JP6331996B2 - Heat pump type hot water heater - Google Patents

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Description

本発明は、冷媒と水との間で熱交換を行うヒートポンプ式暖房給湯装置に関する。   The present invention relates to a heat pump type heating and hot water supply apparatus that performs heat exchange between a refrigerant and water.

従来、冷媒と水との熱交換を行うことで生成した温水を利用して暖房や給湯を行うヒートポンプ式暖房給湯装置が知られている。このヒートポンプ式暖房給湯装置は、圧縮機と、四方弁と、冷媒と水との熱交換を行う水冷媒熱交換器と、膨張弁と、熱源側熱交換器を順次冷媒配管で接続してなる冷媒回路と、上記水冷媒熱交換器と循環ポンプと暖房端末(床暖房パネルや浴室暖房装置等)や給湯端末(貯湯タンクや給湯蛇口等)を給湯配管で接続してなる給湯回路を備え、水冷媒熱交換器で冷媒によって加熱された温水を循環ポンプの駆動により暖房端末や給湯端末に循環させて暖房運転や給湯運転を行っている(例えば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a heat pump type heating and hot water supply apparatus that performs heating and hot water supply using hot water generated by performing heat exchange between a refrigerant and water. This heat pump type heating hot water supply apparatus is formed by sequentially connecting a compressor, a four-way valve, a water refrigerant heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and water, an expansion valve, and a heat source side heat exchanger through refrigerant piping. A water supply circuit comprising a refrigerant circuit, a water refrigerant heat exchanger, a circulation pump, a heating terminal (floor heating panel, bathroom heating device, etc.) and a hot water supply terminal (hot water storage tank, hot water faucet, etc.) connected by a hot water supply pipe, Hot water heated by a refrigerant in a water-refrigerant heat exchanger is circulated to a heating terminal or a hot water supply terminal by driving a circulation pump to perform a heating operation or a hot water supply operation (for example, see Patent Document 1).

特許文献1に記載のヒートポンプ式暖房給湯装置では、冷媒と熱交換を行って加熱されて水冷媒熱交換器から流出する温水の温度(以降、往き温度と記載)が、所定の目標往き温度となるように、圧縮機の回転数が制御される。ここで、目標往き温度とは、暖房端末で要求される室温や、給湯端末で要求される給湯温度に応じて定められるものである。尚、以下の説明では、個別に言及する必要がある場合を除き、上述した暖房端末で要求される室温や給湯端末で要求される給湯温度を設定温度と記載する。   In the heat pump heating and hot water supply apparatus described in Patent Document 1, the temperature of hot water that is heated by exchanging heat with the refrigerant and flows out of the water-refrigerant heat exchanger (hereinafter referred to as the forward temperature) is a predetermined target forward temperature. Thus, the rotation speed of the compressor is controlled. Here, the target forward temperature is determined according to the room temperature required at the heating terminal or the hot water supply temperature required at the hot water supply terminal. In the following description, the room temperature required for the heating terminal and the hot water supply temperature required for the hot water supply terminal are described as the set temperature, unless otherwise mentioned individually.

上述したヒートポンプ式暖房給湯装置では、往き温度が目標往き温度に到達すると、その温度を維持するように制御される。具体的には、往き温度が目標往き温度に対し上限温度と下限温度で定まる所定の範囲(例えば、上限温度が目標往き温度+2℃、下限温度が目標往き温度−2℃とすれば、目標往き温度±2℃以内)となるように圧縮機の回転数が制御される。往き温度が所定の範囲であるとき、室温や給湯温度が各々の設定温度に近い温度となっているため、水冷媒熱交換器から流出して暖房端末や給湯端末に流入する温水の暖房端末や給湯端末における放熱量は少なくなる。   In the heat pump type hot water supply apparatus described above, when the going temperature reaches the target going temperature, the temperature is controlled to be maintained. Specifically, if the forward temperature is a predetermined range determined by the upper limit temperature and the lower limit temperature with respect to the target forward temperature (for example, if the upper limit temperature is the target forward temperature + 2 ° C and the lower limit temperature is the target forward temperature -2 ° C, the target forward temperature is The rotational speed of the compressor is controlled so that the temperature is within ± 2 ° C. When the going-out temperature is within a predetermined range, the room temperature and the hot water supply temperature are close to the set temperature, so the hot water heating terminal flowing out from the water-refrigerant heat exchanger and flowing into the heating terminal and hot water supply terminal The amount of heat released at the hot water supply terminal is reduced.

水冷媒熱交換器から流出する温水の放熱量が少なくなれば、往き温度が目標往き温度(付近)の温度に安定するので、水冷媒熱交換器における凝縮温度がほとんど変化しなくなる。つまり、ヒートポンプユニットにおける4つの過程(圧縮過程/凝縮過程/膨張過程/蒸発過程)のうち、圧縮過程を除いた3つの過程の効率はほとんど変化しない。   If the amount of heat released from the water-refrigerant heat exchanger is reduced, the forward temperature is stabilized at the target forward temperature (near), and therefore the condensation temperature in the water-refrigerant heat exchanger hardly changes. That is, among the four processes (compression process / condensation process / expansion process / evaporation process) in the heat pump unit, the efficiency of the three processes excluding the compression process hardly changes.

一方、圧縮機の運転効率は、圧縮機の種類や外気温度により異なるが、所定の回転数であるときに運転効率が最大となるように設計されており、この回転数よりも回転数が上昇あるいは低下すると、圧縮機の運転効率は悪化する、つまり、上述したヒートポンプユニットにおける4つの過程のうちの圧縮過程の効率が悪化する。これは、圧縮機に搭載されているモータの特性によるものである。従って、ヒートポンプユニットの効率は、凝縮温度がほとんど変化しない場合、圧縮機の運転効率に大きく左右され、圧縮機の回転数が上記所定の回転数であるときにヒートポンプユニットの効率が最大となり、この回転数より圧縮機の回転数が上昇あるいは低下すると、ヒートポンプユニットの効率が悪化する。   On the other hand, the operating efficiency of the compressor varies depending on the type of compressor and the outside air temperature, but it is designed to maximize the operating efficiency at a predetermined rotational speed, and the rotational speed is higher than this rotational speed. Or if it falls, the operating efficiency of a compressor will deteriorate, ie, the efficiency of the compression process of the four processes in the heat pump unit mentioned above will deteriorate. This is due to the characteristics of the motor mounted on the compressor. Therefore, the efficiency of the heat pump unit is greatly influenced by the operation efficiency of the compressor when the condensation temperature hardly changes, and the efficiency of the heat pump unit is maximized when the rotation speed of the compressor is the predetermined rotation speed. When the rotational speed of the compressor is increased or decreased from the rotational speed, the efficiency of the heat pump unit is deteriorated.

上述した往き温度が目標往き温度に対し所定の範囲となるように制御しているとき、往き温度が上限温度以上の温度となっている場合は、圧縮機の回転数を低下させて往き温度を目標往き温度まで低下させる必要がある。このとき、圧縮機の回転数を圧縮機の運転効率が最高値となる回転数より低下させると、ヒートポンプユニットの効率が悪化するので、ヒートポンプ式暖房給湯装置のCOPが悪化する虞があった。   When the above-mentioned forward temperature is controlled to be within a predetermined range with respect to the target forward temperature, if the forward temperature is equal to or higher than the upper limit temperature, the rotational temperature is reduced by reducing the rotational speed of the compressor. It is necessary to lower it to the target temperature. At this time, if the rotational speed of the compressor is lowered below the rotational speed at which the operation efficiency of the compressor becomes the maximum value, the efficiency of the heat pump unit deteriorates, so that the COP of the heat pump heating / hot water supply device may deteriorate.

そこで、本出願人は、往き温度が目標往き温度に対し所定の範囲となるように制御するときに、圧縮機の回転数が、COPが最高値となる圧縮機の回転数である最適回転数より所定回転数低い下限回転数となれば、往き温度が上限温度以上であるか否かを判断し、往き温度が上限温度以上であれば圧縮機を停止し、往き温度が上限温度以上でなければ圧縮機を下限回転数で駆動し続けるヒートポンプ式暖房給湯装置について、先に提案している(特願2014−14933)。   Therefore, the applicant of the present invention, when controlling the forward temperature to be within a predetermined range with respect to the target forward temperature, the compressor rotational speed is the optimal rotational speed that is the rotational speed of the compressor with the highest COP. If the lower limit rotational speed is lower than the predetermined rotational speed, it is determined whether the forward temperature is higher than the upper limit temperature. If the forward temperature is higher than the upper limit temperature, the compressor is stopped, and the forward temperature must be higher than the upper limit temperature. For example, a heat pump type heating and hot water supply apparatus that continues to drive the compressor at the lower limit rotational speed has been previously proposed (Japanese Patent Application No. 2014-14933).

上記のヒートポンプ式暖房給湯装置によれば、往き温度を目標往き温度に向かって低下させるときに、圧縮機を停止させる、もしくは、下限回転数で駆動し続けるので、圧縮機の運転効率の悪化に起因するヒートポンプ式暖房給湯装置のCOPの悪化を抑制することができる。   According to the above heat pump type heating and hot water supply apparatus, when the outgoing temperature is lowered toward the target outgoing temperature, the compressor is stopped or continuously driven at the lower limit rotational speed, so that the operating efficiency of the compressor is deteriorated. The resulting deterioration of the COP of the heat pump type heating and hot water supply apparatus can be suppressed.

特開2005−274021JP-A-2005-274021

本出願人が先に提案しているヒートポンプ式暖房給湯装置では、圧縮機を停止して往き温度が下限温度未満の温度となれば、圧縮機を下限周波数で再起動する。そして、圧縮機の再起動により往き温度が上昇して上限温度以上となれば、圧縮機を再び停止する。   In the heat pump type heating and hot water supply apparatus previously proposed by the present applicant, when the compressor is stopped and the forward temperature is lower than the lower limit temperature, the compressor is restarted at the lower limit frequency. And if the going-out temperature rises by restarting a compressor and becomes more than upper limit temperature, a compressor will be stopped again.

ところで、圧縮機の運転効率は、前述した回転数による違いの他に、圧縮機を駆動し続ける時間によっても異なってくる。具体的には、圧縮機の継続運転時間が、圧縮機に固有の継続運転時間(例えば、10分間。以降、圧縮機最低運転時間と記載する)より短い場合は運転効率が悪化し、圧縮機最低運転時間より長くなれば運転効率は向上する。   Incidentally, the operating efficiency of the compressor varies depending on the time during which the compressor is continuously driven, in addition to the above-described difference depending on the rotational speed. Specifically, when the continuous operation time of the compressor is shorter than the continuous operation time unique to the compressor (for example, 10 minutes, hereinafter referred to as the minimum compressor operation time), the operation efficiency deteriorates, and the compressor If it becomes longer than the minimum operation time, the operation efficiency is improved.

従って、往き温度が下限温度未満の温度となって圧縮機を再起動したときは、往き温度に関わらず圧縮機を圧縮機最低運転時間は継続して運転することが好ましい。しかし、圧縮機を再起動してから圧縮機最低運転時間が経過するまでの間に往き温度が上限温度以上となれば、その時点から圧縮機最低運転時間が経過するまでの間の圧縮機の運転が無駄(必要以上に水を加熱している状態)となり、ヒートポンプ式暖房給湯装置のCOP向上の妨げとなっていた。   Therefore, when the forward temperature becomes lower than the lower limit temperature and the compressor is restarted, it is preferable that the compressor is continuously operated for the minimum compressor operation time regardless of the forward temperature. However, if the forward temperature is higher than the upper limit temperature after the compressor restarts and the minimum compressor operating time elapses, the compressor The operation was wasted (in a state where water was heated more than necessary), which hindered the COP improvement of the heat pump type heating and hot water supply apparatus.

本発明は以上述べた問題点を解決し、往き温度を所定温度範囲内に収めるために圧縮機を再起動したときのCOP悪化を抑制するヒートポンプ式暖房給湯装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a heat pump type heating and hot water supply apparatus that suppresses deterioration of COP when the compressor is restarted in order to keep the going temperature within a predetermined temperature range.

本発明は上述した課題を解決するものであって、本発明のヒートポンプ式暖房給湯装置は、圧縮機と冷媒と水との熱交換を行う水冷媒熱交換器と熱源側熱交換器とを順次接続してなる冷媒回路と、暖房端末および/または給湯端末と水冷媒熱交換器との間で循環ポンプの運転により温水を循環させる給湯回路と、水冷媒熱交換器から流出する水温である往き温度を検出する往き温度検出手段と、圧縮機を制御する制御手段とを有するものである。制御手段は、往き温度検出手段で検出した往き温度を所定の間隔で取り込む。また、制御手段は、往き温度を暖房端末および/または給湯端末で要求される能力に応じた目標往き温度を含み上限温度と下限温度とで定められる温度範囲内に収めるために、圧縮機をCOPが最高値となる圧縮機の回転数より所定回転数低い下限回転数で運転しているとき、圧縮機を起動してから所定の圧縮機最低運転時間が経過しているか否かを判断し、圧縮機最低運転時間が経過していれば、圧縮機最低運転時間が経過した時点での往き温度が上限温度以上であるか否かを判断し、往き温度が上限温度以上であれば、圧縮機を停止するとともに往き温度が上昇しているときに上限温度となった時点から圧縮機を停止した時点までの熱量である過剰熱量を算出する。そして、制御手段は、圧縮機を停止しているときに、往き温度が低下して下限温度以下となれば、往き温度検出手段から往き温度を取り込む度に、往き温度が下限温度となった時点から往き温度を取り込んだ時点までの熱量である損失熱量を算出し、損失熱量が過剰熱量と同じとなった時点で、圧縮機を下限回転数で再起動する。   The present invention solves the above-described problems, and the heat pump type heating and hot water supply apparatus of the present invention sequentially includes a water-refrigerant heat exchanger that performs heat exchange between the compressor, the refrigerant, and water, and a heat source side heat exchanger. A refrigerant circuit connected, a hot water supply circuit for circulating hot water between a heating terminal and / or a hot water supply terminal and a water refrigerant heat exchanger by operation of a circulation pump, and a water temperature flowing out of the water refrigerant heat exchanger It has a forward temperature detection means for detecting the temperature and a control means for controlling the compressor. The control means captures the forward temperature detected by the forward temperature detection means at a predetermined interval. In addition, the control means COPs the compressor in order to keep the forward temperature within a temperature range including the target forward temperature according to the capability required at the heating terminal and / or the hot water supply terminal and determined by the upper limit temperature and the lower limit temperature. When operating at a lower limit rotational speed that is lower than the rotational speed of the compressor that is the maximum value, determine whether or not a predetermined compressor minimum operating time has elapsed since starting the compressor, If the minimum compressor operating time has elapsed, it is determined whether or not the forward temperature when the minimum compressor operating time has elapsed is equal to or higher than the upper limit temperature. And the excess heat amount, which is the amount of heat from the time when the upper limit temperature is reached to the time when the compressor is stopped when the forward temperature is rising, is calculated. When the controller stops the compressor, if the forward temperature decreases and falls below the lower limit temperature, the point when the forward temperature becomes the lower limit temperature every time the forward temperature is taken in from the forward temperature detection means. The loss heat amount, which is the amount of heat up to the time the take-in temperature is taken in, is calculated, and when the loss heat amount becomes the same as the excess heat amount, the compressor is restarted at the lower limit rotational speed.

本発明のヒートポンプ式暖房給湯装置は、損失熱量が先に算出した過剰熱量と同じとなる時点で圧縮機を再起動するので、圧縮機を再起動してから圧縮機最低運転時間が経過するまでの間に往き温度が上限温度以上となることを抑制でき、ヒートポンプ式暖房給湯装置COPを向上することができる。   Since the heat pump type heating and hot water supply apparatus of the present invention restarts the compressor when the amount of heat loss is the same as the excess heat amount calculated previously, until the minimum operation time of the compressor has elapsed after restarting the compressor It is possible to suppress the going-up temperature from reaching the upper limit temperature during the period, and to improve the heat pump type hot water supply apparatus COP.

本発明の実施形態における、ヒートポンプ式暖房給湯装置の構成図である。It is a block diagram of the heat pump type heating hot-water supply apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における、圧縮機回転数とCOPとの関係を説明する図面である。It is drawing explaining the relationship between compressor rotation speed and COP in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における、圧縮機回転数テーブルである。It is a compressor rotation speed table in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における、圧縮機の運転状態と往き温度の変化を表すタイムチャートである。It is a time chart showing the change of the operating state of a compressor and the going temperature in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における、制御手段で行う処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process performed by the control means in embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施形態としては、本発明における暖房端末である室内ユニットと給湯端末である貯湯タンクとを有し、水冷媒熱交換器で冷媒と熱交換を行った温水を室内ユニットに循環させて暖房運転を行い、また、水冷媒熱交換器で冷媒と熱交換を行った温水で貯湯タンク内部に貯留された水を加熱する給湯運転(以降、沸き上げ運転と記載)を行うヒートポンプ式暖房給湯装置を例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. As an embodiment, the present invention has an indoor unit that is a heating terminal and a hot water storage tank that is a hot water supply terminal in the present invention, and circulates hot water that has exchanged heat with refrigerant in a water-refrigerant heat exchanger to the indoor unit for heating operation. An example of a heat pump heating and hot water supply apparatus that performs hot water supply operation (hereinafter referred to as boiling operation) that heats the water stored in the hot water storage tank with hot water that has been exchanged with the refrigerant in the water refrigerant heat exchanger. Will be described. The present invention is not limited to the following embodiments, and can be variously modified without departing from the gist of the present invention.

図1は、本発明によるヒートポンプ式暖房給湯装置の構成を示している。このヒートポンプ式暖房給湯装置100は、能力可変型の圧縮機1、四方弁2、冷媒と水との熱交換を行う水冷媒熱交換器3、膨張弁4、熱源側熱交換器5、アキュムレータ6を順に冷媒配管11で接続した冷媒回路10を有しており、四方弁2を切り換えることによって冷媒の循環方向を切り換えることができるようになっている。   FIG. 1 shows a configuration of a heat pump type heating and hot water supply apparatus according to the present invention. This heat pump type heating hot water supply apparatus 100 includes a variable capacity compressor 1, a four-way valve 2, a water refrigerant heat exchanger 3 that performs heat exchange between refrigerant and water, an expansion valve 4, a heat source side heat exchanger 5, and an accumulator 6. The refrigerant circuit 10 is connected by the refrigerant pipe 11 in order, and the circulation direction of the refrigerant can be switched by switching the four-way valve 2.

この冷媒回路10において、圧縮機1の冷媒吐出口付近の冷媒配管11には、圧縮機1から吐出された冷媒の温度を検出するための吐出温度センサ51が備えられている。また、水冷媒熱交換器3と膨張弁4との間の冷媒配管11には、水冷媒熱交換器3が凝縮器として機能しているときに水冷媒熱交換器3から流出する冷媒の温度を、あるいは、水冷媒熱交換器3が蒸発器として機能しているときに水冷媒熱交換器3に流入する冷媒の温度を、各々検出する冷媒温度センサ53が備えられている。また、膨張弁4と熱源側熱交換器5との間の冷媒配管11には、熱源側熱交換器5が蒸発器として機能しているときに熱源側熱交換器5に流入する冷媒の温度を、あるいは、熱源側熱交換器5が凝縮器として機能しているときに熱源側熱交換器5から流出する冷媒の温度を、各々検出する熱交温度センサ54が備えられている。さらには、圧縮機1の吐出側(四方弁2と水冷媒熱交換器3との間)の冷媒配管11には、圧力センサ50が備えられている。また、熱源側熱交換器5近傍には、外気温度センサ52が設けられている。   In this refrigerant circuit 10, a refrigerant pipe 11 near the refrigerant outlet of the compressor 1 is provided with a discharge temperature sensor 51 for detecting the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 1. Further, the refrigerant pipe 11 between the water refrigerant heat exchanger 3 and the expansion valve 4 has a temperature of the refrigerant flowing out of the water refrigerant heat exchanger 3 when the water refrigerant heat exchanger 3 functions as a condenser. Or a refrigerant temperature sensor 53 for detecting the temperature of the refrigerant flowing into the water refrigerant heat exchanger 3 when the water refrigerant heat exchanger 3 functions as an evaporator. The refrigerant pipe 11 between the expansion valve 4 and the heat source side heat exchanger 5 has a temperature of the refrigerant flowing into the heat source side heat exchanger 5 when the heat source side heat exchanger 5 functions as an evaporator. Or a heat exchange temperature sensor 54 for detecting the temperature of the refrigerant flowing out of the heat source side heat exchanger 5 when the heat source side heat exchanger 5 functions as a condenser. Furthermore, a pressure sensor 50 is provided in the refrigerant pipe 11 on the discharge side of the compressor 1 (between the four-way valve 2 and the water refrigerant heat exchanger 3). In addition, an outside air temperature sensor 52 is provided in the vicinity of the heat source side heat exchanger 5.

熱源側熱交換器5の近傍には、ヒートポンプ式暖房給湯装置100の図示しない筺体内部に外気を取り込んで熱源側熱交換器5に外気を流通させるファン7が配置されている。ファン7は、図示しない回転数を可変できるモータの出力軸(回転軸)に取り付けられている。また、膨張弁4は、ステッピングモータを用いて弁の開度をパルス制御可能としたものである。   In the vicinity of the heat source side heat exchanger 5, a fan 7 is disposed that takes outside air into a housing (not shown) of the heat pump heating and hot water supply apparatus 100 and distributes the outside air to the heat source side heat exchanger 5. The fan 7 is attached to an output shaft (rotary shaft) of a motor that can vary the rotational speed (not shown). Further, the expansion valve 4 uses a stepping motor to enable pulse control of the opening degree of the valve.

水冷媒熱交換器3には、冷媒配管11と給湯配管12aとが接続されている。図1に示すように、給湯配管12aの一端は三方弁31に接続されており、この三方弁31には室内ユニット側配管12cの一端と貯湯タンク側配管12bの一端とが各々接続されている。また、給湯配管12aの他端には、室内ユニット側配管12cの他端と貯湯タンク側配管12bの他端とが接続されている。尚、図1において、給湯配管12aと貯湯タンク側配管12bと室内ユニット側配管12cとの接続部を接続点13としている。室内ユニット側配管12cには、床暖房装置やラジエター等の室内ユニット40が設けられており、また、貯湯タンク側配管12bには、貯湯タンク70が設けられている。   A refrigerant pipe 11 and a hot water supply pipe 12a are connected to the water-refrigerant heat exchanger 3. As shown in FIG. 1, one end of the hot water supply pipe 12a is connected to a three-way valve 31, and one end of an indoor unit side pipe 12c and one end of a hot water storage tank side pipe 12b are connected to the three-way valve 31, respectively. . Further, the other end of the indoor unit side pipe 12c and the other end of the hot water storage tank side pipe 12b are connected to the other end of the hot water supply pipe 12a. In FIG. 1, a connection point of a hot water supply pipe 12 a, a hot water storage tank side pipe 12 b, and an indoor unit side pipe 12 c is a connection point 13. The indoor unit side pipe 12c is provided with an indoor unit 40 such as a floor heating device or a radiator, and the hot water storage tank side pipe 12b is provided with a hot water storage tank 70.

貯湯タンク70内部の下方には、スパイラル形状に形成された熱交換部71が備えられている。熱交換部71の両端は貯湯タンク側配管12bに接続されており、貯湯タンク側配管12bを流れる温水が熱交換部71に流れるようになっている。貯湯タンク70の上部には、貯湯タンク70内部に貯留されている温水を浴槽や洗面台蛇口等に供給するための給湯口73が備えられている。また、貯湯タンク70の下部には、貯湯タンク70内部に水を供給するための入水口72が備えられており、入水口72には図示しない水道管が直結されている。   A heat exchanging portion 71 formed in a spiral shape is provided below the hot water storage tank 70. Both ends of the heat exchanging part 71 are connected to the hot water tank side pipe 12b, and hot water flowing through the hot water tank side pipe 12b flows to the heat exchanging part 71. A hot water supply port 73 for supplying hot water stored in the hot water storage tank 70 to a bathtub, a washbasin faucet or the like is provided at the upper part of the hot water storage tank 70. In addition, a water inlet 72 for supplying water to the hot water storage tank 70 is provided below the hot water storage tank 70, and a water pipe (not shown) is directly connected to the water inlet 72.

接続点13と水冷媒熱交換器3との間には、能力可変型の循環ポンプ30が設けられている。循環ポンプ30を駆動することにより、水冷媒熱交換器3で冷媒と熱交換された水が、図1に示す矢印90の方向に循環する。尚、水冷媒熱交換器3から流出した水は、三方弁31の切り換えに応じて室内ユニット側配管12cに流れて室内ユニット40に流入する、あるいは、貯湯タンク側配管12bに流れて貯湯タンク70に流入する。そして、室内ユニット40や貯湯タンク70から流出した水は、接続点13を介して水冷媒熱交換器3に流入する。   Between the connection point 13 and the water-refrigerant heat exchanger 3, a variable capacity circulation pump 30 is provided. By driving the circulation pump 30, the water heat-exchanged with the refrigerant in the water-refrigerant heat exchanger 3 circulates in the direction of the arrow 90 shown in FIG. The water flowing out of the water-refrigerant heat exchanger 3 flows into the indoor unit side pipe 12c and flows into the indoor unit 40 according to the switching of the three-way valve 31, or flows into the hot water tank side pipe 12b and flows into the hot water storage tank 70. Flow into. And the water which flowed out from the indoor unit 40 or the hot water storage tank 70 flows into the water-refrigerant heat exchanger 3 through the connection point 13.

以上説明したように、水冷媒熱交換器3と循環ポンプ30と室内ユニット40と貯湯タンク70とが給湯配管12aと貯湯タンク側配管12bと室内ユニット側配管12cとで接続されて、ヒートポンプ式暖房給湯装置100の給湯回路12を構成している。   As described above, the water-refrigerant heat exchanger 3, the circulation pump 30, the indoor unit 40, and the hot water storage tank 70 are connected to each other by the hot water supply pipe 12a, the hot water storage tank side pipe 12b, and the indoor unit side pipe 12c. A hot water supply circuit 12 of the hot water supply apparatus 100 is configured.

給湯配管12aにおける水冷媒熱交換器3の水の入口側には、水冷媒熱交換器3に流入する水の温度である戻り温度を検出する戻り温度センサ56が備えられている。また、給湯配管12における水冷媒熱交換器3の水の出口側には、水冷媒熱交換器3から流出する水の温度である往き温度を検出する往き温度検出手段である往き温度センサ57が備えられている。また、貯湯タンク70内部の上下方向の略中央部には、貯湯タンク70内部に滞留する温水の温度を検出する貯湯タンク温度センサ58が備えられている。   A return temperature sensor 56 that detects a return temperature that is the temperature of the water flowing into the water refrigerant heat exchanger 3 is provided on the water inlet side of the water refrigerant heat exchanger 3 in the hot water supply pipe 12a. Further, a forward temperature sensor 57 serving as a forward temperature detecting means for detecting a forward temperature, which is a temperature of water flowing out of the water / refrigerant heat exchanger 3, is provided on the water outlet side of the water / refrigerant heat exchanger 3 in the hot water supply pipe 12. Is provided. Further, a hot water storage tank temperature sensor 58 for detecting the temperature of the hot water staying in the hot water storage tank 70 is provided at a substantially central portion in the vertical direction inside the hot water storage tank 70.

以上説明した構成の他に、ヒートポンプ式暖房給湯装置100は制御手段60を有している。制御手段60は、各温度センサで検出した温度や圧力センサ50で検出した冷媒圧力を取り込み、あるいは、図示しないリモコン等による使用者からの運転要求を取り込み、これらに応じて圧縮機1やファン7や循環ポンプ30の駆動制御、四方弁2の切り換え制御、膨張弁4の開度制御や三方弁31の切り換え制御等といった、ヒートポンプ式暖房給湯装置100の運転に関わる様々な制御を行う。尚、図示は省略するが、制御手段60は、時間を計測するタイマー部や、各種センサで検出した値やヒートポンプ式暖房給湯装置100の制御プログラム等を記憶する記憶部を有している。   In addition to the configuration described above, the heat pump type heating and hot water supply apparatus 100 has a control means 60. The control means 60 takes in the temperature detected by each temperature sensor and the refrigerant pressure detected by the pressure sensor 50, or takes in an operation request from a user by a remote controller (not shown), and the compressor 1 and the fan 7 according to these. Various controls relating to the operation of the heat pump heating / hot water supply device 100 such as drive control of the circulation pump 30, switching control of the four-way valve 2, opening control of the expansion valve 4, switching control of the three-way valve 31, and the like are performed. In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the control means 60 has a memory | storage part which memorize | stores the timer part which measures time, the value detected with various sensors, the control program of the heat pump type heating hot-water supply apparatus 100, etc.

次に、本発明のヒートポンプ式暖房給湯装置100における、冷媒回路10および給湯回路12の動作について説明する。尚、以下の説明では、ヒートポンプ式暖房給湯装置100の冷媒回路10が暖房サイクルとして運転する場合であって、室内ユニット40を駆動して暖房運転を行う場合と、貯湯タンク70に貯留されている水を所定温度に加熱する沸き上げ運転を行う場合とを例に挙げて説明する。   Next, operation | movement of the refrigerant circuit 10 and the hot water supply circuit 12 in the heat pump type heating hot water supply apparatus 100 of this invention is demonstrated. In the following description, the refrigerant circuit 10 of the heat pump type heating and hot water supply apparatus 100 is operated as a heating cycle, and the indoor unit 40 is driven to perform the heating operation, and the hot water storage tank 70 stores the refrigerant. A case where a boiling operation for heating water to a predetermined temperature is performed will be described as an example.

まず、暖房運転を行う場合について説明する。使用者が室内ユニット40のリモコン等を操作してスイッチをオンし、暖房運転開始を指示すると、制御手段60は、循環ポンプ30を所定の回転数で起動するとともに、室内ユニット側配管12cに温水が流れるように三方弁31を切り換える。これにより、水冷媒熱交換器3と室内ユニット40との間で温水が循環する。   First, the case where a heating operation is performed will be described. When the user operates the remote control or the like of the indoor unit 40 to turn on the switch and instruct to start the heating operation, the control means 60 starts the circulation pump 30 at a predetermined number of revolutions and supplies hot water to the indoor unit side pipe 12c. The three-way valve 31 is switched so that flows. Thereby, warm water circulates between the water refrigerant heat exchanger 3 and the indoor unit 40.

また、制御手段60は、冷媒回路10が暖房サイクルとなるように四方弁2を切り換える。具体的には、制御手段60は、圧縮機1の吐出側と水冷媒熱交換器3とが接続されるよう、また、圧縮機1の吸入側と熱源側熱交換器5とが接続されるよう、四方弁2を切り換える。これにより、水冷媒熱交換器3が凝縮器として機能し、また、熱源側熱交換器5が蒸発器として機能する。   Moreover, the control means 60 switches the four-way valve 2 so that the refrigerant circuit 10 becomes a heating cycle. Specifically, the control means 60 is connected so that the discharge side of the compressor 1 and the water refrigerant heat exchanger 3 are connected, and the suction side of the compressor 1 and the heat source side heat exchanger 5 are connected. The four-way valve 2 is switched as described above. Thereby, the water refrigerant heat exchanger 3 functions as a condenser, and the heat source side heat exchanger 5 functions as an evaporator.

次に、制御手段60は、圧縮機1およびファン7を起動してヒートポンプ式暖房給湯装置100の暖房運転を開始する。制御手段60は、往き温度センサ57で検出された往き温度、つまり、水冷媒熱交換器3で加熱された水の温度が、使用者が設定した暖房運転の設定温度に対応する水温(以降、目標往き温度と記載)となるように圧縮機1を制御する。具体的には、制御手段60は、往き温度センサ57で検出された往き温度と目標往き温度との温度差を求め、記憶部に予め記憶されている温度差と圧縮機1の回転数とを関係付けたテーブルを参照して圧縮機1の回転数を決定し、この回転数で圧縮機1を駆動する。   Next, the control means 60 starts the compressor 1 and the fan 7, and starts the heating operation of the heat pump type heating hot water supply apparatus 100. The controller 60 detects the water temperature (hereinafter, the temperature of water heated by the water / refrigerant heat exchanger 3 corresponds to the set temperature of the heating operation set by the user, that is, the forward temperature detected by the forward temperature sensor 57. The compressor 1 is controlled so as to be the target going-out temperature. Specifically, the control means 60 obtains the temperature difference between the forward temperature detected by the forward temperature sensor 57 and the target forward temperature, and calculates the temperature difference stored in advance in the storage unit and the rotation speed of the compressor 1. The rotational speed of the compressor 1 is determined with reference to the associated table, and the compressor 1 is driven at this rotational speed.

図1の矢印80に示すように、圧縮機1から吐出された冷媒は四方弁2を通過し、水冷媒熱交換器3で水と熱交換して凝縮し、さらに膨張弁4で減圧されて熱源側熱交換器5で外気と熱交換して蒸発し、圧縮機1に吸入されて再び圧縮機1で圧縮される過程を繰り返す。   As indicated by an arrow 80 in FIG. 1, the refrigerant discharged from the compressor 1 passes through the four-way valve 2, condenses by exchanging heat with water in the water refrigerant heat exchanger 3, and further decompressed by the expansion valve 4. The heat source side heat exchanger 5 exchanges heat with the outside air to evaporate, repeats the process of being sucked into the compressor 1 and compressed by the compressor 1 again.

一方、水冷媒熱交換器3で冷媒と熱交換を行って加熱された温水は、循環ポンプ30の駆動によって給湯配管12aに流出し、三方弁31を介して室内ユニット側配管12cを流れて室内ユニット40に流入する。室内ユニット40が設置されている部屋は、室内ユニット40を流れる温水の放熱によって暖房される。室内ユニット40から流出した温水は、接続点13、循環ポンプ30を介して水冷媒熱交換器3に流入し、再び冷媒と熱交換を行って加熱される。   On the other hand, the hot water heated by exchanging heat with the refrigerant in the water / refrigerant heat exchanger 3 flows out to the hot water supply pipe 12a by driving of the circulation pump 30, flows through the indoor unit side pipe 12c via the three-way valve 31, and flows indoors. It flows into the unit 40. The room in which the indoor unit 40 is installed is heated by the heat radiation of the hot water flowing through the indoor unit 40. Hot water that has flowed out of the indoor unit 40 flows into the water-refrigerant heat exchanger 3 via the connection point 13 and the circulation pump 30, and is heated by exchanging heat with the refrigerant again.

次に、沸き上げ運転を行う場合について説明する。暖房運転では、制御手段60は、往き温度センサ57で検出された往き温度が、使用者が設定した暖房運転の設定温度に対応する目標往き温度となるように圧縮機1の駆動制御を行うが、沸き上げ運転では、往き温度センサ57で検出された往き温度が、後述する貯湯タンク70に貯留されている水温の目標値である沸き上げ温度に対応する目標往き温度となるように圧縮機1を制御する。尚、沸き上げ運転時の冷媒回路10の制御については、上述した暖房運転時と同じであるため、以下で詳細な説明は省略する。   Next, the case where the boiling operation is performed will be described. In the heating operation, the control unit 60 performs drive control of the compressor 1 so that the forward temperature detected by the forward temperature sensor 57 becomes the target forward temperature corresponding to the set temperature of the heating operation set by the user. In the boiling operation, the compressor 1 is set so that the forward temperature detected by the forward temperature sensor 57 becomes the target forward temperature corresponding to the boiling temperature that is a target value of the water temperature stored in the hot water storage tank 70 described later. To control. In addition, since control of the refrigerant circuit 10 during the boiling operation is the same as that during the heating operation described above, a detailed description thereof will be omitted below.

貯湯タンク70に貯留されている温水は、給湯口73から流出することによって減少する。入水口72には前述したように水道管が直結されているので、水道水の水圧によって貯湯タンク70には、減少した分だけ入水口72から水が供給される。これにより、貯湯タンク70に貯留されている温水の温度は低下する。   The hot water stored in the hot water storage tank 70 decreases by flowing out from the hot water supply port 73. Since the water pipe is directly connected to the water inlet 72 as described above, water is supplied from the water inlet 72 to the hot water storage tank 70 by a reduced amount due to the water pressure of the tap water. Thereby, the temperature of the hot water stored in the hot water storage tank 70 is lowered.

制御手段60は、貯湯タンク70に貯留されている温水の温度として、貯湯タンク温度センサ58で検出した貯湯タンク温度を常時監視しており、取り込んだ貯湯タンク温度が、沸き上げ温度から予め定められた所定温度(例えば、5℃)低い温度である沸き上げ開始温度以下となれば、貯湯タンク70に貯留されている温水の温度を沸き上げ温度とするために沸き上げ運転を開始する。   The control means 60 constantly monitors the hot water storage tank temperature detected by the hot water storage tank temperature sensor 58 as the temperature of the hot water stored in the hot water storage tank 70, and the hot water storage tank temperature taken in is determined in advance from the boiling temperature. If the temperature is equal to or lower than the boiling start temperature that is a predetermined temperature (for example, 5 ° C.), the boiling operation is started to set the temperature of the hot water stored in the hot water storage tank 70 to the boiling temperature.

制御手段60は、循環ポンプ30を所定回転数で起動するとともに、貯湯タンク側配管12bに水が流れるように三方弁31を切り換える。これにより、水冷媒熱交換器3と貯湯タンク70との間で温水が循環する。水冷媒熱交換器3で冷媒と熱交換を行って加熱された温水は、循環ポンプ30の運転によって水冷媒熱交換器3から給湯配管12aに流出し、三方弁31を介して貯湯タンク側配管12bを流れて貯湯タンク70内部に配置されている熱交換部71に流入する。貯湯タンク70に貯留されている水は、熱交換部71を流れる温水によって加熱される。熱交換部71から流出した温水は、接続点13、循環ポンプ30を介して水冷媒熱交換器3に流入し、再び冷媒と熱交換を行って加熱される。   The control means 60 starts the circulation pump 30 at a predetermined number of revolutions and switches the three-way valve 31 so that water flows through the hot water storage tank side pipe 12b. Thereby, hot water circulates between the water-refrigerant heat exchanger 3 and the hot water storage tank 70. Hot water heated by exchanging heat with the refrigerant in the water / refrigerant heat exchanger 3 flows out of the water / refrigerant heat exchanger 3 to the hot water supply pipe 12a by the operation of the circulation pump 30, and is connected to the hot water tank side pipe through the three-way valve 31. It flows through 12b and flows into the heat exchanging portion 71 disposed in the hot water storage tank 70. The water stored in the hot water storage tank 70 is heated by the hot water flowing through the heat exchange unit 71. The hot water flowing out from the heat exchanging unit 71 flows into the water / refrigerant heat exchanger 3 through the connection point 13 and the circulation pump 30, and is again heated by exchanging heat with the refrigerant.

尚、冷媒回路10を冷房サイクルとしてヒートポンプ式暖房給湯装置100を運転するときは、圧縮機1から吐出された冷媒は、四方弁2、熱源側熱交換器5、膨張弁4、水冷媒熱交換器3と順に流れて再び四方弁2に流入し、アキュムレータ6を介して圧縮機1に吸入される、というように、暖房サイクルとして運転したとき(矢印80の方向)と逆方向に流れるが、図1においてこの場合の冷媒流れ方向の記載は省略している。   When the heat pump type hot water supply apparatus 100 is operated with the refrigerant circuit 10 as a cooling cycle, the refrigerant discharged from the compressor 1 is the four-way valve 2, the heat source side heat exchanger 5, the expansion valve 4, and the water refrigerant heat exchange. It flows in the direction of the vessel 3 and flows into the four-way valve 2 again, and is sucked into the compressor 1 through the accumulator 6, so that it flows in the opposite direction as when operating as a heating cycle (in the direction of arrow 80), In FIG. 1, the description of the refrigerant flow direction in this case is omitted.

上述したように、ヒートポンプ式暖房給湯装置100が暖房運転や沸き上げ運転を行うときは、往き温度センサ57で検出された往き温度(以降、往き温度Tgと記載)が目標温度(以降、目標往き温度Ttと記載)となるように、圧縮機1の回転数が制御されるが、ヒートポンプ式暖房給湯装置100のCOPは、圧縮機1の回転数によりその値が変化する。この、圧縮機1の回転数とCOPとの関係について、図2を用いて詳細に説明する。   As described above, when the heat pump heating / hot water supply apparatus 100 performs the heating operation or the heating operation, the forward temperature (hereinafter referred to as the forward temperature Tg) detected by the forward temperature sensor 57 is the target temperature (hereinafter, the target forward). The rotation speed of the compressor 1 is controlled so that the temperature becomes Tt), but the value of the COP of the heat pump heating / hot water supply apparatus 100 varies depending on the rotation speed of the compressor 1. The relationship between the rotation speed of the compressor 1 and the COP will be described in detail with reference to FIG.

図2は、圧縮機1の回転数(以降、圧縮機回転数Rと記載)とCOPとの関係を示す図であり、縦軸はCOPの値を示し、横軸は圧縮機回転数R(単位:rps)を示している。そして、図2では、外気温度をToとし、異なる外気温度To1とTo2(To1>To2)であるときの、それぞれの圧縮機回転数RとCOPとの関係を一例として図示している。   FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the rotational speed of the compressor 1 (hereinafter referred to as “compressor rotational speed R”) and the COP. The vertical axis represents the COP value, and the horizontal axis represents the compressor rotational speed R ( (Unit: rps). In FIG. 2, the relationship between the compressor rotational speed R and the COP when the outside air temperature is To and the different outside air temperatures To1 and To2 (To1> To2) is illustrated as an example.

ヒートポンプ式暖房給湯装置100が暖房運転や沸き上げ運転を行い、往き温度Tgが目標往き温度Ttに到達すると、往き温度Tgが目標往き温度Ttに対し所定の範囲となるよう、圧縮機1の回転数が制御される。例えば、目標往き温度Ttが40℃である場合、往き温度Tgが38℃(以降、下限温度Tt2と記載)以上42℃(以降、上限温度Tt1と記載)未満となるように、圧縮機1の回転数が制御される。   When the heat pump heating / hot water supply apparatus 100 performs a heating operation or a boiling operation and the forward temperature Tg reaches the target forward temperature Tt, the rotation of the compressor 1 is performed so that the forward temperature Tg falls within a predetermined range with respect to the target forward temperature Tt. The number is controlled. For example, when the target going temperature Tt is 40 ° C., the going temperature Tg is 38 ° C. (hereinafter referred to as the lower limit temperature Tt 2) or more and less than 42 ° C. (hereinafter referred to as the upper limit temperature Tt 1). The rotation speed is controlled.

往き温度Tgが目標往き温度Tt付近の温度となれば、室内ユニット40が設置された部屋の温度や貯湯タンク70内の水温が、各々の設定温度に近い温度となっているため、水冷媒熱交換器3から流出して室内ユニット40や貯湯タンク70で流入する温水の放熱量は少なくなる。水冷媒熱交換器3から流出する温水の放熱量が少なくなれば、往き温度Tgが目標往き温度Tt付近の温度で安定するので、水冷媒熱交換器3における凝縮温度がほとんど変化しなくなる。つまり、冷媒回路10における4つの過程(圧縮過程/凝縮過程/膨張過程/蒸発過程)のうち、圧縮過程を除いた3つの過程の効率はほとんど変化しない。   If the going-out temperature Tg becomes a temperature near the target going-out temperature Tt, the temperature of the room in which the indoor unit 40 is installed and the water temperature in the hot water storage tank 70 are close to the respective set temperatures. The amount of heat dissipated from the hot water flowing out of the exchanger 3 and flowing into the indoor unit 40 or the hot water storage tank 70 is reduced. If the amount of heat released from the water-refrigerant heat exchanger 3 is reduced, the outgoing temperature Tg is stabilized at a temperature near the target outgoing temperature Tt, so that the condensation temperature in the water-refrigerant heat exchanger 3 hardly changes. That is, among the four processes (compression process / condensation process / expansion process / evaporation process) in the refrigerant circuit 10, the efficiency of the three processes excluding the compression process hardly changes.

一方、圧縮機1の運転効率は、圧縮機1の種類や外気温度Toにより異なるが、最適回転数Rmのときの運転効率が最大となるように設計されており、最適回転数Rmよりも回転数が上昇あるいは低下すると、圧縮機1の運転効率は悪化する。つまり、上述した冷媒回路10における4つの過程(圧縮過程/凝縮過程/膨張過程/蒸発過程)のうちの圧縮過程の効率が悪化する。これは、圧縮機1に搭載されているモータの運転効率特性によるものである。従って、ヒートポンプ式暖房給湯装置100の冷媒回路10における効率は、水冷媒熱交換器3における凝縮温度がほとんど変化しない場合、圧縮機1の運転効率に大きく左右され、圧縮機回転数Rが最適回転数Rmであるときに冷媒回路10の効率が最大となり、圧縮機回転数Rが最適回転数Rmより上昇あるいは低下すると、冷媒回路10の効率が悪化する。   On the other hand, the operating efficiency of the compressor 1 varies depending on the type of the compressor 1 and the outside air temperature To, but it is designed so that the operating efficiency at the optimum rotation speed Rm is maximized, and the rotation efficiency is higher than the optimum rotation speed Rm. When the number increases or decreases, the operating efficiency of the compressor 1 deteriorates. That is, the efficiency of the compression process among the four processes (compression process / condensation process / expansion process / evaporation process) in the refrigerant circuit 10 described above deteriorates. This is due to the operating efficiency characteristics of the motor mounted on the compressor 1. Therefore, the efficiency in the refrigerant circuit 10 of the heat pump type hot water supply apparatus 100 is greatly influenced by the operation efficiency of the compressor 1 when the condensation temperature in the water refrigerant heat exchanger 3 hardly changes, and the compressor rotational speed R is optimal. When the number is Rm, the efficiency of the refrigerant circuit 10 is maximized, and when the compressor rotational speed R rises or falls below the optimum rotational speed Rm, the efficiency of the refrigerant circuit 10 deteriorates.

上述した往き温度Tgが上限温度Tt1と下限温度Tt2との間の温度となるように制御しているときに、往き温度Tgが上限温度Tt1以上の温度となっている場合は、圧縮機回転数Rを低下させて往き温度Tgを目標往き温度Ttまで低下させる必要がある。このとき、圧縮機回転数Rを最適回転数Rm以下に低下させると、冷媒回路10の効率は悪化するので、ヒートポンプ式暖房給湯装置100のCOPが悪化する。   When the forward temperature Tg is controlled to be a temperature between the upper limit temperature Tt1 and the lower limit temperature Tt2, and the forward temperature Tg is equal to or higher than the upper limit temperature Tt1, It is necessary to lower R and reduce the going temperature Tg to the target going temperature Tt. At this time, if the compressor rotational speed R is decreased to the optimum rotational speed Rm or less, the efficiency of the refrigerant circuit 10 is deteriorated, so that the COP of the heat pump heating / hot water supply apparatus 100 is deteriorated.

以上のことから、図2に示すように、各外気温度To1、To2において、COPが最高値となる圧縮機回転数R、つまり、圧縮機1の運転効率が最大となる最適回転数Rmが存在し、外気温度To1のとき、最適回転数Rm1でCOPが最高値C1となり、外気温度To2のとき、最適回転数Rm2でCOPが最高値C2となる。ここで、Rm1<Rm2、C1>C2であり、外気温度Toが高いほど、低い圧縮機回転数Rで高いCOPとなる。そして、各外気温度To1、To2におけるCOPは、圧縮機回転数Rが各々最適回転数Rm1、Rm2より低下してもCOPが悪化する。   From the above, as shown in FIG. 2, at each outside air temperature To1, To2, there is a compressor speed R at which the COP becomes the maximum value, that is, an optimum speed Rm at which the operating efficiency of the compressor 1 is maximized. When the outside air temperature is To1, the COP becomes the maximum value C1 at the optimum rotational speed Rm1, and when the outside air temperature is To2, the COP becomes the maximum value C2 at the optimum rotational speed Rm2. Here, Rm1 <Rm2, C1> C2, and the higher the outside air temperature To, the higher the COP at the lower compressor speed R. The COP at each of the outside air temperatures To1 and To2 deteriorates even when the compressor rotational speed R is lower than the optimal rotational speeds Rm1 and Rm2.

以上述べた問題点を解決するために、往き温度Tgを低下させるために圧縮機回転数Rを低下させているとき、圧縮機回転数Rが最適回転数Rmより所定の割合低い圧縮機回転数(以降、下限回転数Rdと記載)となれば、往き温度Tgが上限温度Tt1より高いか否かを判断し、往き温度Tgが上限温度Tt1より高くなければ圧縮機1を下限回転数Rdで運転し続け、往き温度Tgが上限温度Tt1より高ければ圧縮機1を停止する。   In order to solve the problems described above, when the compressor rotational speed R is decreased in order to decrease the going temperature Tg, the compressor rotational speed R is lower by a predetermined percentage than the optimum rotational speed Rm. (Hereinafter referred to as the lower limit rotational speed Rd), it is determined whether or not the forward temperature Tg is higher than the upper limit temperature Tt1, and if the forward temperature Tg is not higher than the upper limit temperature Tt1, the compressor 1 is set at the lower limit rotational speed Rd. The compressor 1 is stopped if the operation continues and the forward temperature Tg is higher than the upper limit temperature Tt1.

例えば、図2に示すように、各外気温度To1、To2において、圧縮機回転数Rを低下させて最適回転数Rm1、Rm2より10%低い下限回転数Rd1、Rd2となれば(図2の点P1および点P2となれば)、往き温度Tgが上限温度Tt1より高いか否かを判断し、往き温度Tgが上限温度Tt1より高くなければ圧縮機1を下限回転数Rd1、Rd2で運転し続け、往き温度Tgが上限温度Tt1より高ければ圧縮機1を停止する。   For example, as shown in FIG. 2, if the compressor rotational speed R is decreased to the lower limit rotational speeds Rd1 and Rd2 that are 10% lower than the optimal rotational speeds Rm1 and Rm2 at the respective outside air temperatures To1 and To2 (points in FIG. 2). If the forward temperature Tg is higher than the upper limit temperature Tt1, it is determined whether or not the forward temperature Tg is higher than the upper limit temperature Tt1, and the compressor 1 is continuously operated at the lower limit rotational speeds Rd1 and Rd2. If the forward temperature Tg is higher than the upper limit temperature Tt1, the compressor 1 is stopped.

これにより、往き温度Tgを低下させて上限温度Tt1と下限温度Tt2の間の温度にしつつ、圧縮機回転数Rの回転数低下に起因するヒートポンプ式暖房給湯装置100のCOPの悪化を抑制できる。尚、圧縮機1を停止している間は、水冷媒熱交換器3で水の加熱が行われないが、水の熱容量が大きいことから室内ユニット40や貯湯タンク70において急激に水温が低下することがない。よって、本発明を実施しても、使用者に不快感を与えることがない。   Thereby, the deterioration of COP of the heat pump type heating hot water supply apparatus 100 resulting from the rotation speed reduction of the compressor rotation speed R can be suppressed while lowering the going temperature Tg to a temperature between the upper limit temperature Tt1 and the lower limit temperature Tt2. While the compressor 1 is stopped, the water / refrigerant heat exchanger 3 does not heat water, but the water temperature rapidly decreases in the indoor unit 40 and the hot water storage tank 70 due to the large heat capacity of water. There is nothing. Therefore, even if this invention is implemented, a user does not feel uncomfortable.

制御手段60が、上述した往き温度Tgを上限温度Tt1と下限温度Tt2の間の温度にするために圧縮機1を制御するときは、図3に示す圧縮機回転数テーブル200を用い、外気温度センサ52で検出した外気温度To(単位:℃)と目標往き温度Ttとに応じた下限回転数Rdを抽出している。そして、制御手段60は、圧縮機回転数Rを低下させているときに下限回転数Rdとなれば、往き温度Tgが上限温度Tt1より高いか否かを判断し、往き温度Tgが上限温度Tt1より高くなければ圧縮機1を下限回転数Rdで運転し続け、往き温度Tgが上限温度Tt1より高ければ圧縮機1を停止する。尚、圧縮機1を停止したことによって往き温度Tgが低下して下限温度Tt2以下となれば、制御手段60は、圧縮機1を下限回転数Rdで再起動する。   When the control means 60 controls the compressor 1 in order to set the above-described forward temperature Tg to a temperature between the upper limit temperature Tt1 and the lower limit temperature Tt2, the outside air temperature is used using the compressor rotation speed table 200 shown in FIG. A lower limit rotational speed Rd corresponding to the outside air temperature To (unit: ° C.) detected by the sensor 52 and the target going temperature Tt is extracted. Then, the control means 60 determines whether or not the forward temperature Tg is higher than the upper limit temperature Tt1 if the lower limit rotational speed Rd is reached when the compressor rotational speed R is being decreased, and the forward temperature Tg is determined to be the upper limit temperature Tt1. If it is not higher, the compressor 1 is continuously operated at the lower limit rotational speed Rd, and if the forward temperature Tg is higher than the upper limit temperature Tt1, the compressor 1 is stopped. In addition, if the going-out temperature Tg falls and becomes lower than lower limit temperature Tt2 by having stopped the compressor 1, the control means 60 will restart the compressor 1 with the minimum rotation speed Rd.

制御手段60の記憶部には、図3に示す圧縮機回転数テーブル200が記憶されている。この圧縮機回転数テーブル200は、予め実施された試験の結果等に基づいて作成し制御手段60に記憶されているものである。   The storage unit of the control means 60 stores a compressor rotation speed table 200 shown in FIG. The compressor rotation speed table 200 is created based on the results of tests performed in advance and is stored in the control means 60.

圧縮機回転数テーブル200は、外気温度Toと目標往き温度Ttとに応じて、COPが最高値となる最適回転数Rmと、最適回転数Rmから所定の割合(本実施形態では、10%)だけ低い下限回転数Rdが定められたものである。   The compressor rotation speed table 200 has an optimum rotation speed Rm at which the COP becomes the maximum value and a predetermined ratio from the optimum rotation speed Rm according to the outside air temperature To and the target going-out temperature Tt (in this embodiment, 10%). Thus, a lower limit rotational speed Rd is determined.

図3に示すように、外気温度Toは、5℃未満、5℃以上10℃未満、10℃以上、の3つの温度範囲に区分されている。また、外気温度Toの3つの温度範囲それぞれについて、目標往き温度Ttは、30℃未満、30℃以上40℃未満、40℃以上、の3つの温度範囲に区分されて割り当てられている。   As shown in FIG. 3, the outside air temperature To is divided into three temperature ranges of less than 5 ° C., 5 ° C. or more, less than 10 ° C., and 10 ° C. or more. Further, for each of the three temperature ranges of the outside air temperature To, the target forward temperature Tt is divided and assigned to three temperature ranges of less than 30 ° C., 30 ° C. or more and less than 40 ° C., and 40 ° C. or more.

例えば、外気温度Toが5℃未満のとき、目標往き温度Ttが30℃未満では最適回転数Rmが30rps、下限回転数Rdが27rps、と定められており、また、目標往き温度Ttが30℃以上40℃未満では最適回転数Rmが35rps、下限回転数Rdが32rps、と定められており、また、目標往き温度Ttが40℃以上では最適回転数Rmが40rps、下限回転数Rdが36rps、と定められている。つまりは、目標往き温度Ttが上昇するのにつれて、最適回転数Rmおよび下限回転数Rdが上昇するように定められている。   For example, when the outside air temperature To is less than 5 ° C., the optimum rotational speed Rm is set to 30 rps and the lower limit rotational speed Rd is set to 27 rps when the target forward temperature Tt is less than 30 ° C., and the target forward temperature Tt is 30 ° C. Above 40 ° C., the optimum rotational speed Rm is determined to be 35 rps and the lower limit rotational speed Rd is determined to be 32 rps. When the target forward temperature Tt is 40 ° C. or higher, the optimum rotational speed Rm is 40 rps, and the lower limit rotational speed Rd is 36 rps. It is stipulated. That is, it is determined that the optimum rotational speed Rm and the lower limit rotational speed Rd increase as the target forward temperature Tt increases.

また、目標往き温度Ttが40℃以上であるときの、外気温度Toの温度範囲違いの最適回転数Rmおよび下限回転数Rdを見ると、外気温度Toが5℃未満のときが、上述したように最適回転数Rmが40rps、下限回転数Rdが36rps、であるのに対し、外気温度Toが5℃以上10℃未満のときが、最適回転数Rmが35rps、下限回転数Rdが32rps、と定められ、外気温度Toが10℃以上のときが、最適回転数Rmが30rps、下限回転数Rdが27rps、と定められている。つまりは、外気温度Toが上昇するのにつれて、最適回転数Rmおよび下限回転数Rdが低下するように定められている。   Further, when the optimum rotational speed Rm and the lower limit rotational speed Rd of the temperature range difference of the outside air temperature To when the target going-out temperature Tt is 40 ° C. or higher, the case where the outside air temperature To is less than 5 ° C. is as described above. The optimum rotational speed Rm is 40 rps and the lower limit rotational speed Rd is 36 rps. On the other hand, when the outside air temperature To is 5 ° C. or higher and lower than 10 ° C., the optimal rotational speed Rm is 35 rps and the lower limit rotational speed Rd is 32 rps. When the outside air temperature To is 10 ° C. or higher, the optimum rotational speed Rm is 30 rps and the lower limit rotational speed Rd is 27 rps. That is, the optimum rotational speed Rm and the lower limit rotational speed Rd are determined to decrease as the outside air temperature To increases.

次に、図4を用いて、圧縮機回転数テーブル200を用いて圧縮機1を制御しているときに起こる問題と、この問題を解決する本発明の動作について説明する。図4は、圧縮機1の運転/停止と、往き温度Tgの変化とを表したタイミングチャートであり、(A)は、従来の制御を行った場合、(B)は本発明の制御を行った場合について、それぞれ示している。   Next, a problem that occurs when the compressor 1 is controlled using the compressor rotation speed table 200 and an operation of the present invention that solves this problem will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a timing chart showing the operation / stop of the compressor 1 and the change in the going temperature Tg. FIG. 4A shows the case where the conventional control is performed, and FIG. 4B shows the control of the present invention. Each case is shown.

従来は、図4(A)に示すように、圧縮機1を停止すれば往き温度Tgが低下し、時刻ts1で往き温度Tgが下限温度Tt2となれば圧縮機1を下限回転数Rdで再起動していた。このとき、外気温度Toが高い、室内ユニット40や貯湯タンク70から水冷媒熱交換器3への戻り温度が高い、等の理由により往き温度Tgが圧縮機1が時刻ts1で再起動してから短時間で上限温度Tt1まで上昇することがある(図4(A)の点Pu1)。   Conventionally, as shown in FIG. 4A, when the compressor 1 is stopped, the forward temperature Tg decreases, and when the forward temperature Tg becomes the lower limit temperature Tt2 at time ts1, the compressor 1 is restarted at the lower limit rotational speed Rd. It was running. At this time, since the outdoor temperature To is high, the return temperature Tg from the indoor unit 40 or the hot water storage tank 70 to the water / refrigerant heat exchanger 3 is high, etc. The temperature may rise to the upper limit temperature Tt1 in a short time (point Pu1 in FIG. 4A).

一方、圧縮機1の運転効率は、圧縮機回転数Rによる違いの他に、圧縮機1を駆動し続ける時間によっても異なってくる。具体的には、圧縮機1の運転時間が、圧縮機1に固有の継続運転時間(例えば、10分間。以降、圧縮機最低運転時間tcmと記載する)より短い場合は運転効率が悪化し、圧縮機最低運転時間tcmより長くなれば運転効率は向上する。   On the other hand, the operating efficiency of the compressor 1 varies depending on the time during which the compressor 1 is continuously driven, in addition to the difference depending on the compressor rotational speed R. Specifically, when the operation time of the compressor 1 is shorter than the continuous operation time unique to the compressor 1 (for example, 10 minutes, hereinafter referred to as the compressor minimum operation time tcm), the operation efficiency deteriorates. If it becomes longer than the minimum compressor operation time tcm, the operation efficiency is improved.

以上のことから、圧縮機1を下限回転数Rdで再起動した後は、圧縮機1を再起動してから圧縮機最低運転時間tcmが経過するまでの間は、圧縮機1を停止させずに運転し続けることが望ましい。しかし、図4(A)に示すように、圧縮機1を時刻ts1で再起動してから圧縮機最低運転時間tcmが経過する時刻te1までの間に、往き温度Tgが上限温度Tt1より高くなった場合は、往き温度Tgが上限温度Tt1より高くなった時刻(点Pu1)から圧縮機最低運転時間tcmが経過する時刻te1までの間、圧縮機1が運転し続けることになる。   From the above, after the compressor 1 is restarted at the lower limit rotational speed Rd, the compressor 1 is not stopped until the compressor minimum operation time tcm elapses after the compressor 1 is restarted. It is desirable to keep driving. However, as shown in FIG. 4A, the forward temperature Tg becomes higher than the upper limit temperature Tt1 between the restart of the compressor 1 at time ts1 and the time te1 when the compressor minimum operation time tcm elapses. In this case, the compressor 1 continues to operate from the time (point Pu1) when the going temperature Tg becomes higher than the upper limit temperature Tt1 to the time te1 when the compressor minimum operation time tcm elapses.

これにより、圧縮機最低運転時間tcmが経過して圧縮機1が停止したときの時刻te1での往き温度Tgが上限温度Tt1よりΔT1℃(超過温度ΔT1)高くなる。つまり、図4(A)に示す、点Pu1で往き温度Tgが上限温度Tt1となってから圧縮機1が停止する時刻te1までの間は、必要以上に水冷媒熱交換器3で温水を加熱していることになる。   As a result, the forward temperature Tg at time te1 when the compressor minimum operation time tcm has elapsed and the compressor 1 is stopped becomes higher by ΔT1 ° C. (excess temperature ΔT1) than the upper limit temperature Tt1. That is, as shown in FIG. 4A, at the point Pu1, the hot water is heated by the water / refrigerant heat exchanger 3 more than necessary until the time te1 at which the compressor 1 stops after the forward temperature Tg reaches the upper limit temperature Tt1. Will be.

また、時刻te1で圧縮機1を停止すれば往き温度Tgが低下し、時刻ts2で往き温度Tgが下限温度Tt2となって圧縮機1が下限回転数Rdで再起動されるが、前述した外気温度Toや戻り温度に変化がなければ、圧縮機1を再起動してから圧縮機最低運転時間tcmが経過するまでの間に再び往き温度Tgが点Pu2で上限温度Tt1を超え、圧縮機1が圧縮機最低運転時間tcm経過後の時刻te2で停止するまでの間に必要以上に水冷媒熱交換器3で温水を加熱していることになる。   Further, when the compressor 1 is stopped at the time te1, the forward temperature Tg decreases, and at the time ts2, the forward temperature Tg becomes the lower limit temperature Tt2, and the compressor 1 is restarted at the lower limit rotational speed Rd. If there is no change in the temperature To or the return temperature, the return temperature Tg again exceeds the upper limit temperature Tt1 at the point Pu2 between the restart of the compressor 1 and the elapse of the minimum compressor operation time tcm. However, the hot water is heated by the water / refrigerant heat exchanger 3 more than necessary until it stops at time te2 after the minimum compressor operating time tcm has elapsed.

以上説明したように、従来の制御を行った場合に、必要以上に水冷媒熱交換器3で温水を加熱している状態が続いてヒートポンプ式暖房給湯装置100のCOP向上の妨げとなる恐れがあった。また、図4(A)に示すように、従来の制御では往き温度Tgが上限温度Tt1以上となっている時間が長くなるので、往き温度Tgの時間平均値である平均往き温度Tgaが目標往き温度Ttより高くなる恐れがあり、過剰な暖房となって室温が上昇する、給湯温度が高くなる等といった使用者に不快感を与える制御となっている恐れがあった。   As described above, when conventional control is performed, the state in which hot water is heated by the water / refrigerant heat exchanger 3 more than necessary may continue to hinder the COP improvement of the heat pump heating / hot water supply apparatus 100. there were. Further, as shown in FIG. 4A, in the conventional control, the time during which the forward temperature Tg is equal to or higher than the upper limit temperature Tt1 becomes longer, so the average forward temperature Tga, which is the time average value of the forward temperature Tg, is the target forward. There is a possibility that the temperature becomes higher than the temperature Tt, and there is a fear that the control may be uncomfortable for the user, such as excessive heating resulting in an increase in the room temperature or an increase in the hot water supply temperature.

そこで、本発明のヒートポンプ式暖房給湯装置100では、圧縮機1を再起動してから圧縮機最低運転時間tcmが経過するまでの間に往き温度Tgが上限温度Tt1以上となった場合は、往き温度Tgが上限温度Tt1を超えてから圧縮機1を停止するまでの間に温水を加熱している熱量である過剰熱量Quを算出して求め、圧縮機1停止後に往き温度Tgが下限温度Tt2を下回った後、温水が低下している際に失う熱量である損失熱量Qdが先に算出した過剰熱量Quと同じ値となったタイミングで圧縮機1を再起動させる。   Therefore, in the heat pump type heating and hot water supply apparatus 100 of the present invention, when the going temperature Tg becomes equal to or higher than the upper limit temperature Tt1 after the compressor 1 is restarted until the compressor minimum operation time tcm elapses, An excess heat quantity Qu, which is the amount of heat that heats the hot water between the time when the temperature Tg exceeds the upper limit temperature Tt1 and the time when the compressor 1 is stopped, is calculated and obtained. After the compressor 1 stops, the forward temperature Tg becomes the lower limit temperature Tt2. After that, the compressor 1 is restarted at the timing when the loss heat quantity Qd, which is the heat quantity lost when the hot water is reduced, becomes the same value as the previously calculated excess heat quantity Qu.

具体的には、図4(B)に示すように、時刻ts1で圧縮機1が再起動され、時刻ts1から圧縮機最低運転時間tcmが経過する時刻te1までの間に往き温度Tgが上昇して時刻t1(点Pu1a)で上限温度Tt1となった場合、時刻t1から圧縮機1が停止する時刻te1(点Pu1b)までの間の過剰熱量Qu1を算出する。次に、往き温度Tgが低下して時刻t2(点Pd1a)で下限温度Tt2となれば、時刻t2から所定時間(例えば、30秒)毎に往き温度Tgを往き温度センサ57から取り込んでその都度損失熱量Qd1を求める。そして、過剰熱量Qu1=損失熱量Qd1となる時刻ts2で圧縮機1を再起動する。   Specifically, as shown in FIG. 4B, the compressor 1 is restarted at time ts1, and the going-out temperature Tg increases between time ts1 and time te1 when the minimum compressor operation time tcm elapses. When the upper limit temperature Tt1 is reached at time t1 (point Pu1a), the excess heat amount Qu1 from time t1 to time te1 (point Pu1b) at which the compressor 1 stops is calculated. Next, when the going temperature Tg decreases and reaches the lower limit temperature Tt2 at time t2 (point Pd1a), the going temperature Tg is fetched from the going temperature sensor 57 every predetermined time (for example, 30 seconds) from time t2. The amount of heat loss Qd1 is obtained. Then, the compressor 1 is restarted at time ts2 when the excess heat quantity Qu1 = loss heat quantity Qd1.

時刻ts2で圧縮機1を再起動して以降は上記制御を繰り返し、往き温度Tgが上限温度Tt1となる時刻t3(点Pu2a)から圧縮機最低運転時間tcmが経過して圧縮機1を停止する時刻te2(点Pu2b)までの過剰熱量Qu2を求め、往き温度Tgが下限温度Tt2となる時刻t4(点Pd2a)から圧縮機1を再起動するまでの損失熱量Qd2が過剰熱量Qu2と等しくなる時刻ts3で圧縮機1を再起動する。   The above control is repeated after the compressor 1 is restarted at time ts2, and the compressor 1 is stopped after the minimum compressor operating time tcm has elapsed from time t3 (point Pu2a) when the forward temperature Tg becomes the upper limit temperature Tt1. The amount of excess heat Qu2 up to time te2 (point Pu2b) is obtained, and the amount of heat loss Qd2 from the time t4 (point Pd2a) at which the forward temperature Tg becomes the lower limit temperature Tt2 until the compressor 1 is restarted becomes equal to the amount of excess heat Qu2. The compressor 1 is restarted at ts3.

このように、常に過剰熱量Quと損失熱量Qdが等しくなるタイミングで、圧縮機1を再起動することによって、図4(B)に示すように、過剰熱量Qu2を先の過剰熱量Qu1より少なくできる、つまり、圧縮機1を再起動して往き温度Tgが上限温度Tt1を超えてから圧縮機最低運転時間tcmが経過するまでの時間を短くすることができ、必要以上に水冷媒熱交換器3で温水を加熱することを抑制できる。   Thus, by always restarting the compressor 1 at the timing when the excess heat quantity Qu and the loss heat quantity Qd become equal, as shown in FIG. 4B, the excess heat quantity Qu2 can be made smaller than the previous excess heat quantity Qu1. That is, the time from when the compressor 1 is restarted until the outgoing temperature Tg exceeds the upper limit temperature Tt1 until the minimum compressor operating time tcm elapses can be shortened, and the water-refrigerant heat exchanger 3 is more than necessary. Heating the hot water can be suppressed.

また、過剰熱量Quと損失熱量Qdが等しくなるタイミングで圧縮機1を再起動することによって、往き温度Tgが下限温度Tt2以下となっている時間が長くなるので、平均往き温度Tgaが目標往き温度Tt付近の温度となる。これにより、過剰な暖房となって室温が上昇する、給湯温度が高くなる等といった使用者が不快に感じる制御となることを抑制できる。   In addition, by restarting the compressor 1 at the timing when the excess heat quantity Qu and the loss heat quantity Qd become equal, the time during which the going temperature Tg is lower than the lower limit temperature Tt2 becomes longer, so the average going temperature Tga becomes the target going temperature. The temperature is near Tt. Thereby, it can suppress that it becomes control which a user feels unpleasant, such as heating becomes excessive heating, room temperature rises, and hot water supply temperature becomes high.

次に、図5に示すフローチャートを用いて、上述した圧縮機回転数テーブル200を用いて、暖房運転時や沸き上げ運転時に制御手段60が行う圧縮機1の制御について説明する。図5に示すフローチャートは、ヒートポンプ式暖房給湯装置100で暖房運転や沸き上げ運転を行うとき、往き温度Tgが上限温度Tt1と下限温度Tt2との間に収まるよう、圧縮機1を制御する際の処理の流れを示すものであり、STはステップを表し、これに続く数字はステップ番号を表している。尚、図5では、往き温度Tgを目標往き温度Ttまで上昇させるときの膨張弁4の開度制御やファン7の駆動制御等といった、本発明に関わる制御以外のヒートポンプ式暖房給湯装置100の制御に関しては、図示と説明を省略している。   Next, control of the compressor 1 performed by the control means 60 during heating operation or heating operation will be described using the above-described compressor rotation speed table 200 with reference to the flowchart shown in FIG. The flowchart shown in FIG. 5 is used when the compressor 1 is controlled so that the forward temperature Tg falls between the upper limit temperature Tt1 and the lower limit temperature Tt2 when the heat pump heating / hot water supply apparatus 100 performs the heating operation or the heating operation. The flow of processing is shown, ST represents a step, and the number following this represents a step number. In FIG. 5, the control of the heat pump type heating and hot water supply apparatus 100 other than the control related to the present invention, such as the opening control of the expansion valve 4 and the drive control of the fan 7 when the forward temperature Tg is raised to the target forward temperature Tt. The illustration and description are omitted for.

制御手段60は、暖房運転や沸き上げ運転を開始すると、往き温度センサ57で検出した往き温度Tgを取り込み、取り込んだ往き温度Tgが、暖房運転や沸き上げ運転の設定温度に応じて定められて記憶部に記憶されている目標往き温度Tt以上であるか否かを判断する(ST1)。往き温度Tgが目標往き温度Tt以上でなければ(ST1−No)、制御手段60は、ST1に処理を戻し、現在の圧縮機回転数Rを維持する。尚、暖房運転や沸き上げ運転を開始して往き温度Tgが目標往き温度Ttとなるまでは、制御手段60は、圧縮機回転数Rを起動時回転数(例えば、60rps)として圧縮機1を駆動している。また、制御手段60は、往き温度Tgを所定時間毎(例えば、30秒毎)に取り込んでいる。   When the heating operation or the heating operation is started, the control means 60 takes in the forward temperature Tg detected by the forward temperature sensor 57, and the acquired forward temperature Tg is determined according to the set temperature of the heating operation or the boiling operation. It is determined whether or not the temperature is equal to or higher than the target forward temperature Tt stored in the storage unit (ST1). If the going temperature Tg is not equal to or higher than the target going temperature Tt (ST1-No), the control means 60 returns the process to ST1 and maintains the current compressor speed R. The control means 60 sets the compressor speed R at the start-up speed (for example, 60 rps) until the temperature Tg reaches the target temperature Tt after the heating operation or the heating operation is started. Is driving. Moreover, the control means 60 takes in the going-out temperature Tg every predetermined time (for example, every 30 seconds).

ST1において、往き温度Tgが目標往き温度Tt以上であれば(ST1−Yes)、制御手段60は、圧縮機回転数Rを低下させる(ST2)。尚、制御手段60は、圧縮機回転数Rを所定速度、例えば、2rps/30秒、で低下させる。   In ST1, if the forward temperature Tg is equal to or higher than the target forward temperature Tt (ST1-Yes), the control means 60 reduces the compressor rotational speed R (ST2). The control means 60 decreases the compressor rotational speed R at a predetermined speed, for example, 2 rps / 30 seconds.

次に、制御手段60は、圧縮機回転数Rが下限回転数Rd以下となったか否かを判断する(ST3)。尚、制御手段60は、外気温度センサ52で検出した外気温度Toを所定時間毎(例えば、30秒毎)に取り込んでおり、これと記憶している目標往き温度Ttとを用い、圧縮機回転数テーブル200を参照して下限回転数Rdを抽出している。   Next, the control means 60 determines whether or not the compressor rotational speed R has become equal to or lower than the lower limit rotational speed Rd (ST3). The control means 60 takes in the outside air temperature To detected by the outside air temperature sensor 52 every predetermined time (for example, every 30 seconds), and uses this and the stored target air temperature Tt to rotate the compressor. The lower limit rotation speed Rd is extracted with reference to the number table 200.

圧縮機回転数Rが下限回転数Rd以下となっていなければ(ST3−No)、制御手段60は、ST2に処理を戻し、圧縮機回転数Rを低下させ続ける。圧縮機回転数Rが下限回転数Rd以下となっていれば(ST3−Yes)、制御手段60は、往き温度Tgが上限温度Tt1未満であるか否かを判断する(ST4)。   If the compressor rotation speed R is not less than the lower limit rotation speed Rd (ST3-No), the control means 60 returns the process to ST2 and continues to decrease the compressor rotation speed R. If the compressor speed R is equal to or lower than the lower limit speed Rd (ST3-Yes), the control means 60 determines whether or not the forward temperature Tg is lower than the upper limit temperature Tt1 (ST4).

往き温度Tgが上限温度Tt1未満であれば(ST4−Yes)、制御手段60は、圧縮機1を最低回転数Rdで継続運転し(ST18)、ST4に処理を戻す。往き温度Tgが上限温度Tt1未満でなければ(ST4−No)、制御手段60は、圧縮機1を停止する(ST5)。   If the going-out temperature Tg is lower than the upper limit temperature Tt1 (ST4-Yes), the control means 60 continuously operates the compressor 1 at the minimum rotational speed Rd (ST18), and returns the process to ST4. If the going temperature Tg is not less than the upper limit temperature Tt1 (ST4-No), the control means 60 stops the compressor 1 (ST5).

次に、制御手段60は、往き温度Tgが下限温度Tt2以下であるか否かを判断する(ST6)。往き温度Tgが下限温度Tt2以下でなければ(ST6−No)、制御手段60は、ST5に処理を戻して圧縮機1を停止し続ける。往き温度Tgが下限温度Tt2以下であれば(ST6−Yes)、制御手段60は、最低回転数Rdで圧縮機1を再起動する(ST7)。   Next, control means 60 determines whether or not forward temperature Tg is lower than or equal to lower limit temperature Tt2 (ST6). If the going temperature Tg is not lower than the lower limit temperature Tt2 (ST6-No), the control means 60 returns the process to ST5 and keeps the compressor 1 stopped. If the going temperature Tg is equal to or lower than the lower limit temperature Tt2 (ST6-Yes), the control means 60 restarts the compressor 1 at the minimum rotational speed Rd (ST7).

次に、制御手段60は、タイマー計測を開始し(ST8)、タイマー計測開始つまり圧縮機1の再起動(図4(B)に示す時刻ts1や時刻ts2等)から圧縮機最低運転時間tcmが経過したか否かを判断する(ST9)。圧縮機最低運転時間tcmが経過していなければ(ST9−No)、制御手段60は、ST9に処理を戻して圧縮機1を最低回転数Rdで駆動させ続ける。圧縮機最低運転時間tcmが経過していれば(ST9−Yes)、制御手段60は、タイマーをリセットする(ST10)。   Next, the control means 60 starts the timer measurement (ST8), and the minimum operation time tcm of the compressor is changed from the start of the timer measurement, that is, the restart of the compressor 1 (time ts1, time ts2, etc. shown in FIG. 4B). It is determined whether or not it has elapsed (ST9). If the minimum compressor operating time tcm has not elapsed (ST9-No), the control means 60 returns the process to ST9 and continues to drive the compressor 1 at the minimum rotational speed Rd. If the minimum compressor operation time tcm has elapsed (ST9-Yes), the control means 60 resets the timer (ST10).

そして、制御手段60は、再び往き温度Tgが上限温度Tt1未満であるか否かを判断する(ST11)。往き温度Tgが上限温度Tt1未満であれば(ST11−Yes)、制御手段60は、圧縮機1を下限回転数Rdで継続運転し(ST17)、ST11に処理を戻す。往き温度Tgが上限温度Tt1未満でなければ(ST11−No)、制御手段60は、圧縮機1を停止する(ST12)。   Then, the control means 60 again determines whether or not the forward temperature Tg is lower than the upper limit temperature Tt1 (ST11). If the going-out temperature Tg is lower than the upper limit temperature Tt1 (ST11-Yes), the control means 60 continuously operates the compressor 1 at the lower limit rotational speed Rd (ST17), and returns the process to ST11. If the going temperature Tg is not less than the upper limit temperature Tt1 (ST11-No), the control means 60 stops the compressor 1 (ST12).

次に、制御手段60は、過剰熱量Quを算出する(ST13)。制御手段60は、ST8でタイマー計測を開始してから往き温度Tgが上限温度Tt1となった時間(図4(B)に示す時刻t1や時刻t3)と、ST12で圧縮機1を停止した時間(図4(B)に示す時刻te1や時刻te2)を記憶しており、往き温度Tgが上限温度Tt1となった時刻から圧縮機1が停止する時刻までの過剰熱量Quを、積分法や加算法等を用いて算出する。尚、制御手段60は、算出した過剰熱量Quを記憶部に記憶する。   Next, the control means 60 calculates the excess heat quantity Qu (ST13). The control means 60 starts the timer measurement at ST8 and then the time when the going temperature Tg becomes the upper limit temperature Tt1 (time t1 and time t3 shown in FIG. 4B) and the time when the compressor 1 is stopped at ST12. (Time te1 and time te2 shown in FIG. 4B) are stored, and the excess heat amount Qu from the time when the forward temperature Tg becomes the upper limit temperature Tt1 to the time when the compressor 1 stops is integrated or added. Calculate using the method. The control means 60 stores the calculated excess heat quantity Qu in the storage unit.

次に、制御手段60は、往き温度Tgが下限温度Tt2以下であるか否かを判断する(ST14)。往き温度Tgが下限温度Tt2以下でなければ(ST14−No)、制御手段60は、ST14に処理を戻して圧縮機1を停止し続ける。往き温度Tgが下限温度Tt2以下であれば(ST14−Yes)、制御手段60は、往き温度Tgが下限温度Tt2となった時刻(例えば、図4(B)に示す時刻t2や時刻t4)からの損失熱量Qdを算出する(ST15)。前述したように、制御手段60は、所定時間毎に往き温度Tgを取り込んでおり、往き温度Tgを取り込む度に、往き温度Tgが下限温度Tt2となってから往き温度Tgを取り込んだ時刻までの損失熱量Qdを算出する。   Next, the control means 60 determines whether or not the forward temperature Tg is lower than the lower limit temperature Tt2 (ST14). If the going temperature Tg is not lower than the lower limit temperature Tt2 (ST14-No), the control means 60 returns the process to ST14 and keeps the compressor 1 stopped. If the going temperature Tg is equal to or lower than the lower limit temperature Tt2 (ST14-Yes), the control means 60 starts from the time when the going temperature Tg becomes the lower limit temperature Tt2 (for example, time t2 or time t4 shown in FIG. 4B). The amount of heat loss Qd is calculated (ST15). As described above, the control means 60 captures the forward temperature Tg every predetermined time, and every time the forward temperature Tg is captured, the control means 60 takes the forward temperature Tg from the lower limit temperature Tt2 to the time when the forward temperature Tg is captured. The amount of heat loss Qd is calculated.

次に、制御手段60は、算出した損失熱量Qdが記憶している過剰熱量Quに等しいか否かを判断する(ST16)。損失熱量Qdが過剰熱量Quに等しくなければ(ST16−No)、制御手段60は、ST15に処理を戻して往き温度Tgを取り込む度に損失熱量Qdを算出する。損失熱量Qdが過剰熱量Quに等しければ(ST16−Yes)、制御手段60は、圧縮機1を下限回転数Rdで再起動し(ST17)、ST8に処理を戻す。   Next, the control means 60 determines whether or not the calculated heat loss Qd is equal to the stored excess heat Qu (ST16). If the loss heat quantity Qd is not equal to the excess heat quantity Qu (ST16-No), the control means 60 calculates the loss heat quantity Qd every time the process returns to ST15 and the forward temperature Tg is taken. If the loss heat quantity Qd is equal to the excess heat quantity Qu (ST16-Yes), the control means 60 restarts the compressor 1 at the lower limit rotational speed Rd (ST17), and returns the process to ST8.

以上説明した通り、本発明のヒートポンプ式暖房給湯装置100は、暖房運転あるいは沸き上げ運転を行っているときに、往き温度Tgが目標往き温度Ttを含み上限温度Tt1と下限温度Tt2とで定まる温度範囲内に収まるよう、圧縮機1を制御する。そして、圧縮機1を停止したことで往き温度Tgが低下して下限温度Tt2以下となったときの損失熱量Qdが、往き温度Tgの上昇中に往き温度Tgが上限温度Tt1以上となってから圧縮機1を停止して往き温度Tgが低下し上限温度Tt1以下となるまでの過剰熱量Quと同じとなる時点で、圧縮機1を再起動する。これにより、圧縮機1を再起動してから圧縮機最低運転時間tcmが経過するまでの間に往き温度Tgが上限温度Tt1以上となることを抑制でき、ヒートポンプ式暖房給湯装置100のCOPを向上することができる。   As described above, in the heat pump type heating and hot water supply apparatus 100 according to the present invention, when the heating operation or the heating operation is performed, the temperature at which the going temperature Tg includes the target going temperature Tt and is determined by the upper limit temperature Tt1 and the lower limit temperature Tt2. The compressor 1 is controlled so as to be within the range. Then, the loss of heat Qd when the forward temperature Tg is lowered to be lower than the lower limit temperature Tt2 by stopping the compressor 1 is from when the forward temperature Tg becomes higher than the upper limit temperature Tt1 while the forward temperature Tg is increasing. The compressor 1 is restarted when the compressor 1 is stopped and becomes the same as the excess heat quantity Qu until the forward temperature Tg decreases and becomes equal to or lower than the upper limit temperature Tt1. Thereby, it is possible to suppress the forward temperature Tg from exceeding the upper limit temperature Tt1 between the restart of the compressor 1 and the elapse of the minimum compressor operation time tcm, and the COP of the heat pump heating and hot water supply apparatus 100 is improved. can do.

尚、以上説明した実施形態では、下限回転数RdをCOPが最高値なるときの圧縮機1の回転数である最適回転数Rmより所定の割合低い回転数としたが、これに代えて、下限回転数RdをCOPの最高値より所定の割合低いCOPの値(例えば、COPの最高値より5%低いCOP値)に対応する圧縮機1の回転数としてもよい。   In the embodiment described above, the lower limit rotational speed Rd is set to a rotational speed that is a predetermined rate lower than the optimal rotational speed Rm, which is the rotational speed of the compressor 1 when the COP reaches the maximum value. The rotational speed Rd may be the rotational speed of the compressor 1 corresponding to a COP value that is a predetermined percentage lower than the maximum COP value (for example, a COP value that is 5% lower than the maximum COP value).

1 圧縮機
3 水冷媒熱交換器
10 冷媒回路
12 給湯回路
40 室内ユニット
55 外気温度センサ
57 往き温度センサ
60 制御手段
70 貯湯タンク
100 ヒートポンプ式暖房給湯装置
200 圧縮機回転数テーブル
C1 COPの最高値
C2 COPの最高値
Tg 往き温度
Tga 平均往き温度
To 外気温度
Tt 目標温度
Tt1 上限温度
Tt2 下限温度
te 圧縮機停止時間
ts 圧縮機起動時間
tcm 圧縮機最低運転時間
R 圧縮機回転数
Rm、Rm1、Rm2 最適回転数
Rd、Rd1、Rd2 下限回転数
Qu、Qu1、Qu2 過剰熱量
Qd、Qd1、Qd2 損失熱量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 3 Water refrigerant | coolant heat exchanger 10 Refrigerant circuit 12 Hot water supply circuit 40 Indoor unit 55 Outside temperature sensor 57 Outward temperature sensor 60 Control means 70 Hot water storage tank 100 Heat pump type heating hot water supply apparatus 200 Compressor rotation speed table C1 Maximum value of COP C2 Maximum value of COP Tg Outbound temperature Tga Average outbound temperature To Outside temperature Tt Target temperature Tt1 Upper limit temperature Tt2 Lower limit temperature te Compressor stop time ts Compressor start-up time tcm Compressor minimum operation time R Compressor speed Rm, Rm1, Rm2 Optimal Rotational speed Rd, Rd1, Rd2 Lower limit rotational speed Qu, Qu1, Qu2 Excess heat quantity Qd, Qd1, Qd2 Loss heat quantity

Claims (3)

圧縮機と、冷媒と水との熱交換を行う水冷媒熱交換器と、熱源側熱交換器とを順次接続してなる冷媒回路と、
暖房端末および/または給湯端末と前記水冷媒熱交換器との間で循環ポンプの運転により温水を循環させる給湯回路と、
前記水冷媒熱交換器から流出する水温である往き温度を検出する往き温度検出手段と、
前記圧縮機を制御する制御手段と、
を有するヒートポンプ式暖房給湯装置であって、
前記制御手段は、
前記往き温度検出手段で検出した前記往き温度を所定の間隔で取り込み、
前記往き温度を、前記暖房端末および/または前記給湯端末で要求される能力に応じた目標往き温度を含み上限温度と下限温度とで定められる温度範囲内に収めるために、前記圧縮機をCOPが最高値となる前記圧縮機の回転数より所定回転数低い下限回転数で運転しているとき、
前記圧縮機を起動してから所定の圧縮機最低運転時間が経過しているか否かを判断し、
前記圧縮機最低運転時間が経過していれば、同圧縮機最低運転時間が経過した時刻での前記往き温度が前記上限温度以上であるか否かを判断し、
前記往き温度が前記上限温度以上であれば、前記圧縮機を停止するとともに、前記往き温度が上昇しているときに前記上限温度となった時刻から前記圧縮機を停止した時刻までの熱量である過剰熱量を算出し、
前記圧縮機を停止しているときに、前記往き温度が低下して前記下限温度以下となれば、前記往き温度検出手段から前記往き温度を取り込む度に、前記往き温度が前記下限温度となった時刻から前記往き温度を取り込んだ時刻までの熱量である損失熱量を算出し、
前記損失熱量が前記過剰熱量と同じとなった時刻で、前記圧縮機を前記下限回転数で再起動する、
ことを特徴とするヒートポンプ式暖房給湯装置。
A refrigerant circuit formed by sequentially connecting a compressor, a water refrigerant heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant and water, and a heat source side heat exchanger;
A hot water supply circuit for circulating hot water by operation of a circulation pump between a heating terminal and / or a hot water supply terminal and the water refrigerant heat exchanger;
A forward temperature detecting means for detecting a forward temperature which is a water temperature flowing out of the water refrigerant heat exchanger;
Control means for controlling the compressor;
A heat pump type heating and hot water supply apparatus having
The control means includes
The forward temperature detected by the forward temperature detection means is captured at predetermined intervals,
In order for the forward temperature to fall within a temperature range including a target forward temperature according to the capacity required by the heating terminal and / or the hot water supply terminal and determined by an upper limit temperature and a lower limit temperature, the COP is connected to the compressor. When operating at a lower limit rotational speed that is a predetermined rotational speed lower than the rotational speed of the compressor that is the maximum value,
Determining whether a predetermined compressor minimum operating time has elapsed since starting the compressor;
If the compressor minimum operation time has elapsed, determine whether the forward temperature at the time when the compressor minimum operation time has elapsed is equal to or higher than the upper limit temperature,
When the forward temperature is equal to or higher than the upper limit temperature, the compressor is stopped, and the amount of heat from the time when the upper temperature is reached to the time when the compressor is stopped when the forward temperature is rising. Calculate excess heat,
When the compressor temperature is stopped, if the forward temperature is reduced to be equal to or lower than the lower limit temperature, the forward temperature becomes the lower limit temperature every time the forward temperature is taken in from the forward temperature detection means. Calculate the amount of heat loss that is the amount of heat from the time to the time when the previous temperature was taken in,
At the time when the heat loss is the same as the excess heat, the compressor is restarted at the lower limit rotational speed.
A heat pump type heating and hot water supply apparatus characterized by that.
前記制御手段は、前記圧縮機を前記下限回転数で再起動した後は、前記圧縮機を再起動した時点から前記圧縮機最低運転時間が経過するまでは、前記圧縮機の回転数を前記下限回転数に維持すること、
を特徴とする請求項1に記載のヒートポンプ式暖房給湯装置。
The control means, after restarting the compressor at the lower limit rotational speed, until the minimum operation time of the compressor elapses from the time when the compressor is restarted, Maintaining the speed ,
The heat pump type heating / hot water supply apparatus according to claim 1.
前記下限回転数は、COPの最高値から所定の割合低いCOPの値に対応する前記圧縮機の回転数であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のヒートポンプ式暖房給湯装置。
3. The heat pump type heating and hot water supply apparatus according to claim 1, wherein the lower limit rotation speed is a rotation speed of the compressor corresponding to a COP value that is lower by a predetermined percentage than a maximum value of COP.
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