JP6228828B2 - Water heater - Google Patents
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Description
本明細書は、給湯装置に関する。 The present specification relates to a hot water supply apparatus.
特許文献1に、圧縮機と、凝縮器と、膨張機構と、蒸発器を備えており、凝縮器における冷媒からの放熱により水を加熱するヒートポンプと、容量が300リットル以上であって、ヒートポンプで加熱された水を貯えるタンクと、ヒートポンプの動作を制御する制御装置を備える給湯装置が開示されている。 Patent Document 1 includes a compressor, a condenser, an expansion mechanism, and an evaporator, a heat pump that heats water by heat radiation from the refrigerant in the condenser, a capacity of 300 liters or more, and a heat pump A hot water supply device is disclosed that includes a tank that stores heated water and a control device that controls the operation of the heat pump.
特許文献1の給湯装置のように、容量が300リットルを超える大型のタンクを用いる場合、タンクの水を一度沸上げておけば、一日に使用する給湯量を賄うことができる。このため、ヒートポンプによるタンクの水の沸上げは、一日に一度、例えば電力料金が安価な深夜時間帯に行なえばよい。しかしながら、このような大型のタンクを据え付ける際には、地震に対する耐震強度を確保するために、通常はタンクをコンクリートの基礎にアンカー固定して地面に設置する。このため、配管類の地中への埋め込みや、基礎となるコンクリートの打設、アンカー固定などの作業が必要となり、据付作業に多大な労力を必要としている。給湯装置の施工性をより向上するためには、基礎へのアンカー固定をしなくても耐震強度を確保可能な小型のタンクを用いることが好ましい。 When a large tank having a capacity exceeding 300 liters is used as in the hot water supply apparatus of Patent Document 1, once the water in the tank is boiled, the amount of hot water used for one day can be covered. For this reason, the water in the tank by the heat pump may be boiled once a day, for example, in the midnight time zone when the power rate is low. However, when installing such a large tank, the tank is usually anchored to a concrete foundation and installed on the ground in order to secure earthquake resistance against earthquakes. For this reason, it is necessary to embed pipes in the ground, to place concrete as a foundation, and to fix anchors, which requires a lot of labor for installation work. In order to further improve the workability of the hot water supply device, it is preferable to use a small tank that can ensure the seismic strength without anchoring to the foundation.
例えば、容量が25リットル以下の小型のタンクを用いるようにすれば、満水時のタンクの重量はそれほど重くならないため、簡素な据付構造であっても十分な耐震強度を確保することができる。しかしながら、容量が25リットル以下の小型のタンクを用いる場合、数回の給湯が行なわれる度にタンクが湯切れして、その度にタンクの沸上げを行う必要が生じる。従って、小型のタンクを用いる場合において、ユーザの利便性を確保するためには、タンクの沸上げに要する時間を可能な限り短縮することが極めて重要となる。 For example, if a small tank having a capacity of 25 liters or less is used, the tank does not become so heavy when full of water, so that sufficient earthquake resistance can be ensured even with a simple installation structure. However, when a small tank having a capacity of 25 liters or less is used, the tank runs out every time hot water is supplied several times, and the tank needs to be boiled each time. Therefore, in the case of using a small tank, it is extremely important to shorten the time required for boiling the tank as much as possible in order to ensure user convenience.
本明細書は、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書では、タンクとヒートポンプを備える給湯装置において、ユーザの利便性を確保しつつ、施工性をより向上することが可能な技術を提供する。 The present specification provides a technique for solving the above problems. In this specification, in the hot water supply apparatus provided with a tank and a heat pump, the technique which can improve workability | operativity more is ensured, ensuring a user's convenience.
本明細書が開示する給湯装置は、圧縮機と、凝縮器と、膨張機構と、蒸発器を備えており、凝縮器における冷媒からの放熱により水を加熱するヒートポンプと、ヒートポンプで加熱された水を貯えるタンクと、ヒートポンプの動作を制御する制御装置を備えている。その給湯装置では、制御装置が、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、圧縮機の停止時間が基準時間に満たない場合に、回転数の立上りが速い第1の始動方式で圧縮機を始動させ、圧縮機の停止時間が基準時間を越える場合に、回転数の立上りが遅い第2の始動方式で圧縮機を始動させる。 Water heater taught in the present specification includes a compressor, a condenser, an expansion mechanism, and an evaporator, a heat pump for heating water by heat radiation from the refrigerant in the condenser, heated by the heat Toponpu A tank for storing water and a control device for controlling the operation of the heat pump are provided. In the hot water supply device, when the control device starts heating the water by the heat pump, if the compressor stop time does not reach the reference time, the compressor is started by the first starting method in which the rotation speed rises quickly. When the stop time of the compressor exceeds the reference time, the compressor is started by the second starting method in which the rotation speed rises slowly.
上記の給湯装置では、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、圧縮機の停止時間に応じて、圧縮機の始動方式を切り替える。長時間にわたって停止している圧縮機を始動する場合、冷凍機油が運転中よりも粘度の高い状態で冷媒に溶け込んでいるため、圧縮機の回転数を始動時から高くすると、冷媒のみが圧縮機に吸い込まれる。このとき、冷凍機油は配管内に滞留するため、圧縮機内の冷凍機油が不足することとなる。このため、従来は、停止した状態の圧縮機を始動する際には、圧縮機の回転数を緩やかに上昇させている。しかしながら、圧縮機の運転を停止させてからそれほど時間が経過していなければ、冷凍機油の粘度が高くなっているおそれがないため、始動時に圧縮機の回転数を速やかに上昇させても潤滑不良等の問題は生じない。そこで、上記の給湯装置では、圧縮機の停止時間が基準時間に満たない場合に、回転数の立上りが速い第1の始動方式で圧縮機を始動させる。これによって、ヒートポンプによる水の加熱速度を向上して、タンクの沸上げに要する時間を短縮することができる。また、上記の給湯装置では、圧縮機の停止時間が基準時間を超える場合に、回転数の立上りが遅い第2の始動方式で圧縮機を始動させる。これによって、ヒートポンプの圧縮機において潤滑不良等の問題を生じることを防ぐことができる。In the hot water supply device described above, when the heating of the water by the heat pump is started, the start method of the compressor is switched according to the stop time of the compressor. When starting a compressor that has been stopped for a long time, since the refrigeration oil is dissolved in the refrigerant in a state of higher viscosity than during operation, if the number of revolutions of the compressor is increased from the start, only the refrigerant is compressed into the compressor. Sucked into. At this time, since the refrigerating machine oil stays in the pipe, the refrigerating machine oil in the compressor becomes insufficient. For this reason, conventionally, when starting a stopped compressor, the rotational speed of the compressor is gradually increased. However, if the time has not elapsed since the compressor was shut down, the viscosity of the refrigeration oil is not likely to increase. Such a problem does not occur. Therefore, in the above-described hot water supply apparatus, when the compressor stop time does not reach the reference time, the compressor is started by the first starting method in which the rise of the rotational speed is fast. Thereby, the heating rate of water by the heat pump can be improved, and the time required for boiling the tank can be shortened. Further, in the above hot water supply apparatus, when the compressor stop time exceeds the reference time, the compressor is started by the second starting method in which the rise of the rotational speed is slow. This can prevent problems such as poor lubrication in the compressor of the heat pump.
上記の給湯装置は、冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段をさらに備えており、制御装置が、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、冷媒温度検出手段で検出される冷媒の温度が上限冷媒温度を超える場合に、圧縮機の停止時間が基準時間を越える場合であっても、第1の始動方式で圧縮機を始動させる。The hot water supply device further includes a refrigerant temperature detection unit that detects the temperature of the refrigerant, and the temperature of the refrigerant detected by the refrigerant temperature detection unit when the control device starts heating the water by the heat pump is an upper limit. When the refrigerant temperature is exceeded, even if the compressor stop time exceeds the reference time, the compressor is started by the first starting method.
ヒートポンプにおいては、圧縮機の停止時間が長くても、その間に冷媒の温度が高く保たれていれば、冷凍機油の粘度は低い状態で維持され、圧縮機内の冷凍機油が不足するおそれはないと考えられる。このため、上記の給湯装置では、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、冷媒温度検出手段で検出される冷媒の温度が上限冷媒温度を超える場合に、圧縮機の停止時間が基準時間を越える場合であっても、回転数の立上りが速い第1の始動方式で圧縮機を始動させる。このような構成とすることによって、ヒートポンプによる水の加熱速度を向上して、タンクの沸上げに要する時間を短縮することができる。In the heat pump, even if the compressor is stopped for a long time, if the temperature of the refrigerant is kept high during that time, the viscosity of the refrigerating machine oil is maintained in a low state, and there is no fear that the refrigerating machine oil in the compressor will be insufficient. Conceivable. For this reason, in the hot water supply apparatus described above, when the temperature of the refrigerant detected by the refrigerant temperature detection means exceeds the upper limit refrigerant temperature when the heating of the water by the heat pump is started, the compressor stop time exceeds the reference time. Even in this case, the compressor is started by the first starting method in which the rotational speed rises quickly. By setting it as such a structure, the heating rate of the water by a heat pump can be improved, and the time required for boiling of a tank can be shortened.
上記の給湯装置は、制御装置が、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、冷媒温度検出手段で検出される冷媒の温度が下限冷媒温度を下回る場合に、第2の始動方式で圧縮機を始動させるように構成することができる。In the hot water supply apparatus, when the control device starts heating the water by the heat pump, if the temperature of the refrigerant detected by the refrigerant temperature detection means falls below the lower limit refrigerant temperature, the compressor is turned on by the second starting method. It can be configured to start.
冷媒の温度が低下している場合には、冷凍機油の粘度が高くなり圧縮機に冷凍機油が戻り難くなっているおそれがある。このため、上記の給湯装置では、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、冷媒温度検出手段で検出される冷媒の温度が下限冷媒温度を下回る場合に、回転数の立上りが遅い第2の始動方式で圧縮機を始動させる。このような構成とすることによって、ヒートポンプの圧縮機において潤滑不良等の問題を生じることを防ぐことができる。When the temperature of the refrigerant is lowered, the viscosity of the refrigerating machine oil becomes high, and the refrigerating machine oil may not easily return to the compressor. For this reason, in the hot water supply device described above, when the heating of the water by the heat pump is started, if the temperature of the refrigerant detected by the refrigerant temperature detecting means falls below the lower limit refrigerant temperature, the second start-up with a slow rise in the rotational speed Start the compressor in the same way. By adopting such a configuration, it is possible to prevent problems such as poor lubrication in the compressor of the heat pump.
あるいは、上記の給湯装置は、外気温度を検出する外気温度検出手段をさらに備えており、制御装置が、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、外気温度検出手段で検出される外気温度が基準外気温度を超える場合に、圧縮機の停止時間が基準時間を越える場合であっても、第1の始動方式で圧縮機を始動させる。Alternatively, the hot water supply device further includes an outside air temperature detecting unit that detects an outside air temperature, and the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting unit when the control device starts heating the water by the heat pump is a reference. When the outside air temperature is exceeded, even when the compressor stop time exceeds the reference time, the compressor is started by the first starting method.
夏季などの外気温度が高い時期については、圧縮機の停止時間が長くても、冷媒が温度の高い外気により即座に加熱され、溶け込んでいる冷凍機油も即座に温度を上げて粘度が低下する。このため、上記の給湯装置では、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、外気温度検出手段で検出される外気温度が基準外気温度を超える場合に、圧縮機の停止時間が基準時間を越える場合であっても、第1の始動方式で圧縮機を始動させる。このような構成とすることによって、ヒートポンプによる水の加熱速度を向上して、タンクの沸上げに要する時間を短縮することができる。When the outside air temperature is high, such as in summer, the refrigerant is immediately heated by the outside air having a high temperature even when the compressor is stopped for a long time, and the melted refrigeration oil immediately rises in temperature and the viscosity is lowered. For this reason, in the hot water supply apparatus described above, when the outside air temperature detected by the outside air temperature detecting means exceeds the reference outside air temperature when starting the water heating by the heat pump, the compressor stop time exceeds the reference time. Even so, the compressor is started by the first starting method. By setting it as such a structure, the heating rate of the water by a heat pump can be improved, and the time required for boiling of a tank can be shortened.
上記の給湯装置では、タンクの容量を25リットル以下としてもよい。この場合、満水時のタンクの重量が比較的軽いため、簡素な据付構造でも地震に対する耐震性を十分に確保することができる。このため、上記の給湯装置を据え付ける際には、大型のタンクを地面に据え付ける場合に必要な、配管類の地中への埋め込みや、基礎となるコンクリートの打設、アンカー固定などの作業が不要となる。上記の給湯装置によれば、施工性を向上することができる。In the hot water supply apparatus described above, the capacity of the tank may be 25 liters or less. In this case, since the weight of the tank when it is full is relatively light, sufficient earthquake resistance can be ensured even with a simple installation structure. For this reason, when installing the above-mentioned hot water supply equipment, it is not necessary to embed piping into the ground, place concrete under the ground, or fix anchors, which is necessary when installing a large tank on the ground. It becomes. According to said hot water supply apparatus, workability | operativity can be improved.
上記の給湯装置は、タンクの重量が建物の壁によって支持されるように構成することができる。The hot water supply apparatus can be configured such that the weight of the tank is supported by a building wall.
一般に、耐圧性能を確保するために、タンクは細長い形状とされることが多い。この場合、満水時のタンクの重心は高い位置となるため、タンクを地面に設置する場合、タンク(またはタンクを収容するケーシング)の転倒を防止するための措置が必要となる。上記の給湯装置によれば、タンクの重量を建物の壁によって支持するので、タンク(またはタンクを収容するケーシング)の転倒を防止するための措置を取る必要がない。給湯装置の据付構造をより簡素化することができる。In general, in order to ensure pressure resistance, the tank is often elongated. In this case, since the center of gravity of the tank is full when the tank is full, when the tank is installed on the ground, it is necessary to take measures to prevent the tank (or the casing housing the tank) from falling. According to the hot water supply apparatus described above, since the weight of the tank is supported by the wall of the building, it is not necessary to take measures to prevent the tank (or the casing containing the tank) from falling. The installation structure of the hot water supply device can be further simplified.
上記の給湯装置は、燃料の燃焼によって水を加熱する補助熱源機をさらに備えるように構成することができる。 The hot water supply apparatus can be configured to further include an auxiliary heat source device that heats water by burning fuel.
上記の給湯装置によれば、タンクが湯切れしてからタンクの沸上げが完了するまでの間にユーザが給湯を行なう場合であっても、補助熱源機を用いて所望の温度で給湯を行なうことができる。なお、上記の給湯装置では、タンクの沸上げに要する時間を短縮することができるので、ヒートポンプに比べてエネルギー効率の低い補助熱源機を併用する場合でも、水の加熱におけるヒートポンプの利用割合を可能な限り多くして、高いエネルギー効率を実現することができる。 According to the hot water supply apparatus described above, even when the user supplies hot water after the tank runs out until the tank is completely boiled, hot water is supplied at a desired temperature using the auxiliary heat source device. be able to. In the above hot water supply device, the time required to boil the tank can be shortened, so even when using an auxiliary heat source unit that is less energy efficient than the heat pump, the heat pump can be used for heating the water. As much as possible, high energy efficiency can be achieved.
上記の給湯装置は、タンクの容量が10リットル以上であるように構成することができる。 The above hot water supply apparatus can be configured such that the capacity of the tank is 10 liters or more.
上記の給湯装置によれば、浴槽への湯張りやシャワーなどを除いて、一般的なユーザが洗面や台所で一度に使用する給湯量を、タンクからの出湯で賄うことができる。 According to the hot water supply apparatus described above, the amount of hot water used by a general user at the same time in the bathroom or in the kitchen can be covered by hot water from the tank, except for hot water filling in the bathtub or shower.
本明細書が開示する給湯装置によれば、ユーザの利便性を確保しつつ、施工性をより向上することができる。 According to the hot water supply apparatus disclosed in the present specification, it is possible to further improve the workability while ensuring the convenience for the user.
(実施例)
図1に示すように、給湯装置10は、タンクユニット20と、HP熱源ユニット40と、ガス熱源ユニット50と、コントローラ11を備えている。
(Example)
As shown in FIG. 1, the hot
HP熱源ユニット40は、圧縮機41と、凝縮器43と、膨張弁44と、蒸発器45を備えるヒートポンプ40aを備えている。ヒートポンプ40aでは、圧縮機41の吐出側と、凝縮器43の冷媒流路43aと、膨張弁44と、蒸発器45と、圧縮機41の吸入側が、冷媒配管46によって順に接続されており、冷媒がこの順に循環する。冷媒は、例えばR744(CO2冷媒)であってもよいし、R410A(HFC冷媒)であってもよい。ヒートポンプ40aにおいて圧縮機41を駆動すると、圧縮機41から凝縮器43に気体状の高温高圧の冷媒が送り出される。凝縮器43に流入した冷媒は、水流路43bを流れる水への放熱により凝縮して液体状となり、膨張弁44へ送り出される。膨張弁44では、液体状の冷媒は断熱膨張されて低温低圧となり、蒸発器45へ送り出される。蒸発器45に流入した冷媒は、ファン45aにより送風される外気からの吸熱により気化して気体状となり、圧縮機41へ送り出される。このように、HP熱源ユニット40では、外気を熱源として水を加熱することができる。蒸発器45と圧縮機41の間の冷媒配管46には、冷媒温度を検出する冷媒サーミスタ46aが設けられている。
The HP
HP熱源ユニット40の冷媒配管46には、凝縮器43と膨張弁44との間と、膨張弁44と蒸発器45との間に、除霜経路47が接続されている。除霜経路47には、除霜弁47aが設けられている。ヒートポンプ40aにおいては、蒸発器45の表面に霜が付着することがある。このような場合に、除霜弁47aを開いた状態で圧縮機41を駆動すると、凝縮器43から蒸発器45へ、断熱膨張されていない比較的高温の冷媒が送られて、蒸発器45の表面に付着した霜を溶融させることができる。
A defrosting
凝縮器43の水流路43bの入口側には循環往路接続経路48が接続されており、出口側には循環復路接続経路49が接続されている。循環往路接続経路48には、循環ポンプ42と入口側サーミスタ48aが設けられている。循環復路接続経路49には出口側サーミスタ49aが設けられている。入口側サーミスタ48aは、凝縮器43の水流路43bに流入する水の温度を検出する。出口側サーミスタ49aは、凝縮器43の水流路43bから流出する水の温度を検出する。
A circulation forward
タンクユニット20は、タンク21と混合器24とを備えている。本実施例のタンク21は、容量が25リットルの小型のタンクである。タンク21の容量は、25リットル以下であれば、どのような容量でもよい。好ましくは、タンク21の容量は、10リットル以上である。タンク21の容量が10リットル以上あれば、浴槽への湯張りやシャワーなどを除いて、一般的なユーザが洗面や台所で一度に使用する給湯量をタンク21からの出湯で賄うことができる。
The
タンク21の底部には、タンク21に水道水を給水する給水経路22が接続されている。給水経路22の水道水入口22aの近傍には、減圧弁23が設けられている。減圧弁23は、給水経路22への給水圧力を調整する。給水経路22の減圧弁23より下流側には、混合器24の混合給水経路26が接続されている。混合給水経路26には、給水制御弁26aと、給水流量センサ26bと、給水サーミスタ26cが設けられている。給水制御弁26aは、混合給水経路26を流れる水道水の流量を調整する。給水流量センサ26bと給水サーミスタ26cは、混合給水経路26を流れる水道水の流量及び温度を検出する。タンク21内の温水が減圧したり、給水制御弁26aが開いたりすると、減圧弁23の下流側圧力が低下する。減圧弁23は、下流側圧力が低下すると開き、その圧力を所定の調圧値に維持しようとする。このため、タンク21内の温水が減圧したり、混合器24の給水制御弁26aが開いたりすると、これらに水道水が給水される。
A
給水経路22において、混合給水経路26の接続部よりも下流側には、排水経路31が接続されている。排水経路31の途中には、排水弁32が設けられている。排水弁32は手動で開閉することができる。排水弁32を開くと、タンク21内の水が排水経路31を通じて外部に排水される。
In the
タンク21の底部には、循環往路33の一端が接続されており、タンク21の上部には、循環復路34の一端が接続されている。循環往路33の他端は、HP熱源ユニット40の循環往路接続経路48に接続されており、循環復路34の他端は、循環復路接続経路49に接続されている。循環往路33には、往路サーミスタ36が設けられている。往路サーミスタ36は、タンク21から循環往路33に流出した水の温度を検出する。HP熱源ユニット40のヒートポンプ40aを駆動して、さらに循環ポンプ42を駆動すると、タンク21の下部から循環往路33に水が吸出され、この水が凝縮器43の水流路43bを流れて加熱されて、循環復路34を通じてタンク21の上部に戻される。このようにして、タンク21の水をヒートポンプ40aによって沸上げることができる。
One end of a circulation
タンクユニット20の循環復路34の途中には、圧力開放経路38が接続されており、圧力開放経路38には、リリーフ弁38aが設けられている。リリーフ弁38aの開弁圧力は、減圧弁23の調圧値よりも僅かに大きく設定されている。減圧弁23の調圧が不能になった場合には、リリーフ弁38aが開き、タンク21内の圧力が耐圧可能な圧力を超えるのを防止する。タンク21の上部には、上部サーミスタ39が取り付けられている。上部サーミスタ39は、タンク21上部の水温を検出する。なお、タンクユニット20には、外気温度を検出する外気温度サーミスタ35も設けられている。
A
タンク21の上部には、混合器24の温水経路25が接続されている。温水経路25には、温水制御弁25aと、温水流量センサ25bと、温水サーミスタ25cが設けられている。温水制御弁25aは、タンク21から温水経路25へ流れる水の流量を調整する。温水流量センサ25bは、タンク21から温水経路25へ流れる水の流量を検出する。温水サーミスタ25cは、温水経路25を流れる水の温度を検出する。温水経路25と混合給水経路26とは合流して第1混合経路27に接続されている。第1混合経路27には、第1混合経路27を流れる混合水の温度を検出する混合サーミスタ27aが設けられている。
A
タンクユニット20は、第1給湯経路29を備えている。第1給湯経路29には、給湯サーミスタ29aが設けられている。第1給湯経路29の先端には、給湯栓60が接続されている。給湯栓60は、浴室、洗面所、台所等に配置されている(図1では、これら複数の給湯栓60を1つで代表している)。第1混合経路27の途中と第1給湯経路29の途中は、給湯バイパス経路28によって接続されている。給湯バイパス経路28には、バイパス制御弁28aが設けられている。バイパス制御弁28aを開いた状態では、第1混合経路27を流れた混合水が給湯バイパス経路28へ流れ、バイパス制御弁28aを閉じた状態では、第1混合経路27を流れた混合水が、後記するガス熱源ユニット50の第2混合経路51へ流れる。
The
ガス熱源ユニット50は、バーナ熱交換器52とバーナ53等を備えている。バーナ熱交換器52には、第2混合経路51を介して、タンクユニット20の第1混合経路27からの混合水が流入する。第2混合経路51には、入水サーミスタ51aと給湯流量センサ51bと水量サーボ51cとが設けられている。入水サーミスタ51aと給湯流量センサ51bは、それぞれ第2混合経路51を流れる水の温度及び流量を検出する。水量サーボ51cは、第2混合経路51を流れる水の流量を調整する。ガス燃焼式のバーナ53は、バーナ熱交換器52を加熱する。バーナ熱交換器52で加熱された水は、第2給湯経路54を介して、タンクユニット20の第1給湯経路29に流れ込む。第2給湯経路54には、バーナ熱交換器52の出口近傍に、缶体サーミスタ55が設けられており、その下流側に出湯サーミスタ56が設けられている。第2混合経路51における水量サーボ51cの下流側と、第2給湯経路54の缶体サーミスタ55と出湯サーミスタ56との間には、熱源機バイパス経路57が接続されている。第2混合経路51と熱源機バイパス経路57との接続部には、熱源機バイパス制御弁58が設けられている。熱源機バイパス制御弁58の開度を調整することによって、第2混合経路51を流れる水の一部が熱源機バイパス経路57に流れ、その水の流量が調整される。
The gas
コントローラ11は、CPU、ROM、RAM等を備えている。ROMには各種の運転プログラムが格納されている。RAMには、コントローラ11に入力される各種信号や、CPUが処理を実行する過程で生成される種々のデータが一時的に記憶される。コントローラ11では、CPUがROMやRAMに記憶された情報に基づいて、タンクユニット20、HP熱源ユニット40およびガス熱源ユニット50の各種機器に対して駆動信号を出力する。また、コントローラ11には、リモコン13が接続されている。リモコン13には、給湯装置10を操作するためのスイッチ16、給湯装置10の動作状態を表示する液晶表示器17等が設けられており、リモコン13で設定された情報がコントローラ11に入力される。
The
本実施例の給湯装置10では、タンクユニット20とガス熱源ユニット50は、いずれも建物の外壁に支持されるように設置される。特に、本実施例では、タンク21の容量が25リットルであり、満水時のタンク21の重量が比較的軽いため、タンク21の重量を建物の壁で支持しても、地震に対する耐震性を十分に確保することができる。このように小型のタンク21を用いると、大型のタンクを地面に据え付ける場合に必要な、配管類の地中への埋め込みや、基礎となるコンクリートの打設、アンカー固定などの作業が不要となる。
In the hot
以下では、給湯装置10の動作について説明する。
Below, operation | movement of the hot-
(給湯運転)
給湯運転では、混合器24で給湯設定温度に調整された混合水を給湯バイパス経路28を通じて給湯栓60から給湯する第1給湯運転と、混合器24で給湯設定温度よりも低い温度に調整された混合水をガス熱源ユニット50で加熱して給湯栓60から給湯する第2給湯運転のいずれかを実行する。
(Hot water operation)
In the hot water supply operation, the mixed water adjusted to the hot water supply set temperature by the
タンク21の上部サーミスタ39の検出水温が、リモコン13で設定されている給湯設定温度よりも高い第1基準温度(例えば給湯設定温度+5℃)以上である場合には、第1給湯運転が行われる。第1給湯運転では、コントローラ11がバイパス制御弁28aを開状態とし、水量サーボ51cを全閉状態とする。コントローラ11は、混合サーミスタ27aで検出される水温が給湯設定温度となるように、温水制御弁25aの開度と給水制御弁26aの開度を調整する。給湯設定温度に調整された混合水は、第1混合経路27を流れた後に、給湯バイパス経路28及び第1給湯経路29を通じて給湯栓60から給湯される。
When the detected water temperature of the
一方、上部サーミスタ39の検出水温が第1基準温度未満である場合には、第2給湯運転が行われる。第2給湯運転では、コントローラ11が、バイパス制御弁28aを全閉状態とし、水量サーボ51cを所定開度に設定する。コントローラ11は、混合サーミスタ27aで検出される水温が給湯設定温度よりも低い第2基準温度(例えば給湯設定温度−5℃)となるように、温水制御弁25aの開度と給水制御弁26aの開度を調整する。第2基準温度に調整された混合水は、第1混合経路27を流れ、ガス熱源ユニット50の第2混合経路51を流れてバーナ熱交換器52に流入し、バーナ53により加熱される。バーナ53の加熱能力は、バーナ熱交換器52の出口に設けられている缶体サーミスタ55で検出される水温が60℃以上となるように制御される。これにより、配管に結露水が発生することを抑制することができる。第2混合経路51を流れる混合水の一部が熱源機バイパス経路57を通じて第2給湯経路54に流入し、バーナ熱交換器52からの60℃以上の水と熱源機バイパス経路57からの第2基準温度の水とが混合されて、給湯設定温度の水が第1給湯経路29に送られる。このようにして、給湯設定温度に調温された水が、第1給湯経路29を通じて給湯栓60から給湯される。これにより、第1給湯運転中にタンク21に貯湯しておいた温水を消費しつくした場合にも、給湯設定温度に調温された温水を給湯し続けることができる。
On the other hand, when the detected water temperature of the
(沸上げ運転)
沸上げ運転では、ヒートポンプ40aによってタンク21の水を加熱して高温の温水とし、この温水をタンク21に貯湯する。以下では図2を参照しながら、給湯装置10が行う沸上げ運転について説明する。沸上げ運転を開始する際には、コントローラ11は図2の処理を実行する。
(Boiling operation)
In the boiling operation, the water in the tank 21 is heated by the
ステップS2では、コントローラ11は、圧縮機41の停止時間が基準時間(例えば10分)を下回るか否かを判断する。圧縮機41の停止時間が基準時間に満たない場合(ステップS2でYESの場合)、蒸発器45、冷媒配管46内の冷凍機油の粘度が高いおそれがないので、ヒートポンプ40aを高速始動するために、処理はステップS12へ進む。圧縮機41の停止時間が基準時間を超える場合(ステップS2でNOの場合)、処理はステップS4へ進む。
In Step S2, the
ステップS4では、コントローラ11は、冷媒サーミスタ46aで検出される冷媒温度が上限冷媒温度(例えば40℃)を超えるか否かを判断する。冷媒サーミスタ46aで検出される冷媒温度は、蒸発器45から圧縮機41へ送られることになる冷媒の温度である。この冷媒の温度がある程度高い場合には、冷凍機油の粘度は上昇しておらず、圧縮機41を高速で回転させても問題は生じないと考えられる。このため、冷媒サーミスタ46aで検出される冷媒温度が上限冷媒温度を超える場合(ステップS4でYESの場合)には、ヒートポンプ40aを高速始動するために、処理はステップS12へ進む。冷媒サーミスタ46aで検出される冷媒温度が上限冷媒温度以下の場合(ステップS4でNOの場合)、処理はステップS6へ進む。
In step S4, the
ステップS6では、コントローラ11は、冷媒サーミスタ46aで検出される冷媒温度が下限冷媒温度(例えば20℃)を下回るか否かを判断する。蒸発器45から圧縮機41へ送られることになる冷媒の温度がある程度低い場合には、冷凍機油の粘度が高く、ヒートポンプ40aを高速始動すると蒸発器45、冷媒配管46内に冷凍機油が滞留して圧縮機41へ戻る冷凍機油が不足するおそれがある。このため、冷媒サーミスタ46aで検出される冷媒温度が下限冷媒温度を下回る場合(ステップS6でYESの場合)には、ヒートポンプ40aを低速始動するために、処理はステップS10へ進む。冷媒サーミスタ46aで検出される冷媒温度が下限冷媒温度以上の場合(ステップS6でNOの場合)、処理はステップS8へ進む。
In step S6, the
ステップS8では、コントローラ11は、外気温度サーミスタ35で検出される外気温度が基準外気温度(例えば30℃)を超えるか否かを判断する。夏季などの外気温度が高い時期においては、長時間にわたって圧縮機41を停止させていても、冷媒温度が下限冷媒温度以上であれば、冷媒が温度の高い外気により即座に加熱され、溶け込んでいる冷凍機油も即座に温度を上げて粘度が低下するため、圧縮機41を高速で回転させても問題は生じないと考えられる。このため、外気温度サーミスタ35で検出される外気温度が基準外気温度を超える場合(ステップS8でYESの場合)には、ヒートポンプ40aを高速始動するために、処理はステップS12へ進む。外気温度サーミスタ35で検出される外気温度が基準外気温度以下の場合(ステップS8でNOの場合)、ヒートポンプ40aを低速始動するために、処理はステップS10へ進む。
In step S8, the
ステップS10では、コントローラ11は、ヒートポンプ40aを低速始動する。具体的には、コントローラ11は、圧縮機41の回転数を所定時間、低回転数でFF(フィードフォワード)制御し、その後に、出口側サーミスタ49aで検出される水の温度が沸上げ目標温度に近付くように、圧縮機41の回転数をFB(フィードバック)制御する。ステップS10の後、処理はステップS14へ進む。
In step S10, the
ステップS12では、コントローラ11は、ヒートポンプ40aを高速始動する。具体的には、コントローラ11は、圧縮機41の回転数を、水の沸上げ目標温度に対応して予め設定された回転数へFF(フィードフォワード)制御する。ステップS12の後、処理はステップS14へ進む。
In step S12, the
ステップS14では、コントローラ11は、循環ポンプ42を駆動する。これによって、タンク21の下部から吸い出された水が、凝縮器43で加熱されて、タンク21の上部へと戻される。
In step S <b> 14, the
ステップS16では、コントローラ11は、タンク21の沸上げが完了するまで待機する。本実施例では、コントローラ11は、往路サーミスタ36で検出される温度が沸上げ目標温度になると、タンク21の沸上げが完了したものと判断する。タンク21の沸上げが完了すると(ステップS16でYESとなると)、処理はステップS18へ進む。
In step S <b> 16, the
ステップS18では、コントローラ11は、循環ポンプ42を停止する。また、ステップS20では、コントローラ11は、ヒートポンプ40aを停止する。ステップS20の処理を行なった後、図2の処理は終了する。
In step S <b> 18, the
図3および図4は、ヒートポンプ40aを低速始動する場合と高速始動する場合の、圧縮機41の回転数(圧縮機回転数)と、ヒートポンプ40aからタンク21へ戻される水の温度(HP出口温度)の経時的変化を示している。図3に示すように、ヒートポンプ40aを低速始動する場合、圧縮機41の回転数は緩やかに上昇し、ヒートポンプ40aからタンク21へ戻される水の温度も沸上げ目標温度へ緩やかに近付いていく。この場合、冷凍機油の粘度が高い場合でも、圧縮機41における潤滑不良を防ぎつつ、ヒートポンプ40aを始動することができる。これに対して、図4に示すように、ヒートポンプ40aを高速始動する場合、圧縮機41の回転数は速やかに上昇し、ヒートポンプ40aからタンク21へ戻される水の温度も沸上げ目標温度へ速やかに近付いていく。この場合、タンク21の沸上げに要する時間を短縮することができる。
3 and 4 show the rotation speed of the compressor 41 (compressor rotation speed) and the temperature of the water returned from the
本実施例の給湯装置10では、圧縮機41の停止時間がそれほど長くない場合には、ヒートポンプ40aを高速で始動する。圧縮機41の停止時間がそれほど長くない場合、冷凍機油の粘度は低く、圧縮機41の回転数を速やかに上昇させても、冷凍機油は速やかに圧縮機41に戻り、潤滑不良等の問題を生じることがない。従って、このような場合に、ヒートポンプ40aを高速で始動することによって、タンク21の沸上げに要する時間を短縮することができる。
In the hot
本実施例の給湯装置10では、冷媒温度が上限冷媒温度を超える場合に、ヒートポンプ40aを高速で始動する。冷媒温度が高い場合は、冷凍機油の粘度は低く、圧縮機41の回転数を速やかに上昇させても、潤滑不良等の問題を生じることがない。従って、このような場合に、ヒートポンプ40aを高速で始動することによって、タンク21の沸上げに要する時間を短縮することができる。逆に、本実施例の給湯装置10では、冷媒温度が下限冷媒温度を下回る場合に、ヒートポンプ40aを低速で始動する。冷媒温度が低い場合は、冷凍機油の粘度が高く、圧縮機41内へ冷凍機油が戻り難くなっているおそれがある。従って、このような場合に、ヒートポンプ40aを低速で始動することによって、圧縮機41において潤滑不良等の問題を生じることを防ぐことができる。
In the hot
本実施例の給湯装置10では、冷媒温度が下限冷媒温度以上で、かつ外気温度が基準外気温度を超える場合に、ヒートポンプ40aを高速で始動する。夏季などの外気温度が高い時期については、冷凍機油の粘度がある程度高くても、温度の高い外気により冷媒が即座に加熱されて粘度が低下するため、圧縮機41が潤滑不良を起こすおそれはないと考えられる。従って、このような場合に、ヒートポンプ40aを高速で始動することによって、タンク21の沸上げに要する時間を短縮することができる。
In the hot
上記のように、ヒートポンプ40aを高速で始動して、タンク21の沸上げ時間を短縮できることは、本実施例のようにタンク21が小型である場合に、特に有利な効果を奏する。タンク21が小型である場合、数回の給湯でタンク21が湯切れしてしまい、その都度沸上げを行なう必要がある。上記のように、ヒートポンプ40aを高速で始動してタンク21の沸上げ時間を短縮することで、ユーザの利便性を確保することができる。また、本実施例のようにガス熱源ユニット50等の補助熱源機を備える場合、タンク21が湯切れしてからタンク21の沸上げが完了するまでの間も、補助熱源機を用いて給湯を行なうことができるが、その場合、エネルギー効率が低下してしまう。上記のように、ヒートポンプ40aを高速で始動してタンク21の沸上げ時間を短縮することで、ヒートポンプ40aに比べてエネルギー効率の低い補助熱源機を併用する場合でも、水の加熱におけるヒートポンプ40aの利用割合を可能な限り多くして、高いエネルギー効率を実現することができる。
As described above, starting the
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
10 給湯装置
11 コントローラ
13 リモコン
16 スイッチ
17 液晶表示器
20 タンクユニット
21 タンク
22 給水経路
22a 水道水入口
23 減圧弁
24 混合器
25 温水経路
25a 温水制御弁
25b 温水流量センサ
25c 温水サーミスタ
26 混合給水経路
26a 給水制御弁
26b 給水流量センサ
26c 給水サーミスタ
27 第1混合経路
27a 混合サーミスタ
28 給湯バイパス経路
28a バイパス制御弁
29 第1給湯経路
29a 給湯サーミスタ
31 排水経路
32 排水弁
33 循環往路
34 循環復路
35 外気温度サーミスタ
36 往路サーミスタ
38 圧力開放経路
38a リリーフ弁
39 上部サーミスタ
40 HP熱源ユニット
40a ヒートポンプ
41 圧縮機
42 循環ポンプ
43 凝縮器
43a 冷媒流路
43b 水流路
44 膨張弁
45 蒸発器
45a ファン
46 冷媒配管
46a 冷媒サーミスタ
47 除霜経路
47a 除霜弁
48 循環往路接続経路
48a 入口側サーミスタ
49 循環復路接続経路
49a 出口側サーミスタ
50 ガス熱源ユニット
51 第2混合経路
51a 入水サーミスタ
51b 給湯流量センサ
51c 水量サーボ
52 バーナ熱交換器
53 バーナ
54 第2給湯経路
55 缶体サーミスタ
56 出湯サーミスタ
57 熱源機バイパス経路
58 熱源機バイパス制御弁
60 給湯栓
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Hot water supply apparatus 11 Controller 13 Remote control 16 Switch 17 Liquid crystal display 20 Tank unit 21 Tank 22 Water supply path 22a Tap water inlet 23 Pressure reducing valve 24 Mixer 25 Hot water path 25a Hot water control valve 25b Hot water flow rate sensor 25c Hot water thermistor 26 Mixed water supply path 26a Water supply control valve 26b Water supply flow sensor 26c Water supply thermistor 27 First mixing path 27a Mixing thermistor 28 Hot water supply bypass path 28a Bypass control valve 29 First hot water supply path 29a Hot water supply thermistor 31 Drainage path 32 Drainage valve 33 Circulation forward path 34 Circulation return path 35 Outside air temperature thermistor 36 Outward thermistor 38 Pressure release path 38a Relief valve 39 Upper thermistor 40 HP heat source unit 40a Heat pump 41 Compressor 42 Circulation pump 43 Condenser 43a Refrigerant flow path 43b Water flow path 44 Expansion valve 5 Evaporator 45a Fan 46 Refrigerant piping 46a Refrigerant thermistor 47 Defrost path 47a Defrost valve 48 Circulation forward path connection path 48a Inlet side thermistor 49 Circulation return path connection path 49a Outlet side thermistor 50 Gas heat source unit 51 Second mixing path 51a Incoming water thermistor 51b Hot water supply flow sensor 51c Water quantity servo 52 Burner heat exchanger 53 Burner 54 Second hot water supply path 55 Can body thermistor 56 Hot water discharge thermistor 57 Heat source machine bypass path 58 Heat source machine bypass control valve 60 Hot water tap
Claims (3)
ヒートポンプで加熱された水を貯えるタンクと、
冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段と、
ヒートポンプの動作を制御する制御装置を備える給湯装置であって、
制御装置が、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、圧縮機の停止時間が基準時間に満たない場合に、回転数の立上りが速い第1の始動方式で圧縮機を始動させ、圧縮機の停止時間が基準時間を越える場合に、回転数の立上りが遅い第2の始動方式で圧縮機を始動させ、
制御装置が、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、冷媒温度検出手段で検出される冷媒の温度が上限冷媒温度を超える場合に、圧縮機の停止時間が基準時間を越える場合であっても、第1の始動方式で圧縮機を始動させる、給湯装置。 A heat pump that includes a compressor, a condenser, an expansion mechanism, and an evaporator, and heats water by heat radiation from the refrigerant in the condenser;
A tank to store the heated water in the heat Toponpu,
Refrigerant temperature detecting means for detecting the temperature of the refrigerant ;
A hot water supply device comprising a control device for controlling the operation of the heat pump,
When the control device starts heating the water by the heat pump, if the stop time of the compressor is less than the reference time, the control device starts the compressor by the first starting method with a fast rise of the rotational speed, and When the stop time exceeds the reference time, start the compressor with the second starting method with a slow start of the rotational speed ,
When the control device starts heating the water by the heat pump, even when the refrigerant temperature detected by the refrigerant temperature detection means exceeds the upper limit refrigerant temperature, even if the compressor stop time exceeds the reference time A hot water supply device for starting the compressor by the first starting method .
ヒートポンプで加熱された水を貯えるタンクと、A tank for storing water heated by a heat pump;
外気温度を検出する外気温度検出手段と、Outside temperature detecting means for detecting outside temperature;
ヒートポンプの動作を制御する制御装置を備える給湯装置であって、A hot water supply device comprising a control device for controlling the operation of the heat pump,
制御装置が、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、圧縮機の停止時間が基準時間に満たない場合に、回転数の立上りが速い第1の始動方式で圧縮機を始動させ、圧縮機の停止時間が基準時間を越える場合に、回転数の立上りが遅い第2の始動方式で圧縮機を始動させ、When the control device starts heating the water by the heat pump, if the stop time of the compressor is less than the reference time, the control device starts the compressor by the first starting method with a fast rise of the rotational speed, and When the stop time exceeds the reference time, start the compressor with the second starting method with a slow start of the rotational speed,
制御装置が、ヒートポンプによる水の加熱を開始する際に、外気温度検出手段で検出される外気温度が基準外気温度を超える場合に、圧縮機の停止時間が基準時間を越える場合であっても、第1の始動方式で圧縮機を始動させる、給湯装置。When the controller starts heating the water by the heat pump, even when the outside temperature detected by the outside temperature detecting means exceeds the reference outside temperature, even when the compressor stop time exceeds the reference time, A hot water supply device that starts the compressor by the first starting method.
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