JP5935742B2 - Heat pump water heater - Google Patents

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  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Description

本発明は、複数のヒートポンプサイクルに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 water heater that heats hot water in a plurality of heat pump cycles.

従来、ヒートポンプサイクルの水−冷媒熱交換器にて圧縮機から吐出された高温高圧冷媒と給湯水とを熱交換させて給湯水を加熱し、加熱された給湯水を貯湯タンクに貯湯するヒートポンプ式給湯機が知られている。   Conventionally, a heat pump system that heats hot water by exchanging heat between the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor in the water-refrigerant heat exchanger of the heat pump cycle and the hot water, and stores the heated hot water in a hot water storage tank. A water heater is known.

例えば、特許文献1には、水−冷媒熱交換器の水通路へ給湯水を圧送する水ポンプと、水−冷媒熱交換器の水通路から流出した給湯水の沸上温度を検出する沸上温度検出手段とを備え、この沸上温度検出手段によって検出された沸上温度が目標沸上温度に近づくように水ポンプの回転数(水圧送能力)を制御するヒートポンプ式給湯機が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a water pump that pumps hot water to a water passage of a water-refrigerant heat exchanger and a boiling temperature that detects the boiling temperature of hot water flowing out of the water passage of the water-refrigerant heat exchanger. There is disclosed a heat pump type hot water heater that includes a temperature detection means and controls the rotation speed (water pumping capacity) of a water pump so that the boiling temperature detected by the boiling temperature detection means approaches the target boiling temperature. Yes.

より具体的には、この特許文献1のヒートポンプ式給湯機では、例えば、沸上温度検出手段によって検出された沸上温度が目標沸上温度よりも低いときには、水ポンプの水圧送能力を低下させることによって沸上温度を上昇させて、貯湯タンク内に低温の給湯水が流入してしまうことを抑制している。   More specifically, in the heat pump type water heater disclosed in Patent Document 1, for example, when the boiling temperature detected by the boiling temperature detection means is lower than the target boiling temperature, the water pumping capacity of the water pump is reduced. Thus, the boiling temperature is raised, and low temperature hot water is prevented from flowing into the hot water storage tank.

また、特許文献2には、複数のヒートポンプサイクルを備え、それぞれのヒートポンプサイクルの水−冷媒熱交換器の水通路を貯湯タンクに対して並列的に接続し、さらに、それぞれの水−冷媒熱交換器の水通路へ給湯水を圧送する複数の水ポンプを設けたヒートポンプ式給湯機が開示されている。   Further, Patent Document 2 includes a plurality of heat pump cycles, the water passages of the water-refrigerant heat exchangers of the respective heat pump cycles are connected in parallel to the hot water storage tank, and each water-refrigerant heat exchange is further connected. There is disclosed a heat pump type hot water heater provided with a plurality of water pumps for pumping hot water to a water passage of a vessel.

この特許文献2のヒートポンプ式給湯機では、複数のヒートポンプサイクルにて給湯水を加熱することによって、1つのヒートポンプサイクルにて給湯水を加熱する構成のヒートポンプ式給湯機よりも給湯水の加熱能力を向上させて、一時に大量の給湯水を加熱することができるようにしている。   In the heat pump type hot water heater of this patent document 2, by heating hot water in a plurality of heat pump cycles, the heating capacity of the hot water is higher than that of a heat pump type hot water heater configured to heat the hot water in one heat pump cycle. It is improved so that a large amount of hot water can be heated at a time.

特開2007−147108号公報JP 2007-147108 A 特開2006−29658号公報JP 2006-29658 A

ところで、特許文献2のヒートポンプ式給湯機では、単に複数のヒートポンプサイクルの水−冷媒熱交換器の水通路を貯湯タンクに対して並列的に接続しているだけなので、一部のヒートポンプサイクルの加熱能力が低下してしまうと、加熱能力が低下した一部のヒートポンプサイクルにて充分に昇温されなかった低温の給湯水が貯湯タンク内に流入してしまうおそれがある。   By the way, in the heat pump type water heater of patent document 2, since the water passage of the water-refrigerant heat exchanger of several heat pump cycles is only connected in parallel with respect to the hot water storage tank, heating of some heat pump cycles is carried out. If the capacity decreases, there is a risk that low-temperature hot water that has not been sufficiently heated in some heat pump cycles where the heating capacity has decreased will flow into the hot water storage tank.

これに対して、特許文献2のヒートポンプ式給湯機において、それぞれの水ポンプの水圧送能力を特許文献1と同様に制御することで、貯湯タンク内に低温の給湯水が流入してしまうことを抑制する手段が考えられる。しかしながら、特許文献2のヒートポンプ式給湯機において、それぞれの水ポンプの水圧送能力を特許文献1と同様に制御すると、それぞれの水ポンプの水圧送能力が異なってしまうことがある。   On the other hand, in the heat pump type hot water heater of Patent Document 2, by controlling the water pumping capacity of each water pump in the same manner as in Patent Document 1, it is possible that low temperature hot water flows into the hot water storage tank. Means to suppress are conceivable. However, in the heat pump type water heater of Patent Document 2, if the water pumping capacity of each water pump is controlled in the same manner as Patent Document 1, the water pumping capacity of each water pump may be different.

例えば、一部のヒートポンプサイクルの蒸発器に着霜が生じた際に、サイクルを循環する冷媒の有する熱を用いてこれを除霜する除霜運転を行うと、この一部のヒートポンプサイクルにおける給湯水の加熱能力が低下する。従って、この一部のヒートポンプサイクルに適用された水ポンプの水圧送能力を、他のヒートポンプサイクルに適用された水ポンプの水圧送能力よりも低下させなければならない。   For example, when frost formation occurs in the evaporators of some heat pump cycles, if defrosting operation is performed to defrost them using the heat of the refrigerant circulating in the cycles, the hot water supply in some of the heat pump cycles Water heating capacity is reduced. Accordingly, the water pumping capacity of the water pump applied to this part of the heat pump cycle must be lowered than the water pumping capacity of the water pump applied to the other heat pump cycle.

ところが、一部の水ポンプの水圧送能力を低下させてしまうと、この水ポンプの吐出揚程が給湯水を圧送するために必要な必要吐出揚程(作動点)よりも低くなってしまい(すなわち、吐出揚程不足となってしまい)、当該水ポンプが給湯水を圧送できなくなってしまうことがある。   However, if the water pumping capacity of some water pumps is lowered, the discharge head of this water pump becomes lower than the necessary discharge head (operating point) necessary for pumping hot water (that is, In some cases, the discharge head becomes insufficient, and the water pump cannot pump hot water.

さらに、水ポンプが吐出揚程不足となって給湯水を圧送できなくなってしまうと、当該水ポンプが適用されたヒートポンプサイクルの水−冷媒熱交換器では、高温高圧冷媒が給湯水に放熱できなくなってしまうので、ヒートポンプサイクルの高圧側冷媒圧力が異常上昇してしまう。このような高圧側冷媒圧力の異常上昇は、圧縮機等のサイクル構成機器の耐久寿命に悪影響を及ぼす原因となる。   Furthermore, if the water pump becomes insufficient in the discharge head and can no longer pump hot water, the water-refrigerant heat exchanger of the heat pump cycle to which the water pump is applied cannot radiate high-temperature and high-pressure refrigerant to the hot water. As a result, the high-pressure side refrigerant pressure of the heat pump cycle abnormally increases. Such an abnormal increase in the high-pressure side refrigerant pressure causes a negative effect on the durability life of the cycle component equipment such as a compressor.

上記点に鑑み、本発明では、複数のヒートポンプサイクルにて給湯水を加熱するヒートポンプ式給湯機において、給湯水を圧送する水ポンプの吐出揚程不足を抑制しつつ、貯湯タンク内に低温の給湯水が流入してしまうことの抑制を目的とする。   In view of the above points, in the present invention, in a heat pump hot water heater that heats hot water in a plurality of heat pump cycles, low temperature hot water in the hot water storage tank while suppressing a shortage of a discharge pump of a water pump that pumps hot water. The purpose is to suppress the inflow.

本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、請求項1に記載の発明では、給湯水を加熱する複数のヒートポンプサイクル(10a〜10d)と、複数のヒートポンプサイクル(10a〜10d)にて加熱された給湯水を貯湯する貯湯タンク(20)とを備え、複数のヒートポンプサイクル(10a〜10d)は、それぞれ高温冷媒と給湯水とを熱交換させて給湯水を加熱する水−冷媒熱交換器(12a〜12d)を有しており、それぞれの水−冷媒熱交換器(12a〜12d)にて給湯水を流通させる水通路(122a〜122d)が、貯湯タンク(20)に対して互いに並列的に接続されているヒートポンプ式給湯機であって、
さらに、それぞれの水通路(122a〜122d)へ給湯水を圧送する複数の水ポンプ(28a〜28d)と、複数の水ポンプ(28a〜28d)の水圧送能力を制御する水圧送能力制御手段と、複数の水ポンプ(28a〜28d)の最低水圧送能力(Npmin)を決定する最低水圧送能力決定手段(S43)とを備え、
水圧送能力制御手段は、複数の水ポンプ(28a〜28d)の水圧送能力が最低水圧送能力(Npmin)以上となるように複数の水ポンプ(28a〜28d)の作動を制御するものであり、最低水圧送能力決定手段(S43)は、複数の水ポンプ(28a〜28d)の水圧送能力の平均値(Npave)の低下に伴って、最低水圧送能力(Npmin)を低下させるように決定するものであることを特徴とする。
The present invention has been devised to achieve the above object. In the invention according to claim 1, a plurality of heat pump cycles (10a to 10d) for heating hot water and a plurality of heat pump cycles (10a to 10a). A hot water storage tank (20) for storing hot water heated in 10d), and the plurality of heat pump cycles (10a to 10d) are water for heating hot water by exchanging heat between the high-temperature refrigerant and the hot water. -Water passages (122a-122d) which have refrigerant heat exchangers (12a-12d) and distribute hot water in each of the water-refrigerant heat exchangers (12a-12d) are hot water storage tanks (20) Heat pump water heaters connected in parallel to each other,
Furthermore, a plurality of water pumps (28a-28d) for pumping hot water to the respective water passages (122a-122d), and a water pressure feeding capability control means for controlling the water pumping capability of the plurality of water pumps (28a-28d), A minimum water pumping capacity determining means (S43) for determining the minimum water pumping capacity (Npmin) of the plurality of water pumps (28a to 28d),
The water pressure feeding capacity control means controls the operation of the water pumps (28a to 28d) so that the water pressure feeding capacity of the water pumps (28a to 28d) is equal to or higher than the minimum water pressure feeding capacity (Npmin). The minimum water pumping capacity determining means (S43) determines to decrease the minimum water pumping capacity (Npmin) as the average value (Npave) of the water pumping capacities of the water pumps (28a to 28d) decreases. It is a thing to do.

これによれば、複数の水ポンプ(28a〜28d)の水圧送能力が最低水圧送能力(Npmin)以上となるように複数の水ポンプ(28a〜28d)の作動が制御されるので、最低水圧送能力決定手段(S43)が最低水圧送能力(Npmin)を適切に決定することで、水ポンプ(28a〜28d)が吐出揚程不足となって給湯水を圧送できなくなってしまうことを容易に抑制できる。延いては、ヒートポンプサイクル(10a〜10d)の高圧側冷媒圧力が異常上昇してしまうことを容易に抑制できる。   According to this, since the operation of the plurality of water pumps (28a-28d) is controlled so that the water pumping capacity of the plurality of water pumps (28a-28d) is equal to or higher than the minimum water pumping capacity (Npmin), the minimum water pressure By appropriately determining the minimum water pumping capacity (Npmin) by the feeding capacity determining means (S43), it is easily suppressed that the water pump (28a to 28d) becomes insufficient in the discharge head and cannot pump hot water. it can. As a result, it is possible to easily suppress an abnormal increase in the high-pressure side refrigerant pressure of the heat pump cycle (10a to 10d).

さらに、最低水圧送能力決定手段(S43)が、複数の水ポンプ(28a〜28d)の水圧送能力の平均値(Npave)の低下に伴って、最低水圧送能力(Npmin)を低下させるように決定するので、最低水圧送能力(Npmin)が不必要に高く決定されてしまうことを抑制できる。   Further, the minimum water pumping capacity determining means (S43) decreases the minimum water pumping capacity (Npmin) as the average value (Npave) of the water pumping capacities of the water pumps (28a to 28d) decreases. Since it determines, it can suppress that the minimum water pumping capacity (Npmin) is determined unnecessarily high.

つまり、一部のヒートポンプサイクルの除霜運転時のように一部の水ポンプの水圧送能力が低くなっているものの、他の水ポンプの水圧送能力が高くなっており、複数の水ポンプ(28a〜28d)の水圧送能力の平均値(Npave)が比較的高い場合には、各水通路(122a〜122d)等を流通する給湯水の合計流量が多くなるので、給湯水が各水通路(122a〜122d)等を流通する際に生じる圧力損失が増加して必要吐出揚程も上昇する。   In other words, although the water pumping capacity of some water pumps is low as in the defrosting operation of some heat pump cycles, the water pumping capacity of other water pumps is high, and multiple water pumps ( When the average value (Npave) of the water pumping capacity of 28a to 28d) is relatively high, the total flow rate of hot water flowing through each of the water passages (122a to 122d) is increased, so that the hot water is supplied to each water passage. The pressure loss generated when circulating (122a-122d) etc. increases and the required discharge head also rises.

このため、複数の水ポンプ(28a〜28d)の水圧送能力の平均値(Npave)が比較的高い場合には、水圧送能力を低下させた一部の水ポンプが吐出揚程不足とならないように、最低水圧送能力(Npmin)を比較的高い値に決定しておく必要がある。   For this reason, when the average value (Npave) of the water pumping ability of the plurality of water pumps (28a to 28d) is relatively high, a part of the water pumps having the lowered water pumping ability is prevented from having an insufficient discharge head. It is necessary to determine the minimum water pumping capacity (Npmin) to a relatively high value.

これに対して、複数のヒートポンプサイクル(10a〜10d)の起動時のように複数の水ポンプ(28a〜28d)の水圧送能力の平均値(Npave)が低くなっている場合には、給湯水の合計流量が少なくなるので、給湯水が各水通路(122a〜122d)等を流通する際に生じる圧力損失が減少して、必要吐出揚程も低下する。   On the other hand, when the average value (Npave) of the water pumping capacity of the plurality of water pumps (28a to 28d) is low, such as when starting the plurality of heat pump cycles (10a to 10d), Therefore, the pressure loss generated when hot water flows through each of the water passages (122a to 122d) is reduced, and the required discharge head is also lowered.

このため、複数の水ポンプ(28a〜28d)の水圧送能力の平均値(Npave)が比較的低い場合には、最低水圧送能力(Npmin)を比較的低い値に決定しても、複数の水ポンプ(28a〜28d)が吐出揚程不足となってしまうことがない。   For this reason, when the average value (Npave) of the water pumping capabilities of the plurality of water pumps (28a to 28d) is relatively low, even if the minimum water pumping capability (Npmin) is determined to be a relatively low value, The water pump (28a to 28d) does not become insufficient in the discharge head.

従って、最低水圧送能力決定手段(S43)が、複数の水ポンプ(28a〜28d)の水圧送能力の平均値(Npave)の低下に伴って、最低水圧送能力(Npmin)を低下させるように決定することで、複数の水ポンプ(28a〜28d)の水圧送能力の平均値(Npave)が低い場合に、最低水圧送能力(Npmin)が不必要に高い値に決定されて、貯湯タンク内に低温の給湯水が流入してしまうことを抑制できる。   Therefore, the minimum water pumping capacity determining means (S43) decreases the minimum water pumping capacity (Npmin) as the average value (Npave) of the water pumping capacity of the plurality of water pumps (28a to 28d) decreases. By determining, when the average value (Npave) of the water pumping capacity of the plurality of water pumps (28a to 28d) is low, the minimum water pumping capacity (Npmin) is determined to be an unnecessarily high value, and in the hot water storage tank It is possible to prevent low temperature hot water from flowing in.

つまり、本請求項に記載の発明によれば、複数のヒートポンプサイクル(10a〜10d)にて給湯水を加熱するヒートポンプ式給湯機において、複数の水ポンプ(28a〜28d)の吐出揚程不足を抑制しつつ、貯湯タンク(20)内に低温の給湯水が流入してしまうことの抑制を図ることができる。   That is, according to the invention described in this claim, in a heat pump hot water heater that heats hot water in a plurality of heat pump cycles (10a to 10d), a shortage of discharge heads of the plurality of water pumps (28a to 28d) is suppressed. However, it is possible to prevent the low temperature hot water from flowing into the hot water storage tank (20).

ここで、本請求項における「並列的に接続されている」とは、水通路(122a〜122d)がそれぞれ独立した水配管によって貯湯タンク(20)に対して完全に並列に接続されていることのみを意味するものではない。例えば、それぞれの水通路(122a〜122d)の入口側が給湯水の流れを分流する分流部(24)を介して貯湯タンク(20)に接続されていることや、それぞれの水通路(122a〜122d)の出口側が給湯水の流れを合流させる合流部(25)を介して貯湯タンク(20)に接続されていること等も含む意味である。   Here, “connected in parallel” in the claims means that the water passages (122a to 122d) are completely connected to the hot water storage tank (20) in parallel by independent water pipes. It does not mean only. For example, the inlet side of each of the water passages (122a to 122d) is connected to the hot water storage tank (20) via a diversion part (24) that divides the flow of hot water, or each water passage (122a to 122d). ) Is connected to the hot water storage tank (20) via a merging section (25) for merging the flow of hot water.

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ものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

一実施形態のヒートポンプ式給湯機の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a heat pump type water heater according to an embodiment. 一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 one Embodiment. 一実施形態のヒートポンプ式給湯機の制御処理の要部を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the principal part of the control processing of the heat pump type water heater of one Embodiment. 一実施形態のヒートポンプ式給湯機の制御処理において、水ポンプの最低回転数を決定する制御処理に用いられる制御特性図である。It is a control characteristic figure used for control processing which determines the minimum number of rotations of a water pump in control processing of a heat pump type hot water heater of one embodiment. 一実施形態のヒートポンプ式給湯機の除霜運転時の第1〜第4水ポンプにおける吐出揚程Pと吐出流量Qとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the discharge head P and the discharge flow rate Q in the 1st-4th water pump at the time of the defrost operation of the heat pump type water heater of one Embodiment. 一実施形態のヒートポンプ式給湯機の起動時の第1〜第4水ポンプにおける吐出揚程Pと吐出流量Qとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the discharge head P and the discharge flow volume Q in the 1st-4th water pump at the time of starting of the heat pump type water heater of one Embodiment.

以下、図面を用いて、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態のヒートポンプ式給湯機1は、図1の全体構成図に示すように、複数(本実施形態では、4つ)のヒートポンプサイクルを備えており、これらの複数のヒートポンプサイクル10a〜10dにて加熱された給湯水を、共通する貯湯タンク20に貯湯する構成になっている。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in the overall configuration diagram of FIG. 1, the heat pump type water heater 1 of the present embodiment includes a plurality of (four in the present embodiment) heat pump cycles, and the plurality of heat pump cycles 10 a to 10 d includes The hot-water supply heated in this way is stored in a common hot-water storage tank 20.

まず、第1〜第4ヒートポンプサイクル10a〜10dについて説明する。これらの第1〜第4ヒートポンプサイクル10a〜10dの基本的構成は互いに同等であるので、まず、第1ヒートポンプサイクル10aについて説明する。第1ヒートポンプサイクル10aは、圧縮機11a、水−冷媒熱交換器12a、電気式膨張弁13a、蒸発器14aを順次配管で接続して構成された蒸気圧縮式の冷凍サイクルである。   First, the first to fourth heat pump cycles 10a to 10d will be described. Since the basic configurations of the first to fourth heat pump cycles 10a to 10d are equivalent to each other, the first heat pump cycle 10a will be described first. The first heat pump cycle 10a is a vapor compression refrigeration cycle configured by sequentially connecting a compressor 11a, a water-refrigerant heat exchanger 12a, an electric expansion valve 13a, and an evaporator 14a by piping.

この第1ヒートポンプサイクル10aでは、冷媒として二酸化炭素を採用しており、圧縮機11aの吐出口側から電気式膨張弁13aの入口側へ至るサイクルの高圧側冷媒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11a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。   In the first heat pump cycle 10a, carbon dioxide is used as the refrigerant, and the high-pressure side refrigerant pressure in the cycle from the discharge port side of the compressor 11a to the inlet side of the electric expansion valve 13a is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant. It constitutes a supercritical refrigeration cycle. The refrigerant is mixed with refrigerating machine oil for lubricating the compressor 11a, and the refrigerating machine oil circulates in the cycle together with the refrigerant.

圧縮機11aは、第1ヒートポンプサイクル10a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ある。本実施形態では、圧縮機11aとして、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機構を電動モータにて駆動する電動圧縮機を採用している。圧縮機11aの電動モータは、後述する制御装置から出力される制御信号によって、その作動(回転数)が制御される。   The compressor 11a sucks the refrigerant in the first heat pump cycle 10a, and compresses and discharges the refrigerant until it becomes a critical pressure or higher. In the present embodiment, as the compressor 11a, an electric compressor that drives a fixed displacement type compression mechanism with a fixed discharge capacity by an electric motor is employed. The operation (number of rotations) of the electric motor of the compressor 11a is controlled by a control signal output from a control device described later.

圧縮機11aの冷媒吐出口には、水−冷媒熱交換器12aの冷媒通路121aの入口側が接続されている。水−冷媒熱交換器12aは、圧縮機11aから吐出された高温高圧冷媒を流通させる冷媒通路121aと給湯水を流通させる水通路122aとを有し、高温高圧冷媒と給湯水とを熱交換させて給湯水を加熱する加熱用の熱交換器である。   The refrigerant discharge port of the compressor 11a is connected to the inlet side of the refrigerant passage 121a of the water-refrigerant heat exchanger 12a. The water-refrigerant heat exchanger 12a has a refrigerant passage 121a for circulating the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11a and a water passage 122a for circulating hot water, and exchanges heat between the high-temperature and high-pressure refrigerant and the hot water. It is a heat exchanger for heating which heats hot water.

さらに、本実施形態では、水−冷媒熱交換器12aとして、冷媒通路121aを流れる冷媒の流れ方向と水通路122aを流れる給湯水の流れ方向が対向する対向流型の熱交換器を採用している。   Further, in the present embodiment, a counter flow type heat exchanger in which the flow direction of the refrigerant flowing through the refrigerant passage 121a and the flow direction of the hot water flowing through the water passage 122a are opposed to each other is adopted as the water-refrigerant heat exchanger 12a. Yes.

このような対向流型の熱交換器では、水通路122aの入口側の給湯水と冷媒通路121aの出口側の冷媒とを熱交換させ、水通路122aの出口側の給湯水と冷媒通路121aの入口側の冷媒とを熱交換させることができるので、熱交換領域の全域に亘って給湯水と冷媒との温度差を確保して熱交換効率を向上させることができる。   In such a counter-flow heat exchanger, the hot water supplied on the inlet side of the water passage 122a and the refrigerant on the outlet side of the refrigerant passage 121a are heat-exchanged, and the hot water on the outlet side of the water passage 122a and the refrigerant passage 121a are exchanged. Since heat can be exchanged with the refrigerant on the inlet side, a temperature difference between the hot water and the refrigerant can be secured over the entire heat exchange region, and heat exchange efficiency can be improved.

また、本実施形態の第1ヒートポンプサイクル10a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12aの冷媒通路121aでは、冷媒は凝縮することなく超臨界状態のまま放熱する。   In addition, since the first heat pump cycle 10a of the present embodiment constitutes a supercritical refrigeration cycle as described above, the refrigerant is not condensed in the refrigerant passage 121a of the water-refrigerant heat exchanger 12a. Dissipate heat.

水−冷媒熱交換器12aの冷媒通路121aの出口側には、電気式膨張弁13aの入口側が接続されている。電気式膨張弁13aは冷媒通路121aから流出した冷媒を減圧させる減圧手段である。   The inlet side of the electric expansion valve 13a is connected to the outlet side of the refrigerant passage 121a of the water-refrigerant heat exchanger 12a. The electric expansion valve 13a is a decompression unit that decompresses the refrigerant flowing out of the refrigerant passage 121a.

より具体的には、この電気式膨張弁13aは、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体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とを有して構成される可変絞り機構である。さらに、電気式膨張弁13aの電動アクチュエータは、制御装置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 13a includes a valve body that can change the throttle opening degree and an electric actuator that includes a stepping motor that changes the throttle opening degree of the valve body. Variable aperture mechanism. Further, the operation of the electric actuator of the electric expansion valve 13a is controlled by a control signal output from the control device.

電気式膨張弁13aの出口側には、蒸発器14aの冷媒入口側が接続されている。蒸発器14aは、電気式膨張弁13aにて減圧された低圧冷媒と送風ファン15a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。   The refrigerant inlet side of the evaporator 14a is connected to the outlet side of the electric expansion valve 13a. The evaporator 14a performs heat exchange between the low-pressure refrigerant decompressed by the electric expansion valve 13a and the outside air (outdoor air) blown by the blower fan 15a, thereby evaporating the low-pressure refrigerant and exerting an endothermic effect. It is a heat exchanger for use.

送風ファン15aは、制御装置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の送風手段である。また、蒸発器14aの冷媒出口側には、圧縮機14の冷媒吸入口が接続されている。さらに、上述した第1ヒートポンプサイクル10aの各構成機器11a〜14aは、図1の破線で示すように、1つの筐体内あるいはフレーム構造体内に収容され、ヒートポンプユニットとして一体的に構成されている。   The blower fan 15a is an electric blower whose rotation speed (amount of blown air) is controlled by a control voltage output from the control device. Further, the refrigerant inlet of the compressor 14 is connected to the refrigerant outlet side of the evaporator 14a. Furthermore, each component apparatus 11a-14a of the 1st heat pump cycle 10a mentioned above is accommodated in one housing | casing or a frame structure as shown with the broken line of FIG. 1, and is comprised integrally as a heat pump unit.

前述の如く、第2〜第4ヒートポンプサイクル10b〜10dの基本的構成は、第1ヒートポンプサイクル10aと同様である。そこで、以下の説明では、図1に示すように、第2〜第4ヒートポンプサイクル10b〜10dにおいて、第1ヒートポンプサイクル10aと同等の構成については、それぞれ符号の添え字をaからb〜dに変更して表すものとする。   As described above, the basic configuration of the second to fourth heat pump cycles 10b to 10d is the same as that of the first heat pump cycle 10a. Therefore, in the following description, as shown in FIG. 1, in the second to fourth heat pump cycles 10 b to 10 d, for the same configuration as the first heat pump cycle 10 a, the subscripts are changed from a to b to d, respectively. Changed to represent.

また、後述する制御パラメータ等についても、第1ヒートポンプサイクル10aに関するものについては添え字をaとし、第2〜第4ヒートポンプサイクル10b〜10dに関するものについては、それぞれ添え字をaからb〜dに変更して表すものとする。   In addition, with regard to control parameters and the like to be described later, the subscript is a for the first heat pump cycle 10a, and the subscript is changed from a to bd for the second to fourth heat pump cycles 10b to 10d. Changed to represent.

次に、貯湯タンク20について説明する。貯湯タンク20は、耐食性に優れた金属(例えば、ステンレス)で形成され、その外周を断熱材で覆う断熱構造、あるいは、二重タンクによる真空断熱構造等を有し、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。   Next, the hot water storage tank 20 will be described. The hot water storage tank 20 is formed of a metal having excellent corrosion resistance (for example, stainless steel) and has a heat insulating structure in which the outer periphery thereof is covered with a heat insulating material or a vacuum heat insulating structure with a double tank, etc. It is a hot water tank that can keep warm.

この貯湯タンク20に貯留された給湯水は、貯湯タンク20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、屋内の調理場等に給湯される。また、貯湯タンク20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 20 is discharged from a hot water outlet provided in the upper part of the hot water storage tank 20, mixed with cold water from a water tap at a temperature control valve (not shown), and then adjusted indoors. Hot water is supplied to places. Further, tap water is supplied from a water supply port provided at the lower part of the hot water storage tank 20.

次に、貯湯タンク20と第1〜第4ヒートポンプサイクル10a〜10dの水−冷媒熱交換器12a〜12dとの間で給湯水を循環させる水循環回路21について説明する。   Next, a water circulation circuit 21 for circulating hot water between the hot water storage tank 20 and the water-refrigerant heat exchangers 12a to 12d of the first to fourth heat pump cycles 10a to 10d will be described.

水循環回路21は、貯湯タンク20の下方側に設けられた給湯水出口22から流出した給湯水を、流出用配管23および分流部24を介して、第1〜第4ヒートポンプサイクル10a〜10dの各水−冷媒熱交換器12a〜12dの水通路122a〜122dへ分流するとともに、それぞれの水通路122a〜122dから流出した給湯水を、合流部25および流入用配管26を介して、貯湯タンク20の上方側に設けられた給湯水入口27へ流入させる水循環回路である。   The water circulation circuit 21 supplies hot water flowing out from a hot water outlet 22 provided on the lower side of the hot water storage tank 20 through each of the first to fourth heat pump cycles 10a to 10d via the outflow pipe 23 and the diverter 24. While diverting to the water passages 122a to 122d of the water-refrigerant heat exchangers 12a to 12d, hot water flowing out from the respective water passages 122a to 122d is supplied to the hot water storage tank 20 via the junction 25 and the inflow pipe 26. This is a water circulation circuit that flows into a hot water supply inlet 27 provided on the upper side.

流出用配管23は、給湯水出口22から流出した給湯水を分流部24の給湯水入口へ導く水配管である。分流部24は、流出用配管23から流出した給湯水の流れを分流して、それぞれの水通路122a〜122d側へ流出させるものであり、複数の給湯水流入出口を有する継手構造のものである。このような分流部24は、金属ブロック等に複数の給湯水通路を設けて構成してもよいし、複数の三方継手等を組み合わせて構成してもよい。   The outflow pipe 23 is a water pipe that guides hot water flowing out from the hot water outlet 22 to the hot water inlet of the diverter 24. The diversion unit 24 divides the flow of hot water that has flowed out from the outflow pipe 23 and causes the hot water to flow out to the respective water passages 122a to 122d, and has a joint structure having a plurality of hot water inflow / outflow ports. . Such a diversion part 24 may be configured by providing a plurality of hot water supply passages in a metal block or the like, or may be configured by combining a plurality of three-way joints or the like.

合流部25は、それぞれの水通路122a〜122dから流出した給湯水の流れを合流させるものであり、その基本的構成は分流部24と同等である。また流入用配管26は、合流部25の給湯水出口から流出した給湯水を給湯水入口27へ導く水配管である。   The junction 25 joins the flows of hot water flowing out from the respective water passages 122 a to 122 d, and the basic configuration is the same as that of the branch 24. The inflow pipe 26 is a water pipe that guides hot water flowing out from the hot water outlet of the junction 25 to the hot water inlet 27.

これにより、本実施形態では、それぞれの水−冷媒熱交換器12a〜12dの水通路122a〜122dを、貯湯タンク20の給湯水出口22および給湯水入口27に対して並列的に接続している。   Thereby, in this embodiment, the water passages 122a to 122d of the water-refrigerant heat exchangers 12a to 12d are connected in parallel to the hot water outlet 22 and the hot water inlet 27 of the hot water storage tank 20, respectively. .

さらに、水循環回路21のうち、分流部24からそれぞれの水−冷媒熱交換器12a〜12dの水通路122a〜122dの入口側へ至る水配管には、それぞれの水通路122a〜122dへ給湯水を圧送する第1〜第4水ポンプ(水循環ポンプ)28a〜28dが配置されている。従って、これらの第1〜第4水ポンプ28a〜28dも、互いに吸入口同士および吐出口同士が連通して、並列的に接続されていることになる。   Further, in the water circulation circuit 21, hot water is supplied to the water passages 122 a to 122 d in the water pipes extending from the diversion unit 24 to the inlet side of the water passages 122 a to 122 d of the water-refrigerant heat exchangers 12 a to 12 d. First to fourth water pumps (water circulation pumps) 28a to 28d for pumping are arranged. Therefore, these first to fourth water pumps 28a to 28d are also connected in parallel with the suction ports and the discharge ports communicating with each other.

第1〜第4水ポンプ28a〜28dは、互いに基本的構成が同等の電動式の水圧送手段であり、それぞれ制御装置から出力される制御電圧によって回転数(水圧送能力)が制御される。さらに、制御装置は、これらの第1〜第4水ポンプ28a〜28dの水圧送能力をそれぞれ独立して制御することができる。つまり、制御装置は、第1〜第4水ポンプ28a〜28dを、それぞれ異なる水圧送能力で作動させることができる。   The first to fourth water pumps 28a to 28d are electric water pressure feeding means having the same basic configuration, and the rotation speed (water pressure feeding capacity) is controlled by a control voltage output from the control device. Further, the control device can independently control the water pressure feeding capacities of these first to fourth water pumps 28a to 28d. That is, the control device can operate the first to fourth water pumps 28a to 28d with different water pressure feeding capabilities.

なお、これらの第1〜第4水ポンプ28a〜28dは、図1の破線で示すように、それぞれの水ポンプが接続される水−冷媒熱交換器12a〜12dを備える第1〜第4ヒートポンプサイクル10a〜10dとともに、ヒートポンプユニットとして一体的に構成されている。   In addition, these 1st-4th water pumps 28a-28d are the 1st-4th heat pumps provided with the water-refrigerant heat exchangers 12a-12d to which each water pump is connected, as shown with the broken line of FIG. Together with the cycles 10a to 10d, the heat pump unit is integrally configured.

次に、本実施形態の電気制御部の概要を説明する。図示しない制御装置は、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。制御装置の出力側には、第1〜第4ヒートポンプサイクル10a〜10dの各構成機器11a〜11d、13a〜13d、15a〜15dおよび第1〜第4水ポンプ28a〜28d等の制御対象機器が接続されており、制御装置は、これらの制御対象機器の作動を制御する。   Next, an outline of the electric control unit of the present embodiment will be described. Each control device (not shown) includes a known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like and peripheral circuits thereof. On the output side of the control device, there are control target devices such as the component devices 11a to 11d, 13a to 13d, 15a to 15d and the first to fourth water pumps 28a to 28d of the first to fourth heat pump cycles 10a to 10d. The control device controls the operation of these control target devices.

また、制御装置の入力側には、貯湯タンク20内に貯留された給湯水の温度を検出するタンク内温度センサ(タンク内温度検出手段)、それぞれの水−冷媒熱交換器12aの水通路122a出口側の給湯水温度である第1〜第4沸上温度Twoa〜Twodを検出する第1〜第4沸上温度センサ(第1〜第4沸上温度検出手段)、それぞれの蒸発器14a〜14dにおける冷媒蒸発温度(蒸発器14a〜14dの温度)Tea〜Tedを検出する第1〜第4蒸発器温度センサ(第1〜第4蒸発器温度検出手段)、各蒸発器14a〜14dにて低圧冷媒と熱交換する外気温Tamを検出する外気温センサ(外気温検出手段)等が接続され、これらの制御用センサ群の検出信号が制御装置へ入力される。   Further, on the input side of the control device, a tank temperature sensor (tank temperature detecting means) for detecting the temperature of hot water stored in the hot water storage tank 20, and a water passage 122a of each water-refrigerant heat exchanger 12a. First to fourth boiling temperature sensors (first to fourth boiling temperature detecting means) for detecting first to fourth boiling temperatures Twoa to Twood, which are hot water supply water temperatures on the outlet side, and respective evaporators 14a to 14a The first to fourth evaporator temperature sensors (first to fourth evaporator temperature detecting means) for detecting the refrigerant evaporation temperature (temperatures of the evaporators 14a to 14d) Tea to Ted at 14d, and the evaporators 14a to 14d. An outside air temperature sensor (outside air temperature detecting means) that detects an outside air temperature Tam that exchanges heat with the low-pressure refrigerant is connected, and detection signals of these control sensor groups are input to the control device.

なお、本実施形態のタンク内温度センサは、貯湯タンク20内に上下方向に並んで配置された複数個の温度センサによって構成されている。これにより、制御装置では、複数のタンク内温度センサの出力信号によって、貯湯タンク20内の水位レベルに応じた給湯水の温度および温度分布を検出することができる。   The in-tank temperature sensor of the present embodiment is composed of a plurality of temperature sensors arranged in the hot water storage tank 20 in the vertical direction. Thereby, in a control apparatus, the temperature and temperature distribution of the hot water supply according to the water level in the hot water storage tank 20 can be detected with the output signal of a some tank temperature sensor.

また、本実施形態の第1〜第4蒸発器温度センサは、具体的には、各蒸発器14a〜14dの熱交換フィン温度を検出している。もちろん、第1〜第4蒸発器温度センサとして、各蒸発器14a〜14dのその他の部位の温度を検出する温度検出手段を採用してもよいし、各蒸発器14a〜14dを流通する冷媒自体の温度を直接検出する温度検出手段を採用してもよい。   Moreover, the 1st-4th evaporator temperature sensor of this embodiment has specifically detected the heat exchange fin temperature of each evaporator 14a-14d. Of course, as the first to fourth evaporator temperature sensors, temperature detecting means for detecting the temperature of other portions of the evaporators 14a to 14d may be employed, or the refrigerant itself flowing through the evaporators 14a to 14d. You may employ | adopt the temperature detection means which detects the temperature of this directly.

さらに、制御装置の入力側には、図示しない操作パネルが接続されている。この操作パネルには、ヒートポンプ式給湯機1の作動を要求する作動要求信号および停止を要求する停止要求信号を出力する作動スイッチ、給湯水の沸上温度(目標沸上温度)Twotを設定する目標沸上温度決定手段としての沸上温度設定スイッチ等が設けられており、これらのスイッチの操作信号が制御装置へ入力される。   Further, an operation panel (not shown) is connected to the input side of the control device. This operation panel has an operation switch for outputting an operation request signal for requesting the operation of the heat pump type hot water heater 1 and a stop request signal for requesting a stop, and a target for setting a boiling temperature (target boiling temperature) Twot of hot water. A boiling temperature setting switch or the like as a boiling temperature determining means is provided, and operation signals of these switches are input to the control device.

なお、本実施形態の制御装置は、その出力側に接続された各種制御対象機器を制御する制御手段が一体的に構成されたものであるが、制御装置のうちそれぞれの制御対象機器の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が、それぞれの制御対象機器の作動を制御する制御手段を構成している。   Note that the control device of the present embodiment is configured integrally with control means for controlling various control target devices connected to the output side thereof, but the operation of each control target device in the control device is performed. The structure to control (hardware and software) comprises the control means which controls the action | operation of each control object apparatus.

例えば、制御装置のうち、圧縮機11a〜11dの作動(圧縮機11a〜11dの冷媒吐出能力)を制御する構成が吐出能力制御手段を構成しており、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの作動(第1〜第4水ポンプ28a〜28dの水圧送能力)を制御する構成が水圧送能力制御手段を構成している。   For example, among the control devices, the configuration that controls the operation of the compressors 11a to 11d (the refrigerant discharge capability of the compressors 11a to 11d) constitutes the discharge capability control means, and the first to fourth water pumps 28a to 28d. The structure which controls the operation | movement (water pressure feeding capability of the 1st-4th water pumps 28a-28d) comprises the water pressure feeding capability control means.

さらに、吐出能力制御手段および水圧送能力制御手段を制御装置に対して別の装置で構成してもよいし、制御装置のうち各ヒートポンプサイクル10a〜10dの各構成機器の作動を制御する制御手段を、第1〜第4ヒートポンプ側制御装置として、それぞれの別の装置で構成してもよい。   Further, the discharge capacity control means and the water pressure feeding capacity control means may be configured as separate devices with respect to the control device, or the control means for controlling the operation of each component device of each heat pump cycle 10a to 10d in the control device. May be configured as separate devices as the first to fourth heat pump side control devices.

次に、図2〜図4を用いて、上記構成における本実施形態のヒートポンプ式給湯機1の作動を説明する。図2のフローチャートは、給湯水を加熱する沸上運転時に制御装置が実行するメインルーチンの制御処理を示している。この制御処理は、ヒートポンプ式給湯機1に外部から電源が供給された状態で、操作パネルから制御装置へヒートポンプ式給湯機1の作動要求信号が出力されると実行される。   Next, operation | movement of the heat pump type water heater 1 of this embodiment in the said structure is demonstrated using FIGS. The flowchart of FIG. 2 shows the control process of the main routine executed by the control device during the boiling operation for heating hot water. This control process is executed when an operation request signal for the heat pump water heater 1 is output from the operation panel to the control device in a state where power is supplied to the heat pump water heater 1 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、続くステップS2では、操作パネルの操作信号および上述した制御用センサ群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、第1〜第4ヒートポンプサイクル10a〜10dを構成する各種構成機器の制御状態が、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. In subsequent step S2, an operation signal of the operation panel and a detection signal detected by the control sensor group described above are read. Next, it progresses to step S3 and the control state of the various components which comprise the 1st-4th heat pump cycle 10a-10d is determined based on the operation signal and detection signal which were read at step S2.

例えば、各圧縮機11a〜11d(具体的には、それぞれの圧縮機11a〜11dの電動モータ)へ出力される制御信号については、操作パネルにて設定された目標沸上温度Twotおよび外気温センサにより検出された外気温Tamに基づいて、予め制御装置に記憶された制御マップを参照して決定される。   For example, for the control signals output to the compressors 11a to 11d (specifically, the electric motors of the compressors 11a to 11d), the target boiling temperature Twot and the outside air temperature sensor set on the operation panel are used. Is determined with reference to a control map stored in advance in the control device based on the outside air temperature Tam detected by the above.

より具体的には、目標沸上温度Twotの上昇および外気温Tamの低下に伴って、それぞれの圧縮機11a〜11dの目標回転数(目標冷媒吐出能力)が増加するように決定される。   More specifically, the target rotational speed (target refrigerant discharge capacity) of each of the compressors 11a to 11d is determined to increase as the target boiling temperature Twot increases and the outside air temperature Tam decreases.

また、各電気式膨張弁13a〜13d(具体的には、それぞれの電気式膨張弁13a〜13dの電動アクチュエータ)へ出力される制御信号については、それぞれの第1〜第4ヒートポンプサイクル10a〜10dの高圧側冷媒圧力がそれぞれのヒートポンプサイクル10a〜10dの目標高圧となるように決定される。   Moreover, about the control signal output to each electric expansion valve 13a-13d (specifically, electric actuator of each electric expansion valve 13a-13d), each 1st-4th heat pump cycle 10a-10d. The high-pressure side refrigerant pressure is determined to be the target high pressure for each of the heat pump cycles 10a to 10d.

この目標高圧は、外気温Tamおよび各圧縮機11a〜11dの冷媒吐出能力から推定される各圧縮機11a〜11dの吐出冷媒温度に基づいて、予め制御装置に記憶された制御マップを参照して、第1〜第4ヒートポンプサイクル10a〜10dの成績係数(COP)が略最大となるように決定される値である。   This target high pressure is based on the control temperature stored in advance in the controller based on the outside air temperature Tam and the discharge refrigerant temperature of each of the compressors 11a to 11d estimated from the refrigerant discharge capacity of each of the compressors 11a to 11d. This is a value determined so that the coefficient of performance (COP) of the first to fourth heat pump cycles 10a to 10d is substantially maximized.

また、各蒸発器14a〜14dへ向けて外気を送風する各送風ファンへ出力される制御電圧については、外気温Tamに基づいて、予め制御装置に記憶された制御マップを参照して決定される。   Moreover, about the control voltage output to each ventilation fan which ventilates external air toward each evaporator 14a-14d, it determines with reference to the control map previously memorize | stored in the control apparatus based on outside temperature Tam. .

次に、ステップS4へ進み、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数Npa〜Npdが決定される。このステップS4の詳細については、図3のフローチャートを用いて説明する。   Next, it progresses to step S4 and the rotation speed Npa-Npd of the 1st-4th water pumps 28a-28d is determined. Details of step S4 will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、ステップS41では、第1〜第4水ポンプ28a〜28dに印加されている印加電圧から、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数Npa〜Npdを検出する。続くステップS42では、ステップS41にて検出した第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数の平均値Npaveを算出して、ステップS43へ進む。   First, in step S41, the rotation speeds Npa to Npd of the first to fourth water pumps 28a to 28d are detected from the applied voltages applied to the first to fourth water pumps 28a to 28d. In subsequent step S42, the average value Npave of the rotational speeds of the first to fourth water pumps 28a to 28d detected in step S41 is calculated, and the process proceeds to step S43.

ステップS43では、ステップS42にて算出した平均値Npaveに基づいて、予め制御装置に記憶された制御マップを参照して、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの最低回転数Npminを決定する。なお、本実施形態における最低回転数Npminを決定する制御マップは、図4の制御特性図に示すように、平均値Npaveの低下に伴って、最低回転数Npminを低下させるように決定する。   In step S43, based on the average value Npave calculated in step S42, the minimum rotation speed Npmin of the first to fourth water pumps 28a to 28d is determined with reference to the control map stored in advance in the control device. Note that the control map for determining the minimum rotational speed Npmin in this embodiment is determined so as to decrease the minimum rotational speed Npmin as the average value Npave decreases, as shown in the control characteristic diagram of FIG.

ここで、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数Npa〜Npdは、それぞれ第1〜第4水ポンプ28a〜28dの水圧送能力を表す指標である。従って、本実施形態の制御ステップS43は、特許請求の範囲に記載された最低水圧送能力決定手段を構成しており、最低回転数Npminは、特許請求の範囲に記載された最低水圧送能力に対応している。   Here, the rotation speeds Npa to Npd of the first to fourth water pumps 28a to 28d are indexes representing the water pressure feeding capabilities of the first to fourth water pumps 28a to 28d, respectively. Accordingly, the control step S43 of the present embodiment constitutes the minimum water pumping capacity determining means described in the claims, and the minimum rotation speed Npmin is set to the minimum water pumping capacity described in the claims. It corresponds.

さらに、制御ステップS43にて構成される最低水圧送能力決定手段では、第1〜第4水ポンプ28a〜28dのうち1つの水ポンプが最低回転数Npminとなっても、この水ポンプの吐出揚程が、給湯水を圧送するために必要な必要吐出揚程(作動点)よりも高くなるように、すなわち、最低回転数Npminで作動する水ポンプが給湯水を圧送できるように最低回転数Npminを決定する。   Further, in the minimum water pumping capacity determining means configured in the control step S43, even if one water pump among the first to fourth water pumps 28a to 28d has the minimum rotation speed Npmin, the discharge head of this water pump. However, the minimum rotational speed Npmin is determined so as to be higher than the necessary discharge head (operating point) necessary for pumping hot water, that is, so that the water pump operating at the minimum rotational speed Npmin can pump hot water. To do.

なお、給湯水を圧送するために必要な必要吐出揚程(作動点)は、給湯水が水循環回路21および各水−冷媒熱交換器12a〜12dの水通路122a〜122dを流通する際に生じる圧力損失等から決定される値である。   The necessary discharge head (operating point) necessary for pumping hot water is the pressure generated when hot water flows through the water circulation circuit 21 and the water passages 122a to 122d of the water-refrigerant heat exchangers 12a to 12d. It is a value determined from loss etc.

続くステップS44では、第1〜第4沸上温度センサによって検出された第1〜第4沸上温度Twoa〜Twodが目標沸上温度Twot以上となっているか否かを判定する。ステップS44にて、第1〜第4沸上温度Twoa〜Twodが目標沸上温度Twot以上となっていると判定された場合は、ステップS45にて第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数Npa〜Npdを予め定めた所定量上昇させて、ステップS47へ進む。   In the following step S44, it is determined whether or not the first to fourth boiling temperatures Twoa to Twood detected by the first to fourth boiling temperature sensors are equal to or higher than the target boiling temperature Twot. If it is determined in step S44 that the first to fourth boiling temperatures Twoa to Twood are equal to or higher than the target boiling temperature Twot, the rotation of the first to fourth water pumps 28a to 28d is performed in step S45. The number Npa to Npd is increased by a predetermined amount, and the process proceeds to step S47.

一方、ステップS44にて、第1〜第4沸上温度Twoa〜Twodが目標沸上温度Twotより低くなっていると判定された場合は、ステップS46にて第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数Npa〜Npdを予め定めた所定量低下させて、ステップS47へ進む。つまり、制御ステップS44〜S46では、第1〜第4沸上温度Twoa〜Twodが目標沸上温度Twotに近づくように第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数を増減させている。   On the other hand, if it is determined in step S44 that the first to fourth boiling temperatures Twoa to Twood are lower than the target boiling temperature Twot, the first to fourth water pumps 28a to 28d are determined in step S46. The rotation speeds Npa to Npd are reduced by a predetermined amount, and the process proceeds to step S47. That is, in control steps S44 to S46, the rotation speeds of the first to fourth water pumps 28a to 28d are increased or decreased so that the first to fourth boiling temperatures Twoa to Twood approach the target boiling temperature Twot.

なお、図3では、図示の明確化のため、制御ステップS44〜S46に、第1〜第4沸上温度Twoa〜Twod、および第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数Npa〜Npd等をまとめて記載しているが、実際の制御では、それぞれの沸上温度Twoa〜Twodと目標沸上温度Twotとを順次比較し、それぞれの水ポンプ28a〜28dの回転数Npa〜Npdを順次増減させている。   In FIG. 3, the control steps S44 to S46 include the first to fourth boiling temperatures Twoa to Twood, the rotation speeds Npa to Npd of the first to fourth water pumps 28a to 28d, etc. However, in actual control, the boiling temperatures Twoa to Twood and the target boiling temperature Two are sequentially compared, and the rotational speeds Npa to Npd of the water pumps 28a to 28d are successively increased or decreased. I am letting.

つまり、第1沸上温度Twoaと目標沸上温度Twotとを比較して第1水ポンプ28aの回転数Npaを増減させる。その後、第2沸上温度Twobと目標沸上温度Twotとを比較して第2水ポンプ28bの回転数Npbを増減させる。その後、第3沸上温度Twocと目標沸上温度Twotとを比較して第3水ポンプ28cの回転数Npc増減させた後に、第4沸上温度Twodと目標沸上温度Twotとを比較して第4水ポンプ28dの回転数Npdを増減させている。   That is, the first boiling temperature Twoa and the target boiling temperature Twot are compared to increase or decrease the rotational speed Npa of the first water pump 28a. Thereafter, the second boiling temperature Twob and the target boiling temperature Twot are compared to increase or decrease the rotation speed Npb of the second water pump 28b. Thereafter, the third boiling temperature Twoc and the target boiling temperature Twot are compared to increase or decrease the rotational speed Npc of the third water pump 28c, and then the fourth boiling temperature Twood and the target boiling temperature Twot are compared. The rotation speed Npd of the fourth water pump 28d is increased or decreased.

続くステップS47では、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数Npa〜Npdが、ステップS43で決定された最低回転数Npmin以上となっているか否かを判定する。ステップS47にて、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数Npa〜Npdが最低回転数Npmin以上となっていると判定された場合は、ステップS5へ進む。   In subsequent step S47, it is determined whether or not the rotation speeds Npa to Npd of the first to fourth water pumps 28a to 28d are equal to or higher than the minimum rotation speed Npmin determined in step S43. If it is determined in step S47 that the rotation speeds Npa to Npd of the first to fourth water pumps 28a to 28d are equal to or higher than the minimum rotation speed Npmin, the process proceeds to step S5.

一方、ステップS47にて、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数Npa〜Npdが最低回転数Npmin以上となっていないと判定された場合は、ステップS48にて回転数Npa〜Npdを最低回転数Npminに変更してステップS5へ進む。つまり、制御ステップS47、S48では、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数Npa〜Npdが最低回転数Npmin以上となるようにしている。   On the other hand, when it is determined in step S47 that the rotation speeds Npa to Npd of the first to fourth water pumps 28a to 28d are not equal to or higher than the minimum rotation speed Npmin, the rotation speeds Npa to Npd are set in step S48. The minimum speed Npmin is changed and the process proceeds to step S5. That is, in the control steps S47 and S48, the rotation speeds Npa to Npd of the first to fourth water pumps 28a to 28d are set to be equal to or higher than the minimum rotation speed Npmin.

なお、図3では、制御ステップS47、S48についても、図示の明確化のため、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数Npa〜Npdをまとめて記載しているが、実際の制御では、制御ステップS44〜S46と同様に、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数Npa〜Npdと最低回転数Npminとの比較および回転数Npa〜Npdの変更を順次行っている。   In FIG. 3, the control steps S47 and S48 also show the rotational speeds Npa to Npd of the first to fourth water pumps 28a to 28d for clarity of illustration, but in actual control, Similarly to the control steps S44 to S46, the rotation speeds Npa to Npd of the first to fourth water pumps 28a to 28d are compared with the minimum rotation speed Npmin and the rotation speeds Npa to Npd are sequentially changed.

次に、図2のステップ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、制御装置から第1〜第4ヒートポンプサイクル10a〜10dの各構成機器11a〜11d、13a〜13d、15a〜15d、および第1〜第4水ポンプ28a〜28d等に対して制御信号が出力されてステップS6へ進む。   Next, in step S5 of FIG. 2, each of the constituent devices 11a to 11d and 13a to 13a of the first to fourth heat pump cycles 10a to 10d is obtained from the control device so that the control state determined in steps S3 and S4 is obtained. A control signal is output to 13d, 15a to 15d, the first to fourth water pumps 28a to 28d, etc., and the process proceeds to step S6.

ステップS6では、操作パネルからヒートポンプ式給湯機1の作動停止信号が制御装置へ入力されている場合は、各種制御対象機器の作動を停止させて、システムを停止させる。一方、作動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。   In step S6, when the operation stop signal of the heat pump type hot water heater 1 is input from the operation panel to the control device, the operation of various control target devices is stopped to stop the system. On the other hand, when the operation stop signal is not input, after waiting for a predetermined control period, the process returns to step S2.

ここで、本実施形態の第1〜第4ヒートポンプサイクル10a〜10dのように、蒸発器14a〜14dにて冷媒と外気とを熱交換させて冷媒を蒸発させる構成では、蒸発器14a〜14dにおける冷媒蒸発温度が着霜温度(具体的には、0℃)以下になってしまうと、蒸発器14a〜14dに着霜が生じてしまうことがある。このような着霜は蒸発器14a〜14dの外気通路を閉塞させてしまい、蒸発器14a〜14dの熱交換性能を低下させてしまう原因となる。   Here, as in the first to fourth heat pump cycles 10a to 10d of the present embodiment, in the configuration in which the refrigerant is evaporated by exchanging heat between the refrigerant and the outside air in the evaporators 14a to 14d, in the evaporators 14a to 14d. If the refrigerant evaporation temperature is equal to or lower than the frosting temperature (specifically, 0 ° C.), frosting may occur in the evaporators 14a to 14d. Such frosting closes the outside air passages of the evaporators 14a to 14d, and causes a decrease in the heat exchange performance of the evaporators 14a to 14d.

そこで、本実施形態の制御装置は、蒸発器14a〜14dに着霜が生じた際に、これを除霜するための除霜制御を実行する。具体的には、除霜制御では、第1〜第4蒸発器温度センサによって検出された各蒸発器14a〜14dの温度Tea〜Tedが、予め定めた基準着霜温度KTeA(具体的には、−10℃)以下になっている際に、当該蒸発器に着霜が生じていると判定する。   Then, the control apparatus of this embodiment performs defrost control for defrosting this, when frost formation arises in the evaporators 14a-14d. Specifically, in the defrosting control, the temperatures Tea to Ted of the evaporators 14a to 14d detected by the first to fourth evaporator temperature sensors are set to a predetermined reference frosting temperature KTeA (specifically, −10 ° C.) or less, it is determined that frost formation has occurred in the evaporator.

そして、いずれかの蒸発器に着霜が生じていると判定された際には、着霜が生じていると判定された蒸発器の除霜運転を行う。具体的には、除霜運転では、着霜が生じていると判定された蒸発器の温度が予め定めた除霜完了温度KTeB(具体的には、5℃)となるまで、当該蒸発器を備えるヒートポンプサイクルの電気式膨張弁の絞り開度を予め定めた所定開度に増加させる。   When it is determined that frost formation has occurred in any of the evaporators, a defrosting operation is performed on the evaporator that has been determined to have frost formation. Specifically, in the defrosting operation, the evaporator is operated until the temperature of the evaporator that has been determined to be frosting reaches a predetermined defrosting completion temperature KTeB (specifically, 5 ° C.). The throttle opening of the electric expansion valve of the heat pump cycle provided is increased to a predetermined opening.

これにより、当該蒸発器へ流入する冷媒の温度を上昇させ、当該蒸発器へ流入する冷媒の熱を用いて蒸発器の霜を取り除くようにしている。なお、この除霜制御の制御処理は、上述したメインルーチンのサブルーチンとして所定の制御周期毎に実行される。   Thereby, the temperature of the refrigerant flowing into the evaporator is raised, and the frost of the evaporator is removed using the heat of the refrigerant flowing into the evaporator. In addition, the control process of this defrost control is performed for every predetermined control period as a subroutine of the main routine mentioned above.

また、この除霜制御においても、実際の制御では、制御ステップS44〜S46等と同様に、各蒸発器14a〜14dの温度Tea〜Tedと基準着霜温度KTeAとの比較、および各蒸発器14a〜14dの温度Tea〜Tedと除霜完了温度KTeBとの比較を順次行っている。   Also in this defrost control, in the actual control, as in control steps S44 to S46, etc., the comparison between the temperatures Tea to Ted of the evaporators 14a to 14d and the reference frosting temperature KTeA and the evaporators 14a Comparison between the temperatures Tea to Ted of ˜14d and the defrosting completion temperature KTeB is sequentially performed.

以上の制御処理によって、本実施形態のヒートポンプ式給湯機1を作動させると、給湯水を加熱する通常の沸上運転時には、第1〜第4ヒートポンプサイクル10a〜10dの各圧縮機11a〜11dから吐出された高温高圧冷媒が、各水−冷媒熱交換器12a〜12dの冷媒通路121a〜121dへ流入する。   When the heat pump type hot water heater 1 of the present embodiment is operated by the above control process, during normal boiling operation for heating hot water, the compressors 11a to 11d of the first to fourth heat pump cycles 10a to 10d are used. The discharged high-temperature and high-pressure refrigerant flows into the refrigerant passages 121a to 121d of the water-refrigerant heat exchangers 12a to 12d.

各水−冷媒熱交換器12a〜12dの冷媒通路121a〜121dへ流入した高温高圧冷媒は、第1〜第4水ポンプ28a〜28dによって貯湯タンク20の下方側から、流出用配管23および分流部24を介して、各水−冷媒熱交換器12a〜12dの水通路122a〜122dへ流入した給湯水と熱交換する。   The high-temperature and high-pressure refrigerant that has flowed into the refrigerant passages 121a to 121d of each of the water-refrigerant heat exchangers 12a to 12d is discharged from the lower side of the hot water storage tank 20 by the first to fourth water pumps 28a to 28d and the branching section. 24, heat exchange is performed with hot water supplied to the water passages 122a to 122d of the water-refrigerant heat exchangers 12a to 12d.

これにより、各水通路122a〜122dへ流入した給湯水が加熱される。この際、制御装置は、各水通路122a〜122dから流出した給湯水の沸上温度Twoa〜Twodが目標沸上温度Twotに近づくように、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数を制御する。   Thereby, the hot water supplied into each of the water passages 122a to 122d is heated. At this time, the control device sets the rotation speeds of the first to fourth water pumps 28a to 28d so that the boiling temperatures Twoa to Twood of the hot water flowing out from the water passages 122a to 122d approach the target boiling temperature Twot. Control.

各水通路122a〜122dにて加熱された給湯水は、合流部25および流入用配管26を介して貯湯タンク20の上方側へ圧送されて貯湯される。貯湯タンク20の上方側に貯湯された高温の給湯水は、貯湯タンク20の上方側に設けられた出湯口および温調弁を介して、調理場等へ給湯される。   Hot water heated in each of the water passages 122a to 122d is pumped to the upper side of the hot water storage tank 20 via the junction 25 and the inflow pipe 26 and stored. Hot hot water stored on the upper side of the hot water storage tank 20 is supplied to a kitchen or the like via a hot water outlet and a temperature control valve provided on the upper side of the hot water storage tank 20.

一方、各水−冷媒熱交換器12a〜12dの冷媒通路121a〜121dから流出した高圧冷媒は、それぞれ電気式膨張弁13a〜13dにて減圧される。各電気式膨張弁13a〜13dにて減圧された冷媒は、それぞれ蒸発器14a〜14dへ流入し、送風ファンから送風された外気から吸熱して蒸発する。そして、各蒸発器14a〜14dから流出した冷媒は、それぞれ圧縮機11a〜11d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 refrigerant passages 121a to 121d of the water-refrigerant heat exchangers 12a to 12d is decompressed by the electric expansion valves 13a to 13d, respectively. The refrigerant decompressed by the electric expansion valves 13a to 13d flows into the evaporators 14a to 14d, respectively, absorbs heat from the outside air blown from the blower fan, and evaporates. And the refrigerant | coolant which flowed out from each evaporator 14a-14d is each suck | inhaled by compressor 11a-11d, and is compressed again.

さらに、本実施形態のヒートポンプ式給湯機1では、通常の沸上運転時に、いずれかの蒸発器に着霜が生じていると判定されると、これを除霜する除霜運転を実行する。   Furthermore, in the heat pump type water heater 1 of the present embodiment, when it is determined that frosting has occurred in any of the evaporators during normal boiling operation, a defrosting operation is performed to defrost this.

本実施形態のヒートポンプ式給湯機1は、以上の如く作動するので、第1〜第4ヒートポンプサイクル10a〜10dにて加熱された給湯水を貯湯タンク20へ貯湯することができる。従って、本実施形態のヒートポンプ式給湯機1では、1つのヒートポンプサイクルにて給湯水を加熱する構成よりも給湯水の加熱能力を向上させて、一時に大量の給湯水を加熱することができる。   Since the heat pump type hot water heater 1 of this embodiment operates as described above, the hot water heated in the first to fourth heat pump cycles 10a to 10d can be stored in the hot water storage tank 20. Therefore, in the heat pump type hot water heater 1 of the present embodiment, the heating capacity of the hot water supply can be improved compared to the configuration in which the hot water is heated in one heat pump cycle, and a large amount of hot water can be heated at a time.

また、第1〜第4ヒートポンプサイクル10a〜10dの各蒸発器14a〜14dのうち、いずれかの蒸発器に着霜が生じた際には、除霜運転を行うことによって、これを除霜することができる。   In addition, when frosting occurs in any of the evaporators 14a to 14d of the first to fourth heat pump cycles 10a to 10d, the frost is removed by performing a defrosting operation. be able to.

ところで、除霜運転が実行されているヒートポンプサイクルでは、電気式膨張弁の開度を増加させるので、給湯水の加熱能力が低下する。従って、制御装置は、制御ステップS44〜S46にて説明したように、除霜運転が実行されているヒートポンプサイクルに適用された水ポンプの回転数を低下させる。   By the way, in the heat pump cycle in which the defrosting operation is performed, since the opening degree of the electric expansion valve is increased, the heating capacity of the hot water supply is reduced. Therefore, as explained in the control steps S44 to S46, the control device decreases the rotation speed of the water pump applied to the heat pump cycle in which the defrosting operation is performed.

これに対して、本実施形態のヒートポンプ式給湯機1では、最低水圧送能力決定手段を構成する制御ステップS43にて、最低回転数Npminで作動する水ポンプの吐出揚程が作動点よりも高くなるように、最低回転数Npminを決定するので、吐出揚程の不足によって第1〜第4水ポンプ28a〜28dが給湯水を圧送できなくなってしまうことを抑制できる。   On the other hand, in the heat pump type water heater 1 of the present embodiment, the discharge head of the water pump that operates at the minimum rotation speed Npmin becomes higher than the operating point in the control step S43 that constitutes the minimum water pumping capacity determination means. Thus, since minimum rotation speed Npmin is determined, it can suppress that the 1st-4th water pumps 28a-28d cannot pump hot-water supply by lack of a discharge head.

さらに、このような最低回転数Npminは、試験的あるいは実験的な手段によって容易に決定することができるので、本実施形態のヒートポンプ式給湯機では、第1〜第4水ポンプ28a〜28dが吐出揚程不足となって給湯水を圧送できなくなってしまうことを容易に抑制することができる。延いては、第1〜第4ヒートポンプサイクル10a〜10dの高圧側冷媒圧力が異常上昇してしまうことを容易に抑制できる。   Furthermore, since such minimum rotation speed Npmin can be easily determined by experimental or experimental means, in the heat pump type water heater of this embodiment, the first to fourth water pumps 28a to 28d are discharged. It can be easily suppressed that the hot water supply cannot be pumped due to insufficient head. As a result, it is possible to easily suppress an abnormal increase in the high-pressure side refrigerant pressure of the first to fourth heat pump cycles 10a to 10d.

また、本実施形態のヒートポンプ式給湯機1では、最低水圧送能力決定手段を構成する制御ステップS43にて、図4に示すように、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数の平均値Npaveの低下に伴って、最低回転数Npminを低下させるように決定するので、最低回転数Npminが不必要に高く決定されてしまうことを抑制できる。   Moreover, in the heat pump type water heater 1 of this embodiment, as shown in FIG. 4, in the control step S43 which comprises the minimum water pumping capability determination means, the average of the rotation speed of the 1st-4th water pumps 28a-28d is shown. Since the minimum rotational speed Npmin is determined to decrease as the value Npave decreases, it is possible to suppress the minimum rotational speed Npmin from being unnecessarily high.

このことを図5、図6を用いて説明する。なお、図5、図6の上段には、それぞれの第1〜第4水ポンプ28a〜28dにおける吐出揚程Pと吐出流量Qとの関係を示すグラフが図示されている。この関係は、いわゆるP−Q特性と呼ばれるものである。また、図5、図6の下段には、上段に示す第1〜第4水ポンプのP−Q特性を1つのグラフにまとめて図示している。つまり、図5の下段のグラフの横軸は、第1〜第4水ポンプの各吐出流量Qを合算した合計吐出流量Qsを示している。   This will be described with reference to FIGS. 5 and 6 are graphs showing the relationship between the discharge head P and the discharge flow rate Q in each of the first to fourth water pumps 28a to 28d. This relationship is called a so-called PQ characteristic. 5 and FIG. 6, the PQ characteristics of the first to fourth water pumps shown in the upper part are shown together in one graph. That is, the horizontal axis of the lower graph in FIG. 5 indicates the total discharge flow rate Qs obtained by adding the discharge flow rates Q of the first to fourth water pumps.

より詳細には、図5の上段では、第1〜第3水ポンプ28a〜28cについては、第1ヒートポンプサイクル10a〜10cにて通常の沸上運転が実行されており、それぞれの回転数(水圧送能力)が通常の沸上運転時に想定される程度の比較的高い回転数になっている際のP−Q特性を太実線で図示している。また、第4水ポンプ28dについては、第4ヒートポンプサイクル10dにて除霜運転が実行されており、その回転数が最低回転数Npminとなっている際のP−Q特性を太破線で図示している。   More specifically, in the upper part of FIG. 5, for the first to third water pumps 28 a to 28 c, normal boiling operation is executed in the first heat pump cycles 10 a to 10 c, and the respective rotation speeds (water pressure The PQ characteristic at a relatively high rotational speed that is assumed during normal boiling operation is shown by a bold solid line. Moreover, about the 4th water pump 28d, the defrost operation is performed in the 4th heat pump cycle 10d, and the PQ characteristic at the time of the rotation speed becoming the minimum rotation speed Npmin is shown with a thick broken line ing.

図5に示すように、第4ヒートポンプサイクル10dのみが除霜運転を実行しており、他の第1〜第3ヒートポンプサイクル10a〜10cが通常の沸上運転を実行している場合は、第4水ポンプ28dの回転数Npdは低くなっているものの、第1〜第3水ポンプ28a〜28cの回転数Npa〜Npcが高くなっている。従って、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数の平均値Npaveは比較的高くなっている。   As shown in FIG. 5, when only the fourth heat pump cycle 10 d is performing the defrosting operation and the other first to third heat pump cycles 10 a to 10 c are performing the normal boiling operation, Although the rotational speed Npd of the 4-water pump 28d is low, the rotational speeds Npa to Npc of the first to third water pumps 28a to 28c are high. Therefore, the average value Npave of the rotation speeds of the first to fourth water pumps 28a to 28d is relatively high.

このように第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数の平均値Npaveが比較的高くなっていると、合計吐出流量Qsが増加するので、図5の下段に破線で示すように、給湯水が水循環回路21や水−冷媒熱交換器12a〜12dの各水通路122a〜122d等を流通する際に生じる圧力損失が増加して作動点も高い値となる。   As described above, when the average value Npave of the rotation speeds of the first to fourth water pumps 28a to 28d is relatively high, the total discharge flow rate Qs increases. As shown by the broken line in the lower part of FIG. The pressure loss generated when water flows through the water circulation circuit 21, the water passages 122a to 122d of the water-refrigerant heat exchangers 12a to 12d, etc. increases, and the operating point also becomes a high value.

このため、図4の条件Aに示すように、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数の平均値Npaveが比較的高い場合には、回転数を低下させた第4水ポンプ28dが吐出揚程不足とならないように、最低回転数Npminについても比較的高い値に決定しておく必要がある。   For this reason, as shown in the condition A of FIG. 4, when the average value Npave of the rotation speeds of the first to fourth water pumps 28a to 28d is relatively high, the fourth water pump 28d having a reduced rotation speed is It is necessary to determine the minimum rotational speed Npmin to a relatively high value so that the discharge head is not insufficient.

これに対して、図6の上段では、ヒートポンプ式給湯機1の起動時、すなわち、第1〜第4ヒートポンプサイクル10a〜10dの起動時であって、第1〜第4ヒートポンプサイクル10a〜10dの加熱能力がいずれも低く、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数がいずれも低くなっている際のP−Q特性を実線で示している。   On the other hand, in the upper part of FIG. 6, when the heat pump type hot water heater 1 is activated, that is, when the first to fourth heat pump cycles 10 a to 10 d are activated, the first to fourth heat pump cycles 10 a to 10 d are activated. PQ characteristics when the heating capacity is low and the rotation speeds of the first to fourth water pumps 28a to 28d are all low are shown by solid lines.

図6に示すように、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数がいずれも低くなっており、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数の平均値Npaveが比較的低くなっていると、合計吐出流量Qsが減少するので、図6の下段に示すように、給湯水が水循環回路21や水−冷媒熱交換器12a〜12dの各水通路122a〜122d等を流通する際に生じる圧力損失が減少して作動点も低い値となる。   As shown in FIG. 6, the rotation speeds of the first to fourth water pumps 28a to 28d are all low, and the average value Npave of the rotation speeds of the first to fourth water pumps 28a to 28d is relatively low. Since the total discharge flow rate Qs decreases, as shown in the lower part of FIG. 6, when hot water flows through the water circulation circuit 21 and the water passages 122a to 122d of the water-refrigerant heat exchangers 12a to 12d, etc. The pressure loss occurring at the time is reduced and the operating point is also lowered.

このため、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数の平均値Npaveが比較的低い場合には、図4の条件Bに示すように、最低回転数Npminを条件Aに対して低い値に決定しても、第1〜第4水ポンプ28a〜28dが吐出揚程不足となってしまうことがない。   For this reason, when the average value Npave of the rotation speeds of the first to fourth water pumps 28a to 28d is relatively low, the minimum rotation speed Npmin is lower than the condition A as shown in the condition B of FIG. Even if it determines to, the 1st-4th water pumps 28a-28d will not run short of a discharge head.

従って、本実施形態のように、最低水圧送能力決定手段が、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数の平均値Npaveの低下に伴って、最低回転数Npminを低下させるように決定することで、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数の平均値Npaveが比較的低い場合に、最低回転数Npminが不必要に高い値に決定されて、貯湯タンク20内に低温の給湯水が流入してしまうことを抑制できる。   Therefore, as in this embodiment, the minimum water pumping capacity determination means determines to decrease the minimum rotation speed Npmin as the average value Npave of the rotation speeds of the first to fourth water pumps 28a to 28d decreases. Thus, when the average value Npave of the rotation speeds of the first to fourth water pumps 28a to 28d is relatively low, the minimum rotation speed Npmin is determined to be an unnecessarily high value, and the hot water storage tank 20 has a low temperature. It is possible to suppress the inflow of hot water.

つまり、本実施形態のヒートポンプ式給湯機1によれば、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの吐出揚程不足を抑制しつつ、貯湯タンク20内に低温の給湯水が流入してしまうことを抑制できる。   That is, according to the heat pump type hot water heater 1 of the present embodiment, low temperature hot water flows into the hot water storage tank 20 while suppressing shortage of the discharge head of the first to fourth water pumps 28a to 28d. Can be suppressed.

さらに、本実施形態の水循環回路21では、1つの流出用配管23から流出する給湯水の流れを分流部24にて分流して各水−冷媒熱交換器12a〜12dの水通路122a〜122dへ供給する回路構成を採用するとともに、各水通路122a〜122dから流出した給湯水の流れを合流部25にて合流させて1つの流入用配管26を介して貯湯タンク20へ導く回路構成を採用している。   Further, in the water circulation circuit 21 of the present embodiment, the flow of hot water flowing out from one outflow pipe 23 is diverted by the diverter 24 to the water passages 122a to 122d of the water-refrigerant heat exchangers 12a to 12d. In addition to adopting a circuit configuration to be supplied, a circuit configuration is adopted in which the flow of hot water flowing out from each of the water passages 122a to 122d is merged at the merging portion 25 and guided to the hot water storage tank 20 through one inflow pipe 26. ing.

このような回路構成では、複数の配管で貯湯タンク20と各水通路122a〜122dとを接続する場合に対して、流出用配管23あるいは流入用配管26を流通する給湯水の流量変化が大きくなりやすい。従って、給湯水の流量変化に伴う流出用配管23あるいは流入用配管26にて生じる圧力損失の変化量も大きくなりやすく、作動点の変化量も大きくなりやすい。   In such a circuit configuration, when the hot water storage tank 20 and each of the water passages 122a to 122d are connected by a plurality of pipes, a change in flow rate of hot water flowing through the outflow pipe 23 or the inflow pipe 26 becomes large. Cheap. Accordingly, the amount of change in pressure loss that occurs in the outflow pipe 23 or the inflow pipe 26 accompanying the change in the flow rate of hot water is likely to increase, and the amount of change in the operating point tends to increase.

従って、本実施形態のような流出用配管23および分流部24、あるいは、合流部25および流入用配管26を備える構成では、最低水圧送能力決定手段が、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数の平均値Npaveの低下に伴って、最低回転数Npminを低下させるように決定することによる、貯湯タンク20内に低温の給湯水が流入してしまうことの抑制効果を効果的に得ることができる。   Therefore, in the configuration including the outflow pipe 23 and the diversion part 24 or the confluence part 25 and the inflow pipe 26 as in the present embodiment, the minimum water pumping capacity determination means is the first to fourth water pumps 28a to 28d. As the average value Npave of the engine speed decreases, it is determined to decrease the minimum engine speed Npmin, thereby effectively suppressing the low temperature hot water flowing into the hot water storage tank 20. be able to.

(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)上述の実施形態では、流出用配管23および分流部24、並びに、合流部25および流入用配管26の双方を備え、各水−冷媒熱交換器12a〜12dの水通路122a〜122dを貯湯タンク20に対して並列的に接続した例を説明したが、各水通路122a〜122dと貯湯タンク20との接続はこれに限定されない。   (1) In the above-described embodiment, both the outflow pipe 23 and the diversion section 24, the merging section 25 and the inflow pipe 26 are provided, and the water passages 122a to 122d of the water-refrigerant heat exchangers 12a to 12d are provided. Although the example connected in parallel with respect to the hot water storage tank 20 was demonstrated, the connection of each water passage 122a-122d and the hot water storage tank 20 is not limited to this.

例えば、流出用配管23および分流部24、並びに、合流部25および流入用配管26のうちいずれか一方を備え、各水通路122a〜122dと貯湯タンク20とを並列的に接続してもよいし、各水通路122a〜122dがそれぞれ独立した水配管によって貯湯タンク20に対して完全に並列に接続されていてもよい。   For example, any one of the outflow pipe 23 and the diversion part 24, and the confluence part 25 and the inflow pipe 26 may be provided, and the water passages 122a to 122d and the hot water storage tank 20 may be connected in parallel. The water passages 122a to 122d may be connected to the hot water storage tank 20 completely in parallel by independent water pipes.

(2)上述の実施形態では、各水ポンプ28a〜28dへ印加されている印加電圧から第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数Npa〜Npdを検出した例を説明したが、もちろん第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数を直接検出する回転数検出手段を設け、それぞれの回転数検出手段によって検出された検出値を、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの水圧送能力として用いてもよい。   (2) In the above-described embodiment, the example in which the rotation speeds Npa to Npd of the first to fourth water pumps 28a to 28d are detected from the applied voltages applied to the water pumps 28a to 28d has been described. Rotational speed detection means for directly detecting the rotational speeds of the first to fourth water pumps 28a to 28d are provided, and the detection values detected by the respective rotational speed detection means are supplied to the water pressure of the first to fourth water pumps 28a to 28d. It may be used as a capability.

また、上述の実施形態では、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの水圧送能力として、第1〜第4水ポンプ28a〜28dの回転数を採用した例を説明したが、これに代えて、第1〜第4水ポンプ28a〜28dへ印加される印加電圧、第1〜第4水ポンプ28a〜28dへ印加される印加電流等を水圧送能力として採用してもよい。もちろん、これらの指標を組み合わせて水圧送能力としてもよい。   Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the example which employ | adopted the rotation speed of the 1st-4th water pumps 28a-28d was demonstrated as water pumping capability of the 1st-4th water pumps 28a-28d, it replaced with this. The applied voltage applied to the first to fourth water pumps 28a to 28d, the applied current applied to the first to fourth water pumps 28a to 28d, and the like may be adopted as the water pressure feeding capability. Of course, it is good also as water pumping capability combining these parameters | indexes.

(3)上述の実施形態の第1〜第4ヒートポンプサイクル10a〜10d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が、これに限らず、冷媒としてフロン系冷媒、HC系冷媒等を採用して、サイクルの高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成してもよい。   (3) In the first to fourth heat pump cycles 10a to 10d of the above-described embodiment, carbon dioxide is adopted as the refrigerant to constitute a supercritical refrigeration cycle. An HC refrigerant or the like may be employed to constitute a subcritical refrigeration cycle in which the refrigerant pressure on the high pressure side of the cycle does not exceed the critical pressure of the refrigerant.

10a〜10d ヒートポンプサイクル
12a〜12d 水−冷媒熱交換器
122a〜122d 水通路
20 貯湯タンク
28a〜28d 水ポンプ
10a-10d heat pump cycle 12a-12d water-refrigerant heat exchanger 122a-122d water passage 20 hot water storage tank 28a-28d water pump

Claims (5)

給湯水を加熱する複数のヒートポンプサイクル(10a〜10d)と、
前記複数のヒートポンプサイクル(10a〜10d)にて加熱された給湯水を貯湯する貯湯タンク(20)とを備え、
前記複数のヒートポンプサイクル(10a〜10d)は、それぞれ高温冷媒と給湯水とを熱交換させて前記給湯水を加熱する水−冷媒熱交換器(12a〜12d)を有しており、
それぞれの前記水−冷媒熱交換器(12a〜12d)にて前記給湯水を流通させる水通路(122a〜122d)が、前記貯湯タンク(20)に対して互いに並列的に接続されているヒートポンプ式給湯機であって、
さらに、それぞれの前記水通路(122a〜122d)へ前記給湯水を圧送する複数の水ポンプ(28a〜28d)と、
前記複数の水ポンプ(28a〜28d)の水圧送能力を制御する水圧送能力制御手段と、
前記複数の水ポンプ(28a〜28d)の最低水圧送能力(Npmin)を決定する最低水圧送能力決定手段(S43)とを備え、
前記水圧送能力制御手段は、前記複数の水ポンプ(28a〜28d)の水圧送能力が最低水圧送能力(Npmin)以上となるように前記複数の水ポンプ(28a〜28d)の作動を制御するものであり、
前記最低水圧送能力決定手段(S43)は、前記複数の水ポンプ(28a〜28d)の水圧送能力の平均値(Npave)の低下に伴って、前記最低水圧送能力(Npmin)を低下させるように決定するものであることを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
A plurality of heat pump cycles (10a to 10d) for heating hot water,
A hot water storage tank (20) for storing hot water heated in the plurality of heat pump cycles (10a to 10d),
Each of the plurality of heat pump cycles (10a to 10d) includes water-refrigerant heat exchangers (12a to 12d) that heat-exchange hot water by exchanging heat between the high-temperature refrigerant and hot water.
A heat pump system in which water passages (122a to 122d) through which the hot water is circulated in the water-refrigerant heat exchangers (12a to 12d) are connected in parallel to the hot water storage tank (20). A water heater,
Furthermore, a plurality of water pumps (28a to 28d) for pumping the hot water to each of the water passages (122a to 122d),
Water pumping capacity control means for controlling the water pumping capacity of the plurality of water pumps (28a to 28d);
A minimum water pumping capacity determining means (S43) for determining a minimum water pumping capacity (Npmin) of the plurality of water pumps (28a to 28d),
The water pressure feed capacity control means controls the operations of the water pumps (28a to 28d) so that the water pressure feed capacity of the water pumps (28a to 28d) is equal to or higher than the minimum water pressure feed capacity (Npmin). Is,
The minimum water pumping capacity determining means (S43) decreases the minimum water pumping capacity (Npmin) as the average value (Npave) of the water pumping capacities of the water pumps (28a to 28d) decreases. A heat pump type water heater characterized by being determined by
さらに、前記貯湯タンク(20)から給湯水を流出させる流出用配管(23)と、
前記流出用配管(23)から流出する給湯水の流れを分流して、それぞれの前記水通路(122a〜122d)側へ流出させる分流部(24)とを備えることを特徴とする請求項1に記載のヒートポンプ式給湯機。
Furthermore, an outflow pipe (23) for flowing hot water from the hot water storage tank (20),
A diversion section (24) for diverting a flow of hot water flowing out from the outflow pipe (23) to the respective water passages (122a to 122d) is provided. The described heat pump type hot water heater.
さらに、それぞれの前記水通路(122a〜122d)から流出した給湯水の流れを合流させる合流部(25)と、
前記合流部(25)から流出した冷媒を前記貯湯タンク(20)側へ導く流入用配管(26)とを備えることを特徴とする請求項1または2に記載のヒートポンプ式給湯機。
Furthermore, a merging section (25) for merging the flows of hot water flowing out from the water passages (122a to 122d),
The heat pump type hot water heater according to claim 1 or 2, further comprising an inflow pipe (26) for guiding the refrigerant flowing out from the junction (25) to the hot water storage tank (20) side.
前記水圧送能力制御手段は、それぞれの前記水通路(122a〜122d)から流出した前記給湯水の沸上温度が目標沸上温度(Twot)に近づくように、前記複数の水ポンプ(28a〜28d)の水圧送能力を制御することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載のヒートポンプ式給湯機。   The water pressure-feeding capacity control means includes a plurality of water pumps (28a to 28d) such that the boiling temperature of the hot water flowing out from the water passages (122a to 122d) approaches the target boiling temperature (Twot). The heat pump type hot water supply device according to any one of claims 1 to 3, wherein the water pumping capability is controlled. 前記最低水圧送能力決定手段(S43)は、前記複数の水ポンプ(28a〜28d)の回転数、前記複数の水ポンプ(28a〜28d)へ印加される印加電圧、および前記複数の水ポンプ(28a〜28d)へ印加される印加電流のうち少なくとも一つを前記水圧送能力として用いるものであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載のヒートポンプ式給湯機。   The minimum water pressure-feeding capacity determining means (S43) includes a rotation speed of the plurality of water pumps (28a to 28d), an applied voltage applied to the plurality of water pumps (28a to 28d), and the plurality of water pumps ( The heat pump type hot water heater according to any one of claims 1 to 4, wherein at least one of the applied currents applied to 28a to 28d) is used as the water pumping capacity.
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