器4および第2の水冷媒熱交換器5に湯水を流通させる水流路とを備えている。本実施形態における蒸発器7は、空気と冷媒との熱交換を行う空気冷媒熱交換器で構成されている。また、本実施形態におけるヒートポンプユニット1は、蒸発器7に送風する送風機8と、高圧側冷媒と低圧側冷媒との熱交換を行う高低圧熱交換器9とを更に備えている。圧縮機3、第1の水冷媒熱交換器4、第2の水冷媒熱交換器5、膨張弁6、蒸発器7および高低圧熱交換器9は、冷媒経路としての冷媒配管を介して接続され、冷媒回路を形成している。
2 and 3 are diagrams schematically showing the configuration of the refrigerant circuit and the water flow path provided in the
ヒートポンプユニット1は、加熱運転時には、圧縮機3を作動させて、冷凍サイクルを稼動させる。本実施形態の圧縮機3は、密閉容器3aと、この密閉容器3a内に設けられた圧縮要素3bおよび電動要素3cと、第1の吸入口3dと、第1の吐出口3eと、第2の吸入口3fと、第2の吐出口3gとを有している。第1の吸入口3dから吸入された冷媒は、圧縮要素3bに流入する。圧縮要素3bは、電動要素3cにより駆動され、冷媒を圧縮する。圧縮要素3bで圧縮された冷媒は、第1の吐出口3eから吐出される。第1の吐出口3eから吐出された冷媒は、冷媒経路10を通って、第1の水冷媒熱交換器4に流入する。第1の水冷媒熱交換器4を通過した冷媒は、冷媒経路17を通って、第2の吸入口3fに流入する。第2の吸入口3fから圧縮機3の密閉容器3a内に流入した冷媒は、電動要素3cのローターとステーターとの間等を通ることで電動要素3cを冷却した後、第2の吐出口3gから吐出される。第2の吐出口3gから吐出された冷媒は、冷媒経路18を通って、第2の水冷媒熱交換器5に流入する。第2の水冷媒熱交換器5を通過した冷媒は、冷媒経路19を通って、膨張弁6に流入する。膨張弁6を通過した冷媒は、冷媒経路20を通って、蒸発器7に流入する。蒸発器7を通過した冷媒は、冷媒経路21を通って、第1の吸入口3dから圧縮機3に吸入される。高低圧熱交換器9は、冷媒経路19を通る高圧冷媒と、冷媒経路21を通る低圧冷媒とを熱交換させる。冷媒としては、高温出湯ができる冷媒、例えば、二酸化炭素、R410A、プロパン、プロピレンなどの冷媒が適しているが、特にこれらに限定されるものではない。
The
ヒートポンプユニット1は、流路切替手段としての三方弁22と、入水口1aと第2の水冷媒熱交換器5の入口とを接続する水流路23と、第2の水冷媒熱交換器5の出口と三方弁22とを接続する水流路24と、三方弁22と第1の水冷媒熱交換器4の入口とを接続するメイン水流路25と、第1の水冷媒熱交換器4の出口と出湯口1bとを接続する水流路26と、三方弁22と水流路26の途中とを接続するバイパス水流路27とを更に備えている。バイパス水流路27は、第1の水冷媒熱交換器4をバイパスする水流路である。すなわち、バイパス水流路27は、第1の水冷媒熱交換器4の上流側と下流側とを連通可能な流路である。三方弁22は、水流路24をメイン水流路25に連通させるとともにバイパス水流路27を閉じる第1の状態と、水流路24をバイパス水流路27に連通させるとともにメイン水流路25を閉じる第2の状態とに切り替え可能である。
The
本実施形態のヒートポンプ給湯機は、加熱運転として、第1の加熱運転と、第2の加熱運転とを選択的に実行可能である。第1の加熱運転を実行する場合には、三方弁22は第1の状態にされる。図2に示すように、第1の加熱運転時には、入水口1aから流入した水が水流路23を通って第2の水冷媒熱交換器5に流入し、第2の水冷媒熱交換器5内で冷媒の熱により加熱される。第2の水冷媒熱交換器5内で加熱されることで生成した湯は、水流路24、三方弁22およびメイン水流路25を通って第1の水冷媒熱交換器4に流入し、第1の水冷媒熱交換器4内で冷媒の熱により更に加熱される。第1の水冷媒熱交換器4内で更に加熱されることで更に高温になった湯は、水流路26を通って出湯口1bに至り、水配管12を通ってタンクユニット2へ供給される。
The heat pump water heater of this embodiment can selectively execute the first heating operation and the second heating operation as the heating operation. When the first heating operation is executed, the three-
第2の加熱運転を実行する場合には、三方弁22は第2の状態にされる。図3に示すように、第2の加熱運転時には、入水口1aから流入した水が水流路23を通って第2の水冷媒熱交換器5に流入し、第2の水冷媒熱交換器5内で冷媒の熱により加熱される。第2の水冷媒熱交換器5内で加熱されることで生成した湯は、第1の水冷媒熱交換器4を通ることなく、水流路24、三方弁22、バイパス水流路27および水流路26を通って出湯口1bに至り、水配管12を通ってタンクユニット2へ供給される。
When executing the second heating operation, the three-
以下の説明では、断らない限り、第1の加熱運転を実行する場合を前提として説明する。圧縮機3の第1の吐出口3eから吐出された高温高圧のガス冷媒は、第1の水冷媒熱交換器4を通過する間に放熱しながら温度低下する。本実施形態では、第1の水冷媒熱交換器4を通過する間に温度低下した冷媒が第2の吸入口3fから密閉容器3a内に流入して電動要素3cを冷却することにより、電動要素3cの温度および密閉容器3aの表面温度を低下させることができる。その結果、電動要素3cのモータ効率を向上することができ、また、密閉容器3aの表面からの放熱ロスを低減することができる。冷媒は、電動要素3cの熱を奪うことで温度上昇した後に第2の水冷媒熱交換器5に流入し、第2の水冷媒熱交換器5を通過する間に放熱しながら温度低下する。この温度低下した高圧冷媒は、高低圧熱交換器9を通過する間に低圧冷媒を加熱した後、膨張弁6を通過する。膨張弁6を通過することにより、冷媒は、低圧気液二相の状態に減圧される。膨張弁6を通過した冷媒は、蒸発器7を通過する間に外気から吸熱し、蒸発ガス化される。蒸発器7を出た低圧冷媒は、高低圧熱交換器9にて加熱された後、圧縮機3に吸入されて循環する。
In the following description, the case where the first heating operation is executed will be described unless otherwise noted. The high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
高圧側冷媒圧力が臨界圧以上であれば、第1の水冷媒熱交換器4および第2の水冷媒熱交換器5内の冷媒は、超臨界状態のまま気液相転移しないで温度低下して放熱する。また、高圧側冷媒圧力が臨界圧以下であれば、冷媒は液化しながら放熱する。本実施形態では、冷媒として二酸化炭素等を用いることにより、高圧側冷媒圧力を臨界圧以上にすることが好ましい。高圧側冷媒圧力が臨界圧以上の場合には、液化した冷媒が第2の吸入口3fから密閉容器3a内に流入することがなく、液化した冷媒が電動要素3cに付着することがないため、電動要素3cの回転抵抗を低減することができる。また、液化した冷媒が第2の吸入口3fから密閉容器3a内に流入しないことにより、冷凍機油が冷媒によって希釈されることを防止するという利点もある。
If the high-pressure side refrigerant pressure is equal to or higher than the critical pressure, the refrigerant in the first water
制御部50は、第1および第2の加熱運転時に、ヒートポンプユニット1からタンクユニット2へ供給される湯の温度(以下、「出湯温度」と称する)が、目標出湯温度になるように、制御する。目標出湯温度は、例えば、65℃〜90℃に設定される。本実施形態では、制御部50は、水ポンプ2bの回転数を調整することによって出湯温度を制御する。制御部50は、水流路26に設けられた温度センサ(図示せず)により出湯温度を検出し、その検出された出湯温度が目標出湯温度より高い場合には水ポンプ2bの回転数を高くする方向に補正し、出湯温度が目標出湯温度より低い場合には水ポンプ2bの回転数を低くする方向に補正する。このようにして、制御部50は、出湯温度が目標出湯温度に一致するように制御することができる。ただし、本発明では、圧縮機3の第1の吐出口3eから吐出される冷媒の温度、あるいは圧縮機3の回転数などを制御することによって、出湯温度を制御してもよい。
The
図4は、ヒートポンプユニット1の内部を透視した平面図である。図5は、ヒートポンプユニット1の内部を透視した正面図である。図4および図5では、膨張弁6、高低圧熱交換器9、三方弁22、冷媒経路および水流路を形成する配管等については省略している。これらの図に示すように、ヒートポンプユニット1は、構成機器を収納する筐体30を備えている。筐体30内には、仕切り部材31が設けられている。筐体30の内部は、仕切り部材31によって仕切られることにより、複数の室が形成されている。本実施形態では、筐体30内に、機械室32と、風路室33とが形成されている。機械室32内には、圧縮機3と、第1の水冷媒熱交換器4とが設置されている。第1の水冷媒熱交換器4は、圧縮機3と並んで立った状態で配置されている。第1の水冷媒熱交換器4は、図示しない断熱材に覆われていることが好ましい。
FIG. 4 is a plan view of the inside of the
風路室33には、第2の水冷媒熱交換器5と、蒸発器7と、送風機8とが設置されている。第2の水冷媒熱交換器5は、金属等で構成された防水性を有する硬性の収納ケース34に収納されており、収納ケース34内で断熱材(図示せず)に覆われている。収納ケース34は、風路室33内の下部に設置されている。送風機8は、収納ケース34の上に設置されている。蒸発器7は、平面視で略L字型をなしており、風路室33の背面および一方の側面を覆うように配置されている。送風機8が作動することにより、外気が風路室33に導入され、蒸発器7を通過して流れる。
In the
本実施形態では、外気が流通する風路室33内に第2の水冷媒熱交換器5を設置しているため、収納ケース34に第2の水冷媒熱交換器5を収納して保護する必要がある。これに対し、第1の水冷媒熱交換器4は、外気が流通することのない機械室32内に設置されているため、容器に収納しなくても問題はない。
In the present embodiment, since the second water
ヒートポンプユニット1では、水に含まれる炭酸カルシウム等が析出することにより、一般にスケールと呼ばれる析出物が流路内壁に付着する。図6は、水に対する炭酸カルシウムの溶解度と水温との関係を示す図である。図6に示すように、炭酸カルシウムの溶解度は、水温が高くなるほど低くなる。このため、スケールは、水温が高くなるほど、発生し易い。ヒートポンプユニット1では、供給された水は、まず第2の水冷媒熱交換器5で加熱されて温度が上昇し、続いて第1の水冷媒熱交換器4で加熱されて更に温度が上昇する。すなわち、第2の水冷媒熱交換器5内の水温より、第1の水冷媒熱交換器4内の水温の方が高い。このため、スケールは、第1の水冷媒熱交換器4内に発生し易く、第2の水冷媒熱交換器5内には発生しにくい。したがって、本実施形態のヒートポンプ給湯機の経年変化において、第1の水冷媒熱交換器4の内部でスケールの累積によって流路が狭小化した場合であっても、第2の水冷媒熱交換器5の内部ではスケールによる流路の狭小化は起きにくい。
In the
本実施形態のヒートポンプ給湯機では、第1の水冷媒熱交換器4の内部にスケールが累積するまでの間は、第1の加熱運転を実施する。一方、第1の水冷媒熱交換器4の内部にスケールが累積して流路が狭小化することによって圧力損失が増大し、第1の加熱運転の実施が困難になった場合には、第2の加熱運転を実施可能である。上述したように、第2の水冷媒熱交換器5内に発生するスケールの量は、第1の水冷媒熱交換器4に比べ、極めて少ない。このため、第1の水冷媒熱交換器4の内にスケールが累積した場合であっても、第2の水冷媒熱交換器5内にはスケールは累積していない。第2の加熱運転では、バイパス水流路27が開かれることにより、第2の水冷媒熱交換器5内で加熱されることで生成した湯が、第1の水冷媒熱交換器4を通ることなく、バイパス水流路27を通って出湯口1bへ流れる。このため、第1の水冷媒熱交換器4の内部にスケールが累積していても、水流路の圧力損失が増加しないので、第2の加熱運転を円滑に実施することができる。このように、本実施形態のヒートポンプ給湯機によれば、第1の水冷媒熱交換器4の内部にスケールが累積して第1の水冷媒熱交換器4の圧力損失が過大になった場合には、三方弁22を第1の状態から第2の状態に切り替え、第1の加熱運転に代えて第2の加熱運転を実施することができる。このため、スケールの累積によって加熱運転が実行不能になることがないので、使用者の利便性を高めることができる。
In the heat pump water heater of the present embodiment, the first heating operation is performed until the scale accumulates in the first water
本実施形態のヒートポンプ給湯機は、第1の水冷媒熱交換器4内にスケールの累積による流路の狭小化が生じていることを検知し、その検知結果に基づいて第1の加熱運転と第2の加熱運転とを自動的に選択する機能を有している。第1の水冷媒熱交換器4内にスケールの累積による流路の狭小化が生じているか否かを判定する方法はいかなる方法でも良いが、例えば、制御部50が第1の加熱運転の実行中に以下の何れかの方法を実施することにより、第1の水冷媒熱交換器4内にスケールの累積による流路の狭小化が生じているか否かを判定することができる。
The heat pump water heater of the present embodiment detects that the flow path is narrowed due to accumulation of scale in the first water-
(1)第1の水冷媒熱交換器4の出口水温と入口水温との温度差と、第2の水冷媒熱交換器5の出口水温と入口水温との温度差とを温度センサ(図示せず)により検出する。第2の水冷媒熱交換器5の出口水温と入口水温との温度差に対する、第1の水冷媒熱交換器4の出口水温と入口水温との温度差の比率が、第1判定値以上である場合には、第1の水冷媒熱交換器4の熱交換能力は正常であり、第1の水冷媒熱交換器4内にスケールの累積による流路の狭小化は生じていないと判定することができる。これに対し、第2の水冷媒熱交換器5の出口水温と入口水温との温度差に対する、第1の水冷媒熱交換器4の出口水温と入口水温との温度差の比率が、上記第1判定値を下回っている場合には、第1の水冷媒熱交換器4の熱交換能力が低下しており、第1の水冷媒熱交換器4内にスケールの累積による流路の狭小化が生じていると判定することができる。
(1) A temperature sensor (not shown) indicates a temperature difference between the outlet water temperature and the inlet water temperature of the first water
(2)第1の水冷媒熱交換器4の入口冷媒温度と出口冷媒温度との温度差を温度センサ(図示せず)により検出する。第1の水冷媒熱交換器4の入口冷媒温度と出口冷媒温度との温度差が第2判定値以上である場合には、第1の水冷媒熱交換器4の熱交換能力は正常であり、第1の水冷媒熱交換器4内にスケールの累積による流路の狭小化は生じていないと判定することができる。これに対し、第1の水冷媒熱交換器4の入口冷媒温度と出口冷媒温度との温度差が上記第2判定値を下回っている場合には、第1の水冷媒熱交換器4の熱交換能力が低下しており、第1の水冷媒熱交換器4内にスケールの累積による流路の狭小化が生じていると判定することができる。
(2) The temperature difference between the inlet refrigerant temperature and the outlet refrigerant temperature of the first water
(3)水ポンプ2bの回転数は、制御部50により制御されており、第1の水冷媒熱交換器4内にスケールの累積による流路の狭小化が生じることによって水回路の抵抗が増加すると、必要な水流量を確保するため、水ポンプ2bの回転数が高くなる方向に補正される。このため、第1の水冷媒熱交換器4内にスケールの累積による流路の狭小化が生じると、水ポンプ2bの回転数は、正常時と比べて高くなる。そこで、水ポンプ2bの回転数が第3判定値を超えている場合には、第1の水冷媒熱交換器4内にスケールの累積による流路の狭小化が生じていると判定することができる。これに対し、水ポンプ2bの回転数が上記第3判定値以下である場合には、第1の水冷媒熱交換器4内にスケールの累積による流路の狭小化は生じていないと判定することができる。
(3) The rotation speed of the
制御部50は、第1の水冷媒熱交換器4内にスケールの累積による流路の狭小化が生じていることが検知されていない場合には、第1の加熱運転を選択して実施する。これに対し、制御部50は、第1の水冷媒熱交換器4内にスケールの累積による流路の狭小化が生じていることが検知された場合には、三方弁22を第1の状態から第2の状態に切り替え、第2の加熱運転を選択して実施する。なお、第1の加熱運転の実行中に、流路の狭小化が生じていることが検知された場合には、即座に第2の加熱運転に切り替えてもよいし、あるいは、実行中の第1の加熱運転はそのまま続行し、次回以降に第2の加熱運転を行ってもよい。
When it is not detected that the flow path is narrowed due to accumulation of scale in the first water-
また、制御部50は、第1の水冷媒熱交換器4内にスケールの累積による流路の狭小化が生じていることを検知した場合には、ユーザーインターフェース装置(図示せず)に備えられた表示部に表示したり、ユーザーインターフェース装置に備えられたスピーカから音声を発したりすることにより、異常である旨を使用者に報知することが望ましい。これにより、メンテナンスの実施を使用者に促すことができる。
In addition, the
なお、本発明では、第1の加熱運転と第2の加熱運転とを自動的に選択する構成に限らず、手動で三方弁22を切り替えることによって第1の加熱運転と第2の加熱運転とを選択する構成にしてもよい。
In the present invention, the first heating operation and the second heating operation are not limited to the configuration in which the first heating operation and the second heating operation are automatically selected, and the first heating operation and the second heating operation are performed by manually switching the three-
また、本実施形態では、水冷媒熱交換器が第1の水冷媒熱交換器4と第2の水冷媒熱交換器5とに分割され、第1の水冷媒熱交換器4と第2の水冷媒熱交換器5とが別体になっている。このため、第2の水冷媒熱交換器5を取り替えることなく、第1の水冷媒熱交換器4のみを取り替えることが可能である。上述したように、第2の水冷媒熱交換器5内に発生するスケールの量は、第1の水冷媒熱交換器4に比べ、極めて少ない。このため、スケールの累積による流路の狭小化が生じた場合に、第2の水冷媒熱交換器5を取り替える必要はなく、第1の水冷媒熱交換器4のみを新品あるいは再生品に取り替えることにより、スケールの累積による流路の狭小化を解消することができる。このように、本実施形態のヒートポンプ給湯機では、水冷媒熱交換器の内部にスケールが累積した場合に、水冷媒熱交換器の全体を取り替える必要が無く、第1の水冷媒熱交換器4のみを新品あるいは再生品に取り替えることで対処することができる。このため、メンテナンスを容易且つ低コストで行うことができる。なお、第1の水冷媒熱交換器4を取り替える際には、2箇所の冷媒配管の接続部と、2箇所の水配管の接続部とを取り外せばよい。
In the present embodiment, the water refrigerant heat exchanger is divided into the first water
また、本実施形態では、第1の水冷媒熱交換器4は、第2の水冷媒熱交換器5に比べて、小型になっている。ここで、第1の水冷媒熱交換器4が第2の水冷媒熱交換器5に比べて小型とは、第1の水冷媒熱交換器4が占有する空間の体積が、第2の水冷媒熱交換器5が占有する空間の体積より小さいことを意味する。本実施形態では、比較的大型の第2の水冷媒熱交換器5を取り替える必要が無く、比較的小型の第1の水冷媒熱交換器4を取り替えれば済むため、メンテナンスをより容易且つ低コストで行うことができる。
In the present embodiment, the first water
また、本実施形態では、第1の水冷媒熱交換器4と、第2の水冷媒熱交換器5とが別々の室に配置されている。これにより、第1の水冷媒熱交換器4を取り替える際に、第2の水冷媒熱交換器5が作業の妨げになることがないので、第1の水冷媒熱交換器4を取り替える作業を容易に行うことができる。特に、第2の水冷媒熱交換器5を取り外すことなく、第1の水冷媒熱交換器4を取り外し可能となる。
In the present embodiment, the first water
また、本実施形態では、圧縮機3が配置された機械室32に第1の水冷媒熱交換器4を配置したことにより、次のような利点がある。第一の利点としては、圧縮機3の近くに第1の水冷媒熱交換器4を配置できるため、圧縮機3と第1の水冷媒熱交換器4とを接続する冷媒経路10,17の距離を短くすることができる。これにより、冷媒の圧力損失を低減できるとともに、冷媒経路10,17からの放熱ロスを低減できるため、性能を向上することができる。第二の利点としては、第1の水冷媒熱交換器4を取り替える際に、他の主要な機器を取り外す必要のない構成にすることが可能であり、第1の水冷媒熱交換器4の取り替え作業を容易にすることができる。これに対し、仮に風路室33に配置された第2の水冷媒熱交換器5を取り替えるとした場合には、送風機8等の他の機器を取り外すことが必要になるため、第2の水冷媒熱交換器5を取り替え作業には多大な手間がかかる。また、風路室33と異なり、機械室32には外気が流通しないので、第1の水冷媒熱交換器4は、第2の水冷媒熱交換器5を収納する収納ケース34のような硬性の容器に収納する必要がない。よって、第三の利点として、第1の水冷媒熱交換器4を硬性の容器に収納する必要がないため、第1の水冷媒熱交換器4の取り替え作業を容易にすることができる。
Moreover, in this embodiment, there exist the following advantages by having arrange | positioned the 1st water refrigerant |
また、本実施形態では、蒸発器7が配置された風路室33に第2の水冷媒熱交換器5を配置したことにより、風路室33のスペースを十分に大きくすることができる。ヒートポンプユニット1の性能を向上するためには、蒸発器7を十分に大きくすることが重要であり、蒸発器7を大きくするには、風路室33のスペースを大きくすることが必要である。本実施形態では、第2の水冷媒熱交換器5を風路室33に配置したことにより、風路室33のスペースを大きくすることができ、ヒートポンプユニット1の性能を向上することができる。これに対し、仮に第2の水冷媒熱交換器5を機械室32に配置したとすると、第2の水冷媒熱交換器5は大型の機器であるため、機械室32を拡大することが必要となり、その結果、風路室33を縮小しなければならなくなる。このため、蒸発器7を大きくすることができないという不利益を生ずる。また、第2の水冷媒熱交換器5は、取り替える必要がないため、風路室33の送風機8の下のような、取り外しの困難な場所に配置しても、不都合が生じない。
In the present embodiment, the second water
本実施形態では、第1の加熱運転時における第2の水冷媒熱交換器5の出口水温が80℃以下であることが好ましい。図6中の太い破線は、水道水に含まれる炭酸カルシウム量の一例を示している。この例の場合には、水温が約80℃以下では炭酸カルシウムの含有量が溶解度以下であるので、炭酸カルシウムは析出せず、スケールは発生しない。これに対し、水温が約80℃以上になると、炭酸カルシウムの含有量が溶解度を超えるので、炭酸カルシウムが析出し、スケールが発生する。このことに鑑み、第1の加熱運転時における第2の水冷媒熱交換器5の出口水温を80℃以下にすれば、第2の水冷媒熱交換器5内にスケールが発生することをより確実に抑制することができ、スケールの累積を第1の水冷媒熱交換器4側により確実に集中させることができる。
In the present embodiment, the outlet water temperature of the second water
また、本実施形態では、第1の加熱運転時における第2の水冷媒熱交換器5の出口水温が65℃以上であることが好ましい。なお、本ヒートポンプ給湯機が、目標出湯温度を可変制御する機能を有している場合には、目標出湯温度を上限値に設定した場合における第2の水冷媒熱交換器5の出口水温が65℃以上であれば良い。第2の水冷媒熱交換器5の出口水温を65℃以上にすることにより、第2の水冷媒熱交換器5の出口水温が65℃未満の場合に比べて、第1の水冷媒熱交換器4に要求される加熱能力が小さくなるので、第1の水冷媒熱交換器4を小型化することが可能となる。このため、第1の水冷媒熱交換器4の取り替えを低コスト且つ容易に行うことができる。また、第1の水冷媒熱交換器4を小型化できることにより、機械室32を小さくし、風路室33を大きくすることができる。これにより、蒸発器7を大きくすることができ、ヒートポンプユニット1の性能を向上することができる。また、タンクユニット2の貯湯タンク2a内に貯留する湯の温度としては、65℃以上の温度が求められる場合が多いため、一般にヒートポンプユニット1の出湯温度も65℃以上の温度が求められる場合が多い。第1の加熱運転時における第2の水冷媒熱交換器5の出口水温が65℃以上であれば、第1の水冷媒熱交換器4内にスケールが累積して第2の加熱運転を実施することになった場合であっても、ヒートポンプユニット1の出湯温度を確実に65℃以上にすることができ、必要な出湯温度を確保することができる。
Moreover, in this embodiment, it is preferable that the outlet water temperature of the 2nd water refrigerant |
また、本実施形態では、第1の加熱運転時において、第1の水冷媒熱交換器4の加熱能力[W]と、第2の水冷媒熱交換器5の加熱能力[W]とを合計した加熱能力に対する第1の水冷媒熱交換器4の加熱能力の割合が12〜18%であることが好ましい。第1の加熱運転時における第1の水冷媒熱交換器4の加熱能力と第2の水冷媒熱交換器5の加熱能力との比率を上記のように設定することにより、第1の加熱運転時における第2の水冷媒熱交換器5の出口水温を概ね65℃〜80℃の範囲にすることができるので、上記と同様の効果が得られる。また、第2の水冷媒熱交換器5に対して第1の水冷媒熱交換器4を十分に小型化できるため、第1の水冷媒熱交換器4の取り替えを更に低コスト且つ容易に行うことができる。また、機械室32をより小さくし、風路室33をより大きくすることができるので、蒸発器7をより大きくすることができ、ヒートポンプユニット1の性能を更に向上することができる。
In the present embodiment, the heating capacity [W] of the first water
図7は、水冷媒熱交換器の無次元流路長と、水冷媒熱交換器内の水温との関係を示す図である。図7の横軸は、水冷媒熱交換器内の水の流路長(または冷媒の流路長)を無次元化して表したものであり、横軸の原点(0.0)が水の入口および冷媒の出口を表し、横軸の右端(1.0)が湯の出口および冷媒の入口を表す。図7では、水冷媒熱交換器の入口の水温が9℃、水冷媒熱交換器の出口の水温が90℃の場合を表している。この場合には、図7から分かるように、無次元流路長0.8の位置で水温が約65℃になり、無次元流路長0.95の位置で水温が約80℃になる。 FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the dimensionless flow path length of the water refrigerant heat exchanger and the water temperature in the water refrigerant heat exchanger. The horizontal axis in FIG. 7 represents the water flow length (or refrigerant flow length) in the water-refrigerant heat exchanger in a dimensionless manner, and the origin (0.0) of the horizontal axis represents water. The inlet and the refrigerant outlet are shown, and the right end (1.0) of the horizontal axis shows the hot water outlet and the refrigerant inlet. FIG. 7 shows a case where the water temperature at the inlet of the water refrigerant heat exchanger is 9 ° C. and the water temperature at the outlet of the water refrigerant heat exchanger is 90 ° C. In this case, as can be seen from FIG. 7, the water temperature is approximately 65 ° C. at the position of the dimensionless flow path length 0.8, and the water temperature is approximately 80 ° C. at the position of the dimensionless flow path length 0.95.
本実施形態のヒートポンプユニット1の第1の加熱運転時には、図7の横軸の原点(0.0)が第2の水冷媒熱交換器5の水の入口および冷媒の出口に相当し、横軸の右端(1.0)が第1の水冷媒熱交換器4の湯の出口および冷媒の入口に相当する。第1の水冷媒熱交換器4の伝熱部の構造と第2の水冷媒熱交換器5の伝熱部の構造とが同じであり、第1の水冷媒熱交換器4内の水の流路長(または冷媒の流路長)と第2の水冷媒熱交換器5内の水の流路長(または冷媒の流路長)とが異なる構成にした場合には、図7から、第1の水冷媒熱交換器4内の流路長と第2の水冷媒熱交換器5内の流路長との比率を、0.2:0.8〜0.05:0.95にすることにより、第1の加熱運転時における第2の水冷媒熱交換器5の出口水温が概ね65℃〜80℃の範囲になることが分かる。
During the first heating operation of the
以上のことから、本実施形態では、第1の水冷媒熱交換器4の伝熱部の構造と第2の水冷媒熱交換器5の伝熱部の構造とが同じであり、第1の水冷媒熱交換器4内の水の流路長(または冷媒の流路長)と第2の水冷媒熱交換器5内の水の流路長(または冷媒の流路長)とが異なる構成にした場合には、第1の水冷媒熱交換器4内の流路長と第2の水冷媒熱交換器5内の流路長との比率を、0.2:0.8〜0.05:0.95にすることが好ましい。これにより、第1の加熱運転時における第2の水冷媒熱交換器5の出口水温を概ね65℃〜80℃の範囲にすることができるので、前記と同様の効果が得られる。この場合、第1の水冷媒熱交換器4内の流路長は、第1の水冷媒熱交換器4内の流路長と第2の水冷媒熱交換器5内の流路長との合計の5〜20%に過ぎないので、第2の水冷媒熱交換器5に対して第1の水冷媒熱交換器4を十分に小型化できる。このため、第1の水冷媒熱交換器4の取り替えを更に低コスト且つ容易に行うことができる。また、機械室32をより小さくし、風路室33をより大きくすることができるので、蒸発器7をより大きくすることができ、ヒートポンプユニット1の性能を更に向上することができる。
From the above, in the present embodiment, the structure of the heat transfer section of the first water
また、第1の水冷媒熱交換器4の伝熱部の構造と第2の水冷媒熱交換器5の伝熱部の構造とが同じでない場合であっても、第1の水冷媒熱交換器4の全伝熱面積と第2の水冷媒熱交換器5の全伝熱面積との比率を、0.2:0.8〜0.05:0.95にすることにより、上記と同様の効果が得られる。このため、本実施形態では、第1の水冷媒熱交換器4の全伝熱面積と第2の水冷媒熱交換器5の全伝熱面積との比率を、0.2:0.8〜0.05:0.95にすることが好ましい。
Even if the structure of the heat transfer section of the first water
制御部50は、第2の加熱運転を実施する場合には、第1の加熱運転を実施する場合に比べて、出湯温度が低くなるように制御することが好ましい。例えば、制御部50は、第2の加熱運転を実施する場合には、第1の加熱運転を実施する場合の目標出湯温度(例えば90℃)に比べて、目標出湯温度を低い値(例えば65℃)に設定する。このように、第2の加熱運転を実施する場合に、出湯温度を低くすることにより、カルシウムの析出を抑制することができるので、第2の水冷媒熱交換器5内にスケールが付着することを確実に抑制することができる。
When the second heating operation is performed, the
また、制御部50は、第2の加熱運転を実施する場合には、第1の加熱運転を実施する場合に比べて、タンクユニット2に供給される湯の流量が大きくなるように、水ポンプ2bの回転数を制御することが好ましい。このように、第2の加熱運転を実施する場合に、タンクユニット2に供給される湯の流量を大きくすることにより、出湯温度が低下するので、カルシウムの析出を抑制することができる。その結果、第2の水冷媒熱交換器5内にスケールが付着することを確実に抑制することができる。
In addition, the
また、制御部50は、第2の加熱運転を実施する場合には、第1の加熱運転を実施する場合に比べて、圧縮機3の第1の吐出口3eから吐出される冷媒の温度が低くなるように制御することが好ましい。制御部50は、膨張弁6を制御することにより、圧縮機3の第1の吐出口3eから吐出される冷媒の温度を制御することができる。圧縮機3の第1の吐出口3eから吐出される冷媒の温度が高いと、冷媒に加熱された水が局所的あるいは一時的に高温になり、カルシウムが析出する場合がある。そこで、第2の加熱運転を実施する場合には、第1の加熱運転を実施する場合に比べて、圧縮機3の第1の吐出口3eから吐出される冷媒の温度を低くすることにより、冷媒に加熱された水が局所的あるいは一時的に高温になることが抑制されるので、カルシウムの析出をより確実に抑制することができる。その結果、第2の水冷媒熱交換器5内にスケールが付着することを確実に抑制することができる。
Further, when the
また、制御部50は、第2の加熱運転を実施する場合には、第1の加熱運転を実施する場合に比べて、圧縮機3の能力が低くなるように制御することが好ましい。本実施形態では、制御部50は、圧縮機3の回転数を制御することにより、圧縮機3の能力を制御することができる。一般に、冷凍サイクルでは、放熱器が小さいと高圧側冷媒圧力が高くなり易い傾向がある。第2の加熱運転では、第2の水冷媒熱交換器5のみが放熱器として機能するので、第1の加熱運転に比べて放熱器が小さくなる。このため、第2の加熱運転を実施する場合には、第1の加熱運転を実施する場合に比べて圧縮機3の能力を低くすることにより、高圧側冷媒圧力が高くなり過ぎることを確実に抑制することが好ましい。
In addition, when the second heating operation is performed, the
実施の形態2.
次に、図8を参照して、本発明の実施の形態2について説明するが、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。図8は、本発明の実施の形態2のヒートポンプ給湯機のヒートポンプユニット1が備える冷媒回路および水流路の構成を模式的に示す図である。
Embodiment 2. FIG.
Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8. The description will focus on the differences from the first embodiment described above, and the same or corresponding parts will be denoted by the same reference numerals. Is omitted. FIG. 8 is a diagram schematically illustrating the configuration of the refrigerant circuit and the water flow path provided in the
図8に示すように、本実施の形態2のヒートポンプユニット1は、流路切替手段として、実施の形態1の三方弁22に代えて、開閉弁28を備えている。開閉弁28は、バイパス水流路27に設けられている。開閉弁28は、バイパス水流路27を閉じる状態と、バイパス水流路27を開く状態とに切り替え可能である。水流路24とメイン水流路25とは常に連通している。水流路24とメイン水流路25との接続部からバイパス水流路27が分岐している。
As shown in FIG. 8, the
第1の加熱運転を実行する場合には、開閉弁28は閉じた状態にされる。これにより、第1の加熱運転時には、入水口1aから流入した水が水流路23を通って第2の水冷媒熱交換器5に流入し、第2の水冷媒熱交換器5内で冷媒の熱により加熱される。第2の水冷媒熱交換器5内で加熱されることで生成した湯は、水流路24およびメイン水流路25を通って第1の水冷媒熱交換器4に流入し、第1の水冷媒熱交換器4内で冷媒の熱により更に加熱される。第1の水冷媒熱交換器4内で更に加熱されることで更に高温になった湯は、水流路26を通って出湯口1bに至り、水配管12を通ってタンクユニット2へ供給される。このように、本実施の形態2の第1の加熱運転は、実施の形態1の第1の加熱運転と同様の運転である。
When performing the first heating operation, the on-off
第2の加熱運転を実行する場合には、開閉弁28は開いた状態にされる。図8に示すように、第2の加熱運転時には、入水口1aから流入した水が水流路23を通って第2の水冷媒熱交換器5に流入し、第2の水冷媒熱交換器5内で冷媒の熱により加熱される。第2の水冷媒熱交換器5内で加熱されることで生成した湯は、水流路24からメイン水流路25を通って第1の水冷媒熱交換器4に流入する流れと、水流路24からバイパス水流路27に流入する流れとに分かれる。そして、第1の水冷媒熱交換器4を通過した湯と、第1の水冷媒熱交換器4を通らずにバイパス水流路27を通過した湯とが水流路26で合流して出湯口1bに至り、水配管12を通ってタンクユニット2へ供給される。
When performing the second heating operation, the on-off
本実施の形態2では、第1の水冷媒熱交換器4の内にスケールが累積して圧力損失が過大になった場合には、第2の加熱運転を選択することにより、第2の水冷媒熱交換器5を通過した湯がバイパス水流路27を通って流れることが可能になるので、第1の水冷媒熱交換器4の圧力損失が大きくても円滑に運転を行うことができる。また、本実施形態では、三方弁22よりも構造が簡単で低コストな開閉弁28を用いることができるので、コスト低減が図れる。
In the second embodiment, when the scale is accumulated in the first water
一方、実施の形態1では、第2の加熱運転時に、第2の水冷媒熱交換器5を通過した湯の全量をバイパス水流路27に流し、第1の水冷媒熱交換器4を通過する湯の量をゼロにすることができる。このため、実施の形態1は、本実施の形態2に比べて、第2の加熱運転時の状態を正確に予測することができるので、第2の加熱運転の制御をより容易に行うことができる。
On the other hand, in the first embodiment, during the second heating operation, the entire amount of hot water that has passed through the second water
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では、第1の吸入口3d、第1の吐出口3e、第2の吸入口3fおよび第2の吐出口3gを備えた圧縮機3を用いた場合を例に説明したが、本発明は、吸入口および吐出口を1個ずつ有する圧縮機を用い、第1の水冷媒熱交換器4を通過した冷媒が圧縮機を経由せずに第2の水冷媒熱交換器5に送られる構成とした冷媒回路の場合にも適用可能である。また、第2の加熱運転時に、冷媒が第1の水冷媒熱交換器4をバイパスして流れるように冷媒回路を切り替えるように構成してもよい。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, in the above-described embodiment, the case where the
1 ヒートポンプユニット、1a 入水口、1b 出湯口、
2 タンクユニット、2a 貯湯タンク、2b 水ポンプ、2c 給湯用混合弁、
3 圧縮機、3a 密閉容器、3b 圧縮要素、3c 電動要素、3d 第1の吸入口、
3e 第1の吐出口、3f 第2の吸入口、3g 第2の吐出口、
4 第1の水冷媒熱交換器、5 第2の水冷媒熱交換器、6 膨張弁、7 蒸発器、
8 送風機、9 高低圧熱交換器、11,12 水配管、13 給水配管、
14 出湯配管、15 給水分岐管、16 給湯配管、
10,17,18,19,20,21 冷媒経路、22 三方弁、
23,24,26 水流路、25 メイン水流路、27 バイパス水流路、
28 開閉弁、30 筐体、31 仕切り部材、32 機械室、33 風路室、
34 収納ケース、50 制御部
1 heat pump unit, 1a water inlet, 1b hot water outlet,
2 tank unit, 2a hot water storage tank, 2b water pump, 2c hot water mixing valve,
3 Compressor, 3a Airtight container, 3b Compression element, 3c Electric element, 3d First suction port,
3e 1st discharge port, 3f 2nd suction port, 3g 2nd discharge port,
4 first water refrigerant heat exchanger, 5 second water refrigerant heat exchanger, 6 expansion valve, 7 evaporator,
8 Blowers, 9 High / low pressure heat exchangers, 11, 12 Water piping, 13 Water supply piping,
14 hot water supply pipe, 15 water supply branch pipe, 16 hot water supply pipe,
10, 17, 18, 19, 20, 21 refrigerant path, 22 three-way valve,
23, 24, 26 Water channel, 25 Main water channel, 27 Bypass water channel,
28 On-off valve, 30 housing, 31 partition member, 32 machine room, 33 air channel room,
34 storage case, 50 control unit
Claims (18)
前記冷媒と水との熱交換を行う第1の水冷媒熱交換器と、
前記冷媒と水との熱交換を行う第2の水冷媒熱交換器と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒を前記第1の水冷媒熱交換器に供給するとともに前記第1の水冷媒熱交換器を通過した後の前記冷媒を前記第2の水冷媒熱交換器に供給する冷媒回路を形成可能な冷媒経路と、
前記第2の水冷媒熱交換器を通過した湯を前記第1の水冷媒熱交換器に送るメイン水流路と、前記第1の水冷媒熱交換器をバイパスするバイパス水流路とを含む水流路と、
前記バイパス水流路を閉じる状態と前記バイパス水流路を開く状態とに切り替え可能な流路切替手段と、
を備え、
前記バイパス水流路を閉じた状態で、前記第2の水冷媒熱交換器にて加熱された湯を前記メイン水流路を介して前記第1の水冷媒熱交換器に送り、前記第1の水冷媒熱交換器にて更に加熱された湯を前記水流路の下流側に供給する第1の加熱運転と、
前記バイパス水流路を開いた状態で、前記第2の水冷媒熱交換器にて加熱された湯の全量を前記バイパス水流路を介して前記下流側に供給するか、または、前記第2の水冷媒熱交換器にて加熱された湯を前記バイパス水流路と前記メイン水流路との双方に流入させ、前記バイパス水流路を通過した湯と前記第1の水冷媒熱交換器を通過した湯とを合流させて前記下流側に供給する第2の加熱運転と、
を実行可能であり、
前記第1の水冷媒熱交換器内に湯から析出した析出物による流路の狭小化が生じていることを検知可能な検知手段と、
前記流路狭小化が生じていることが検知されていない場合には前記第1の加熱運転を選択し、前記流路狭小化が生じていることが検知された場合には前記第2の加熱運転を選択する選択手段とを備えるヒートポンプ給湯機。 A compressor for compressing the refrigerant;
A first water-refrigerant heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant and water;
A second water refrigerant heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and water;
Supplying the refrigerant compressed by the compressor to the first water refrigerant heat exchanger and passing the refrigerant after passing through the first water refrigerant heat exchanger to the second water refrigerant heat exchanger A refrigerant path capable of forming a refrigerant circuit to be supplied; and
A water flow path including a main water flow path for sending hot water that has passed through the second water refrigerant heat exchanger to the first water refrigerant heat exchanger, and a bypass water flow path that bypasses the first water refrigerant heat exchanger. When,
Channel switching means capable of switching between a state of closing the bypass water channel and a state of opening the bypass water channel;
With
With the bypass water flow path closed, hot water heated by the second water refrigerant heat exchanger is sent to the first water refrigerant heat exchanger via the main water flow path, and the first water A first heating operation for supplying hot water further heated by the refrigerant heat exchanger to the downstream side of the water flow path;
With the bypass water flow path open, supply the entire amount of hot water heated by the second water refrigerant heat exchanger to the downstream side via the bypass water flow path, or the second water Hot water heated by the refrigerant heat exchanger is caused to flow into both the bypass water channel and the main water channel, and the hot water that has passed through the bypass water channel and the hot water that has passed through the first water refrigerant heat exchanger are A second heating operation that joins and supplies the downstream side,
Executable der the is,
Detecting means capable of detecting that the flow path is narrowed by precipitates deposited from hot water in the first water-refrigerant heat exchanger;
When it is not detected that the flow path is narrowed, the first heating operation is selected, and when it is detected that the flow path is narrowed, the second heating is performed. the heat pump water heater which Ru and selecting means for selecting the operation.
前記冷媒と水との熱交換を行う第1の水冷媒熱交換器と、
前記冷媒と水との熱交換を行う第2の水冷媒熱交換器と、
前記圧縮機で圧縮された前記冷媒を前記第1の水冷媒熱交換器に供給するとともに前記第1の水冷媒熱交換器を通過した後の前記冷媒を前記第2の水冷媒熱交換器に供給する冷媒回路を形成可能な冷媒経路と、
前記第2の水冷媒熱交換器を通過した湯を前記第1の水冷媒熱交換器に送るメイン水流路と、前記第1の水冷媒熱交換器をバイパスするバイパス水流路とを含む水流路と、
前記バイパス水流路を閉じる状態と前記バイパス水流路を開く状態とに切り替え可能な流路切替手段と、
を備え、
前記バイパス水流路を閉じた状態で、前記第2の水冷媒熱交換器にて加熱された湯を前記メイン水流路を介して前記第1の水冷媒熱交換器に送り、前記第1の水冷媒熱交換器にて更に加熱された湯を前記水流路の下流側に供給する第1の加熱運転と、
前記バイパス水流路を開いた状態で、前記第2の水冷媒熱交換器にて加熱された湯の全量を前記バイパス水流路を介して前記下流側に供給するか、または、前記第2の水冷媒熱交換器にて加熱された湯を前記バイパス水流路と前記メイン水流路との双方に流入させ、前記バイパス水流路を通過した湯と前記第1の水冷媒熱交換器を通過した湯とを合流させて前記下流側に供給する第2の加熱運転と、
を実行可能であり、
前記圧縮機は、前記冷媒を吸入する第1の吸入口と、前記第1の吸入口から吸入された前記冷媒を吐出する第1の吐出口と、前記冷媒を吸入する第2の吸入口と、前記第2の吸入口から吸入された前記冷媒を吐出する第2の吐出口とを有し、
前記冷媒経路は、前記第1の吐出口から吐出された前記冷媒を前記第1の水冷媒熱交換器に導く経路と、前記第1の水冷媒熱交換器を通過した前記冷媒を前記第2の吸入口に導く経路と、前記第2の吐出口から吐出された前記冷媒を前記第2の水冷媒熱交換器に導く経路とを含むヒートポンプ給湯機。 A compressor for compressing the refrigerant;
A first water-refrigerant heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant and water;
A second water refrigerant heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and water;
Supplying the refrigerant compressed by the compressor to the first water refrigerant heat exchanger and passing the refrigerant after passing through the first water refrigerant heat exchanger to the second water refrigerant heat exchanger A refrigerant path capable of forming a refrigerant circuit to be supplied; and
A water flow path including a main water flow path for sending hot water that has passed through the second water refrigerant heat exchanger to the first water refrigerant heat exchanger, and a bypass water flow path that bypasses the first water refrigerant heat exchanger. When,
Channel switching means capable of switching between a state of closing the bypass water channel and a state of opening the bypass water channel;
With
With the bypass water flow path closed, hot water heated by the second water refrigerant heat exchanger is sent to the first water refrigerant heat exchanger via the main water flow path, and the first water A first heating operation for supplying hot water further heated by the refrigerant heat exchanger to the downstream side of the water flow path;
With the bypass water flow path open, supply the entire amount of hot water heated by the second water refrigerant heat exchanger to the downstream side via the bypass water flow path, or the second water Hot water heated by the refrigerant heat exchanger is caused to flow into both the bypass water channel and the main water channel, and the hot water that has passed through the bypass water channel and the hot water that has passed through the first water refrigerant heat exchanger are A second heating operation that joins and supplies the downstream side,
Is possible and
The compressor includes a first suction port for sucking the refrigerant, a first discharge port for discharging the refrigerant sucked from the first suction port, and a second suction port for sucking the refrigerant. And a second discharge port for discharging the refrigerant sucked from the second suction port,
The refrigerant path includes a path for guiding the refrigerant discharged from the first discharge port to the first water-refrigerant heat exchanger, and the refrigerant passing through the first water-refrigerant heat exchanger as the second. A heat pump water heater including a path leading to the suction port and a path leading the refrigerant discharged from the second discharge port to the second water refrigerant heat exchanger .
前記第2の加熱運転では、前記メイン水流路を閉じて前記バイパス水流路を開いた状態で、前記第2の水冷媒熱交換器にて加熱された湯の全量を前記バイパス水流路を介して前記下流側に供給する請求項1乃至6の何れか1項記載のヒートポンプ給湯機。 The channel switching means can be switched between a state in which the main water channel is opened and the bypass water channel is closed, and a state in which the main water channel is closed and the bypass water channel is opened,
In the second heating operation, with the main water flow path closed and the bypass water flow path opened, the total amount of hot water heated by the second water refrigerant heat exchanger is passed through the bypass water flow path. The heat pump water heater according to any one of claims 1 to 6, which is supplied to the downstream side.
前記第1の吸入口から吸入された前記冷媒は、前記圧縮要素により圧縮された後に前記第1の吐出口から吐出され、
前記第2の吸入口された前記冷媒は、前記電動要素を冷却した後に前記第2の吐出口から吐出される請求項2記載のヒートポンプ給湯機。 The compressor has a compression element that compresses the refrigerant in an airtight container, and an electric element that drives the compression element,
The refrigerant sucked from the first suction port is discharged from the first discharge port after being compressed by the compression element,
The heat pump water heater according to claim 2 , wherein the refrigerant that has been sucked into the second suction port is discharged from the second discharge port after cooling the electric element.
前記第1の水冷媒熱交換器の流路長と前記第2の水冷媒熱交換器の流路長との比率が、0.2:0.8〜0.05:0.95である請求項1乃至11の何れか1項記載のヒートポンプ給湯機。 The first water refrigerant heat exchanger and the second water refrigerant heat exchanger have the same structure and different channel lengths.
The ratio of the channel length of the first water refrigerant heat exchanger to the channel length of the second water refrigerant heat exchanger is 0.2: 0.8 to 0.05: 0.95. Item 12. The heat pump water heater according to any one of Items 1 to 11 .
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