JPWO2017085812A1 - Heat pump water heater - Google Patents
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Abstract
この発明に係るヒートポンプ給湯装置は、圧縮機、給湯用熱交換器、採熱用絞り装置、蓄熱用熱交換器、主絞り装置および空気熱交換器を冷媒配管で環状に接続し、また、蓄熱用熱交換器から流出する冷媒を、空気熱交換器をバイパスさせて、圧縮機の吸入側に流す吸入バイパス配管を接続して構成する冷媒回路と、蓄熱用熱交換器、蓄熱材をためる蓄熱槽および蓄熱用熱交換器と蓄熱槽との間で蓄熱材を循環させる蓄熱ポンプを有する蓄熱側二次回路と、給湯用熱交換器における冷媒との熱交換により、給湯に係る水に加熱させるとともに、蓄熱材への蓄熱または蓄熱材からの採熱を行わせる運転制御を行う制御装置とを備えるものである。A heat pump hot water supply apparatus according to the present invention comprises a compressor, a hot water supply heat exchanger, a heat extraction throttle device, a heat storage heat exchanger, a main throttle device, and an air heat exchanger connected in an annular shape with a refrigerant pipe, Refrigerant circuit configured by connecting a suction bypass pipe that bypasses the air heat exchanger and flows the refrigerant flowing out from the heat exchanger to the suction side of the compressor, heat storage for heat storage, and heat storage material The heat storage side secondary circuit having a heat storage pump that circulates the heat storage material between the tank and the heat storage heat exchanger and the heat storage tank and heat exchange with the refrigerant in the hot water supply heat exchanger cause the water related to hot water to be heated. In addition, the apparatus includes a control device that performs operation control for storing heat in the heat storage material or collecting heat from the heat storage material.
Description
この発明は、ヒートポンプ給湯装置に関するものである。特に蓄熱材に蓄熱した熱を給湯運転に利用するものである。 The present invention relates to a heat pump hot water supply apparatus. In particular, the heat stored in the heat storage material is used for hot water supply operation.
従来のヒートポンプ給湯装置として、たとえば、液体をためる2つのタンクを有し、2つのタンク内の液体と冷媒との熱交換を行う2つの熱交換器を有するヒートポンプ装置を備えたヒートポンプ給湯装置が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 As a conventional heat pump hot water supply apparatus, for example, a heat pump hot water supply apparatus including two heat exchangers that have two tanks for storing liquid and have two heat exchangers that exchange heat between the liquid in the two tanks and the refrigerant is proposed. (For example, refer to Patent Document 1).
上述した特許文献1の給湯装置においては、たとえば、排熱を利用して水を加熱する運転を行う際、採熱に係る熱交換器から流出した低圧の冷媒は、室外熱交換器を通過して圧縮機に吸引される。このため、屋外の空気の温度である外気よりも採熱側のタンクの液体が高温であったとしても、蒸発温度は外気温度よりも低く、低圧上昇による加熱能力の増強ができないといった課題があった。
In the hot water supply apparatus of
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、外気温度に関係なく、蒸発温度を外気温度よりも高く維持した給湯運転を行うことができるヒートポンプ給湯装置を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a heat pump hot water supply apparatus capable of performing a hot water supply operation in which the evaporation temperature is maintained higher than the outside air temperature regardless of the outside air temperature. is there.
この発明に係るヒートポンプ給湯装置は、圧縮機、給湯用熱交換器、採熱用絞り装置、蓄熱用熱交換器、主絞り装置および空気熱交換器を冷媒配管で環状に接続し、また、蓄熱用熱交換器から流出する冷媒を、空気熱交換器をバイパスさせて、圧縮機の吸入側に流す吸入バイパス配管を接続して構成する冷媒回路と、蓄熱用熱交換器、蓄熱材をためる蓄熱槽および蓄熱用熱交換器と蓄熱槽との間で蓄熱材を循環させる蓄熱ポンプを有する蓄熱側二次回路と、給湯用熱交換器における冷媒との熱交換により、給湯に係る水に加熱させるとともに、蓄熱材への蓄熱または蓄熱材からの採熱を行わせる運転制御を行う制御装置とを備えるものである。 A heat pump hot water supply apparatus according to the present invention comprises a compressor, a hot water supply heat exchanger, a heat extraction throttle device, a heat storage heat exchanger, a main throttle device, and an air heat exchanger connected in an annular shape with a refrigerant pipe, Refrigerant circuit configured by connecting a suction bypass pipe that bypasses the air heat exchanger and flows the refrigerant flowing out from the heat exchanger to the suction side of the compressor, heat storage for heat storage, and heat storage material The heat storage side secondary circuit having a heat storage pump that circulates the heat storage material between the tank and the heat storage heat exchanger and the heat storage tank and heat exchange with the refrigerant in the hot water supply heat exchanger cause the water related to hot water to be heated. In addition, the apparatus includes a control device that performs operation control for storing heat in the heat storage material or collecting heat from the heat storage material.
この発明のヒートポンプ給湯装置によれば、給湯に係る水に加熱する際、蓄熱材に蓄熱した熱を採熱して給湯に利用することができるので、冷媒回路において、外気温度に関係なく、蒸発温度を外気温度よりも高くして給湯運転を行うことができ、加熱能力を増強した給湯運転を実現することができる。 According to the heat pump hot water supply apparatus of the present invention, when the water related to the hot water supply is heated, the heat stored in the heat storage material can be collected and used for hot water supply. Therefore, in the refrigerant circuit, the evaporation temperature regardless of the outside air temperature. The hot water supply operation can be performed with the temperature higher than the outside air temperature, and the hot water supply operation with enhanced heating capability can be realized.
以下、この発明の実施の形態について説明する。ここで、以下に説明する実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。また、各図において同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものである。これは明細書の全文において共通している。さらに、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。また、図1を含め、以下に説明する図面においては、各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。さらに、符号に添字を付した装置、機器などについて、たとえば共通事項を説明するなど、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字を省略して記載する場合がある。ここで、温度、圧力などの高低については、特に絶対的な値との関係で高低などが定まっているものではなく、システム、装置などにおける状態、動作などにおいて相対的に定まるものとする。 Embodiments of the present invention will be described below. Here, the present invention is not limited by the embodiments described below. Moreover, what attached | subjected the same code | symbol in each figure is the same, or is equivalent to this. This is common throughout the entire specification. Furthermore, the form of the constituent elements appearing in the whole specification is merely an example, and is not limited to these descriptions. In addition, in the drawings described below including FIG. 1, the relationship between the sizes of the constituent members may be different from the actual one. Furthermore, for devices, devices, and the like that have subscripts added to the reference numerals, the subscripts may be omitted when there is no need to distinguish or identify them, for example, by explaining common matters. Here, the levels of temperature, pressure, etc. are not particularly determined in relation to absolute values, but are relatively determined in terms of the state and operation of the system and apparatus.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1におけるヒートポンプ給湯装置の構成を示す図である。本実施の形態のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機1、給湯用熱交換器2、第1膨張弁3、蓄熱用熱交換器4、第2膨張弁5および空気熱交換器6を、冷媒配管を介して環状に接続する。また、圧縮機1の吸入側の配管と蓄熱用熱交換器4の冷媒流出側の配管とを吸入バイパス配管9で接続する。吸入バイパス配管9には、吸入バイパス弁7が設置されている。また、圧縮機1の吸入側の配管において、吸入バイパス配管9の接続部分と空気熱交換器6との間に逆止弁8が設置されている。このように、配管および機器を接続して、本実施の形態のヒートポンプ給湯装置は、冷媒を循環させる冷媒回路を構成している。冷媒回路を循環する冷媒は、たとえば二酸化炭素である。
1 is a diagram showing a configuration of a heat pump water heater in
圧縮機1は、低温低圧のガス冷媒を吸引して圧縮し、高温高圧のガス冷媒の状態にして吐出する。ここで、本実施の形態では、圧縮機1は、たとえば、容量制御可能なインバーター圧縮機などで構成する。また、給湯用熱交換器2は、放熱器として機能する熱交換器である。給湯側二次回路30を循環する水と冷媒とを熱交換させて、冷媒に放熱させる。蓄熱用熱交換器4は、放熱器または蒸発器として機能する熱交換器である。蓄熱用熱交換器4は、蓄熱側二次回路40を循環する蓄熱材と冷媒とを熱交換させて、冷媒に放熱または採熱させる。採熱用絞り装置となる第1膨張弁3は、運転に応じて、開度を全閉もしくは全開または開度調整をし、蓄熱用熱交換器4を放熱器または蒸発器に切り換える。また、第1膨張弁3は、蓄熱用熱交換器4において、冷媒が蓄熱材から採熱する際に開度調整を行う。主絞り装置となる第2膨張弁5は、高圧の冷媒を減圧させ、低圧の気液二相冷媒にする。第2膨張弁5は、空気熱交換器6を用いた運転を行う際に開度調整を行う。空気熱交換器6を用いないときには、開度を全閉または冷媒が流れないような開度にする。空気熱交換器6は、蒸発器として機能する熱交換器である。空気熱交換器6は、冷媒と空気とを熱交換させて蒸発させる。ここで、空気熱交換器6は、たとえば、プレートフィン式熱交換器などで構成する。また、本実施の形態の空気熱交換器6は、屋外の空気である外気と冷媒とを熱交換させるものとする。
The
吸入バイパス配管9は、蓄熱用熱交換器4から流出した冷媒を圧縮機1の吸入側にバイパスする配管である。開閉弁である吸入バイパス弁7は、吸入バイパス配管9に冷媒を通過させるまたは通過させない制御をする。逆止弁8は、吸入バイパス配管9を通過した冷媒が、空気熱交換器6に流入することを防止する。
The
給湯側二次回路30は、給湯用熱交換器2、給湯タンク31および給湯ポンプ32を配管で環状に接続して構成する。給湯側二次回路30には、給湯用の水が循環する。給湯タンク31は給湯用の水をためる。また、給湯ポンプ32は、給湯用の水を加圧して給湯側二次回路30を循環させる。
The hot water supply side
蓄熱側二次回路40は、蓄熱用熱交換器4、蓄熱槽41および蓄熱ポンプ42を配管で環状に接続して構成する。蓄熱側二次回路40には、水または相変化を伴う芯物質が封入された微小なカプセルと液体とで構成されたスラリーを有する蓄熱材が充填され、循環する。蓄熱槽41は、蓄熱材をためる。また、蓄熱ポンプ42は蓄熱材を加圧して蓄熱側二次回路40を循環させる。
The heat storage side
次に図1を参照しながら、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置における運転動作について説明する。 Next, the operation | movement operation | movement in the heat pump hot-water supply apparatus which concerns on this Embodiment is demonstrated, referring FIG.
まず、通常の給湯運転について説明する。通常の給湯運転とは、水道水と同程度の温度の水を、たとえば80℃などの高温の水に沸き上げる運転である。ここで、蓄熱ポンプ42は停止しており、蓄熱用熱交換器4では、冷媒と蓄熱材の熱交換はなされない。
First, a normal hot water supply operation will be described. The normal hot water supply operation is an operation in which water having a temperature similar to that of tap water is boiled into high-temperature water such as 80 ° C. Here, the
通常の給湯運転において、給湯側二次回路30側では、給湯ポンプ32が駆動すると、給湯タンク31内の低温水が給湯用熱交換器2に送られる。給湯用熱交換器2を通過した水は冷媒によって加熱されて高温水となり給湯タンク31に戻る。以上のようにして加熱された水が給湯タンク31内にたまる。
In a normal hot water supply operation, on the hot water supply side
次に冷媒回路側の動作について説明する。ここで、通常の給湯運転においては、吸入バイパス弁7は全閉とする。このため、吸入バイパス配管9には冷媒が流れない。圧縮機1が駆動すると、低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機1に吸入され、圧縮されて高温高圧の超臨界状態の冷媒となって吐出する。圧縮機1から吐出した、高温高圧の超臨界状態の冷媒は、給湯用熱交換器2に流入する。給湯用熱交換器2に流入した高温高圧の超臨界状態冷媒は、被熱交換媒体である、給湯側二次回路30を循環する水に放熱し、低温高圧の超臨界状態の冷媒となる。
Next, the operation on the refrigerant circuit side will be described. Here, in the normal hot water supply operation, the
給湯用熱交換器2を流出した、低温高圧の超臨界状態の冷媒は、第1膨張弁3および蓄熱用熱交換器4を通過して第2膨張弁5に流入する。このとき、第1膨張弁3の開度は全開である。また、蓄熱用熱交換器4では蓄熱材と冷媒との熱交換は行われない。第2膨張弁5に流入した冷媒は、第2膨張弁5に減圧膨張され、低温低圧の気液二相冷媒となって流出する。
The low-temperature and high-pressure supercritical refrigerant that has flowed out of the hot water
第2膨張弁5から流出した気液二相冷媒は、空気熱交換器6に流入する。空気熱交換器6を通過した気液二相冷媒は、被熱交換媒体である外気を冷却し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となる。空気熱交換器6から流出した低温低圧のガス冷媒は、圧縮機1に再び吸入される。
The gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the
次に、給湯蓄熱併用運転について説明する。ここで、給湯蓄熱併用運転とは、保温運転と蓄熱運転とを同時に行う運転である。保温運転は、たとえば放熱などにより給湯タンク31内の水の温度が60℃に低下した場合に、65℃へ5℃程度沸き上げる運転である。また、蓄熱運転は、蓄熱槽41内の蓄熱材に蓄熱する運転である。
Next, the hot water storage heat combined operation will be described. Here, the hot water storage heat storage combined operation is an operation in which the heat insulation operation and the heat storage operation are performed simultaneously. The heat insulation operation is an operation in which water is heated to 65 ° C. by about 5 ° C. when the temperature of the water in the hot
給湯蓄熱併用運転において、給湯側二次回路30側では、給湯ポンプ32が駆動すると、給湯タンク31内の中温水が給湯用熱交換器2に送られる。給湯用熱交換器2を通過した水は、冷媒によって加熱されて高温水となって給湯タンク31に戻る。以上のようにして加熱された水が給湯タンク31内にたまる。
In the hot water storage heat storage combined operation, when the hot
また、蓄熱側二次回路40側では、蓄熱ポンプ42が駆動すると、蓄熱槽41内の蓄熱材が蓄熱用熱交換器4に送られる。蓄熱用熱交換器4を通過した蓄熱材は、冷媒によって加熱されて蓄熱槽41に戻る。以上のようにして加熱された蓄熱材が蓄熱槽41にたまって蓄熱する。
On the heat storage side
次に冷媒回路側の動作について説明する。ここで、給湯蓄熱併用運転においては、吸入バイパス弁7は全閉とする。このため、吸入バイパス配管9には冷媒が流れない。圧縮機1が駆動すると、低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機1に吸入され、圧縮されて高温高圧の超臨界状態の冷媒となって吐出する。圧縮機1から吐出した、高温高圧の超臨界状態の冷媒は、給湯用熱交換器2に流入する。給湯用熱交換器2に流入した、高温高圧の超臨界状態冷媒は、被熱交換媒体である、給湯側二次回路30を循環する水に放熱し、中温高圧の超臨界状態の冷媒となる。
Next, the operation on the refrigerant circuit side will be described. Here, in the hot water storage heat storage combined operation, the
給湯用熱交換器2を流出した、中温高圧の超臨界状態の冷媒は、第1膨張弁3を通過して蓄熱用熱交換器4に流入する。このとき、第1膨張弁3の開度は全開である。蓄熱用熱交換器4に流入した、中温高圧の超臨界状態冷媒は、被熱交換媒体である、蓄熱側二次回路40を循環する蓄熱材に放熱し、低温高圧の超臨界状態の冷媒となる。蓄熱用熱交換器4を流出した、低温高圧の超臨界状態の冷媒は、第2膨張弁5に流入する。第2膨張弁5に流入した冷媒は、第2膨張弁5に減圧膨張され、低温低圧の気液二相冷媒となって流出する。
The medium temperature and high pressure supercritical refrigerant that has flowed out of the hot water
第2膨張弁5から流出した気液二相冷媒は、空気熱交換器6に流入する。空気熱交換器6を通過した気液二相冷媒は、被熱交換媒体である外気を冷却し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となる。空気熱交換器6から流出した低温低圧のガス冷媒は、圧縮機1に再び吸入される。
The gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the
図2は、この発明の実施の形態1のヒートポンプ給湯装置における給湯蓄熱併用運転における冷媒状態を示すP−h線図を示す図である。保温運転を単独に行ったときには、給湯用熱交換器2に流入する水の温度は、たとえば55℃程度と高い。このため、給湯用熱交換器2から流出する冷媒の温度は、60℃程度と高い状態となる。超臨界状態の二酸化炭素冷媒は、冷媒の温度が60℃のときには、高エンタルピーの状態にある。このため、給湯用熱交換器2における流入側と流出側とのエンタルピー差が小さく、非効率な運転となる。
FIG. 2 is a diagram illustrating a Ph diagram illustrating a refrigerant state in the hot water storage heat storage combined operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
一方、給湯蓄熱併用運転では、給湯用熱交換器2から流出した高エンタルピー状態の冷媒を、蓄熱用熱交換器4において、たとえば40℃程度まで放熱させて、蓄熱材に蓄熱する蓄熱運転をすることができる。このため、給湯蓄熱併用運転では、利用できる冷媒エンタルピー差が大きくなり、有効に熱エネルギーを利用することができる。
On the other hand, in the hot water storage heat storage combined operation, the high enthalpy state refrigerant that has flowed out of the hot water
次に、蓄熱利用給湯運転について説明する。ここで、蓄熱利用給湯運転とは、蓄熱槽41において蓄熱された蓄熱材を熱源として、給湯運転を行う運転である。たとえば、低外気時における給湯能力低下の防止、給湯負荷が一時的に大きくなるときなどにおける給湯能力の増強などを目的として行う運転である。
Next, the heat storage hot water supply operation will be described. Here, the hot water storage operation using the heat storage is an operation for performing the hot water supply operation using the heat storage material stored in the
蓄熱利用給湯運転において、給湯側二次回路30側では、給湯ポンプ32が駆動すると、給湯タンク31内の低温水が給湯用熱交換器2に送られる。給湯用熱交換器2を通過した水は、冷媒によって加熱されて高温水となって給湯タンク31に戻る。以上のようにして加熱された水が給湯タンク31内にたまる。
In the hot water storage use hot water supply operation, on the hot water supply side
また、蓄熱側二次回路40側では、蓄熱ポンプ42が駆動すると、蓄熱槽41内の蓄熱材が蓄熱用熱交換器4に送られる。蓄熱用熱交換器4を通過した蓄熱材は、冷媒に放熱して蓄熱槽41に戻る。以上のようにして放熱した蓄熱材が蓄熱槽41にたまる。
On the heat storage side
次に冷媒回路側の動作について説明する。ここで、蓄熱利用給湯運転においては、吸入バイパス弁7は全開とする。このため、吸入バイパス配管9に冷媒が流れる。また、第2膨張弁5の開度は全閉または冷媒が流れないような極めて小さな開度とする(以下、全閉として説明する)。このため、空気熱交換器6には冷媒が流れず、冷媒と外気との熱交換は行われない。
Next, the operation on the refrigerant circuit side will be described. Here, the
圧縮機1が駆動すると、低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機1に吸入され、圧縮されて高温高圧の超臨界状態の冷媒となって吐出する。圧縮機1から吐出した、高温高圧の超臨界状態の冷媒は、給湯用熱交換器2に流入する。給湯用熱交換器2に流入した、高温高圧の超臨界状態冷媒は、被熱交換媒体である、給湯側二次回路30を循環する水に放熱し、低温高圧の超臨界状態の冷媒となる。
When the
給湯用熱交換器2を流出した、低温高圧の超臨界状態の冷媒は、第1膨張弁3に流入する。第1膨張弁3に流入した冷媒は、第1膨張弁3に減圧膨張され、低温低圧の気液二相冷媒となって流出する。第1膨張弁3から流出した気液二相冷媒は、蓄熱用熱交換器4に流入する。
The low-temperature and high-pressure supercritical refrigerant that has flowed out of the hot water
蓄熱用熱交換器4に流入した低温低圧の気液二相冷媒は、被熱交換媒体である、蓄熱側二次回路40を循環する蓄熱材から採熱し、中温低圧のガス冷媒となる。蓄熱用熱交換器4を流出した中温低圧のガス冷媒は、吸入バイパス弁7を介して吸入バイパス配管9を通過し、圧縮機1に再び吸入される。ここで、前述したように、吸入バイパス配管9の接続部分と空気熱交換器6との間には逆止弁8が設置されている。このため、外気の温度が低く、空気熱交換器6が冷えている状態でも、蓄熱用熱交換器4で熱交換した後の低圧中温のガス冷媒が、空気熱交換器6側に流れない。このため、空気熱交換器6において冷媒が凝縮し、寝込むことを防止することができる。
The low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the heat
図3は、この発明の実施の形態1のヒートポンプ給湯装置における蓄熱利用給湯運転時の冷媒状態を示すP−h線図を示す図である。たとえば、通常の給湯運転では、冷媒は空気熱交換器6において外気から採熱するため、冷凍サイクルにおける蒸発温度は外気の温度よりも低い温度となる。一方、蓄熱利用給湯運転では、冷媒は、たとえば40℃程度の高い温度の蓄熱材から採熱するため、冷凍サイクルにおける蒸発温度は通常の給湯運転よりも高くなる。したがって、蓄熱利用給湯運転の方が効率が向上する。さらに、圧縮機1の吸入圧力が上昇するので、圧縮機1の吸入側における冷媒ガスの密度が大きくなり、冷媒循環量が増加する。このため、給湯能力を増強することができる。
FIG. 3 is a diagram illustrating a Ph diagram illustrating a refrigerant state during a heat storage hot water supply operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
図4は、この発明の実施の形態1のヒートポンプ給湯装置における給湯蓄熱併用運転を行う際の制御系のシステムを中心とする構成を示す図である。図4に示すように、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、少なくとも制御装置100、圧縮機吸入圧力センサ10、給湯用熱交換器入口水温センサ11および圧縮機吸入温度センサ12を制御に係る機器として有している。ここで、図4では、本実施の形態のヒートポンプ給湯装置が給湯蓄熱併用運転を行う際の制御に係る構成を示している。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration centering on the system of the control system when performing the hot water storage heat combined operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
圧縮機吸入圧力センサ10は、圧縮機1の吸入側における冷媒の圧力となる圧縮機吸入圧力Psを検出する装置である。給湯用熱交換器入口水温センサ11は、給湯用熱交換器2に流入する水の温度となる入口水温Twiを検出する装置である。圧縮機吸入温度センサ12は、圧縮機1の吸入側における冷媒の温度となる圧縮機吸入温度Tsを検出する装置である。
The compressor
制御装置100は、ヒートポンプ給湯装置が有する機器に指令を送り、各種運転制御を行う。制御装置100は、特に本実施の形態では、通常の給湯運転、給湯蓄熱併用運転または蓄熱利用給湯運転のいずれの運転を行うかを判定し、判定に基づいてヒートポンプ給湯装置を運転させる。
The
図5は、この発明の実施の形態1のヒートポンプ給湯装置における給湯蓄熱併用運転に係る制御手順のフローチャートを示す図である。図4および図5に基づいて、制御装置100が行う給湯蓄熱併用運転に係る制御について説明する。制御装置100は、給湯運転指令を受けると、圧縮機1および給湯ポンプ32の駆動を開始させる(S01)。また、第1膨張弁3の開度を全開させ、吸入バイパス弁7を閉止させる(S02)。
FIG. 5 is a diagram showing a flowchart of a control procedure related to hot water storage heat storage combined operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
制御装置100は、給湯用熱交換器入口水温センサ11が検出した入口水温Twiを入力する(S03)。そして、制御装置100は、入口水温Twiの温度値が第1設定値より大きいかどうかを判定する(S04)。たとえば、入口水温Twiが高いと、水と冷媒との熱交換量が少なく、給湯用熱交換器2から流出する冷媒のエンタルピーが十分大きくなるため、蓄熱運転が可能となる。そこで、制御装置100は、入口水温Twiの温度値が第1設定値より大きいと判定すると、給湯蓄熱併用運転を開始させる(S05)。そして、蓄熱ポンプ42を駆動させて、蓄熱材を循環させて、蓄熱材に蓄熱させる(S06)。
The
一方、入口水温Twiが低いと、熱交換量が多く、給湯用熱交換器2から流出する冷媒のエンタルピーが小さくなる。そこで、入口水温Twiの温度値が第1設定値より大きくないと判定すると、蓄熱ポンプ42は駆動させず、給湯運転を行わせる(S07)。
On the other hand, when the inlet water temperature Twi is low, the heat exchange amount is large, and the enthalpy of the refrigerant flowing out from the hot water
制御装置100は、圧縮機吸入圧力センサ10が検出した圧縮機吸入圧力Psと圧縮機吸入温度センサ12が検出した圧縮機吸入温度Tsとを入力する(S08)。そして、制御装置100は、圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を算出する。さらに、圧縮機吸入温度Tsから圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を差し引いて圧縮機吸入過熱度SHsを算出する(S09)。
The
制御装置100は、算出した圧縮機吸入過熱度SHsの値が、圧縮機吸入過熱度目標値としてあらかじめ設定された第2設定値よりも小さいかどうかを判定する(S10)。制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さいと判定すると、第2膨張弁5の開度を小さくさせる制御を行う(S11)。そして、S08に戻って制御を続ける。また、制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さくないと判定すると、第2膨張弁5の開度を大きくさせる制御を行う(S12)。そして、S08に戻って制御を続ける。
The
図6は、この発明の実施の形態1のヒートポンプ給湯装置における給湯蓄熱併用運転を行う際の制御系の別例のシステムを中心とする構成を示す図である。図6において、図4などと同じ符号を付している機器については、図4などにおいて説明したことと基本的に同様の動作を行う。図6に示すように、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、少なくとも制御装置100、圧縮機吸入圧力センサ10、給湯用熱交換器出口冷媒温度センサ13および圧縮機吸入温度センサ12を制御に係る機器として有している。給湯用熱交換器出口冷媒温度センサ13は、給湯用熱交換器2から流出する冷媒の温度となる出口冷媒温度Troを検出する装置である。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration centering on another system of the control system when performing the hot water storage heat combined operation in the heat pump hot water supply apparatus of
図7は、この発明の実施の形態1のヒートポンプ給湯装置における給湯蓄熱併用運転に係る制御手順の別例のフローチャートを示す図である。図6および図7に基づいて、制御装置100が行う給湯蓄熱併用運転に係る制御について説明する。制御装置100は、給湯運転指令を受けると、圧縮機1および給湯ポンプ32の駆動を開始させる(S21)。また、第1膨張弁3の開度を全開させ、吸入バイパス弁7を閉止させる(S22)。
FIG. 7 is a view showing a flowchart of another example of the control procedure related to the hot water storage heat storage combined operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
制御装置100は、給湯用熱交換器出口冷媒温度センサ13が検出した出口冷媒温度Troを入力する(S23)。そして、制御装置100は、出口冷媒温度Troの温度値が第3設定値より大きいかどうかを判定する(S24)。たとえば、出口冷媒温度Troが高いと、給湯用熱交換器2から流出する冷媒のエンタルピーが十分大きいため、蓄熱運転が可能となる。そこで、制御装置100は、出口冷媒温度Troの温度値が第3設定値より大きいと判定すると、給湯蓄熱併用運転を開始させる(S25)。そして、蓄熱ポンプ42を駆動させて、蓄熱材を循環させて、蓄熱材に蓄熱させる(S26)。
The
一方、出口冷媒温度Troが低いと、給湯用熱交換器2から流出する冷媒のエンタルピーが小さい。そこで、出口冷媒温度Troの温度値が第3設定値より大きくないと判定すると、蓄熱ポンプ42は駆動させず、給湯運転を行わせる(S27)。
On the other hand, when the outlet refrigerant temperature Tro is low, the enthalpy of the refrigerant flowing out of the hot water
制御装置100は、圧縮機吸入圧力センサ10が検出した圧縮機吸入圧力Psと圧縮機吸入温度センサ12が検出した圧縮機吸入温度Tsとを入力する(S28)。そして、制御装置100は、圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を算出する。さらに、圧縮機吸入温度Tsから圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を差し引いて圧縮機吸入過熱度SHsを算出する(S29)。
The
制御装置100は、算出した圧縮機吸入過熱度SHsの値が、圧縮機吸入過熱度目標値としてあらかじめ設定された第2設定値よりも小さいかどうかを判定する(S30)。制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さいと判定すると、第2膨張弁5の開度を小さくさせる制御を行う(S31)。そして、S28に戻って制御を続ける。また、制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さくないと判定すると、第2膨張弁5の開度を大きくさせる制御を行う(S32)。そして、S28に戻って制御を続ける。
The
図8は、この発明の実施の形態1のヒートポンプ給湯装置における蓄熱利用給湯運転を行う際の制御系のシステムを中心とする構成を示す図である。図8では、本実施の形態のヒートポンプ給湯装置が蓄熱利用給湯運転を行う際の制御に係る構成を示している。図8において、図4などと同じ符号を付している機器については、図4などにおいて説明したことと基本的に同様の動作を行う。本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、少なくとも制御装置100、圧縮機吸入圧力センサ10、圧縮機吸入温度センサ12および蓄熱材温度センサ14を制御に係る機器として有している。蓄熱材温度センサ14は、蓄熱槽41内の蓄熱材の温度となる蓄熱材温度Tstを検出する装置である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration centering on a system of a control system when performing a heat storage hot water supply operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
図9は、この発明の実施の形態1のヒートポンプ給湯装置における蓄熱利用給湯運転に係る制御手順のフローチャートを示す図である。図8および図9に基づいて、制御装置100が行う蓄熱利用給湯運転に係る制御について説明する。制御装置100は、給湯運転指令を受けると、圧縮機1および給湯ポンプ32の駆動を開始させる(S41)。
FIG. 9 is a diagram illustrating a flowchart of a control procedure related to a heat storage hot water supply operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
制御装置100は、蓄熱材温度センサ14が検出した蓄熱材温度Tstを入力する(S42)。そして、制御装置100は、蓄熱材温度Tstの温度値が第4設定値より大きいかどうかを判定する(S43)。
The
制御装置100は、蓄熱材温度Tstの温度値が第4設定値より大きいと判定すると、蓄熱利用給湯運転を開始させる(S44)。制御装置100は、第2膨張弁5の開度を全閉させ、吸入バイパス弁7を開放させる。そして、蓄熱ポンプ42を駆動させて、蓄熱材を循環させて、蓄熱材に放熱させる(S45)。
When determining that the temperature value of the heat storage material temperature Tst is larger than the fourth set value, the
制御装置100は、圧縮機吸入圧力センサ10が検出した圧縮機吸入圧力Psと圧縮機吸入温度センサ12が検出した圧縮機吸入温度Tsとを入力する(S46)。そして、制御装置100は、圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を算出する。さらに、圧縮機吸入温度Tsから圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を差し引いて圧縮機吸入過熱度SHsを算出する(S47)。
The
制御装置100は、算出した圧縮機吸入過熱度SHsの値が、圧縮機吸入過熱度目標値としてあらかじめ設定された第2設定値よりも小さいかどうかを判定する(S48)。制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さいと判定すると、第1膨張弁3の開度を小さくさせる制御を行う(S49)。そして、S42に戻って制御を続ける。また、制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さくないと判定すると、第1膨張弁3の開度を大きくさせる制御を行う(S50)。そして、S42に戻って制御を続ける。
The
一方、制御装置100は、蓄熱材温度Tstの温度値が第4設定値より大きくないと判定すると、通常の給湯運転を行わせる(S51)。制御装置100は、第1膨張弁3の開度を全開させ、吸入バイパス弁7を閉止させる。また、蓄熱ポンプ42を駆動させないようにする(S52)。
On the other hand, when determining that the temperature value of the heat storage material temperature Tst is not larger than the fourth set value, the
制御装置100は、圧縮機吸入圧力センサ10が検出した圧縮機吸入圧力Psと圧縮機吸入温度センサ12が検出した圧縮機吸入温度Tsとを入力する(S53)。そして、制御装置100は、圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を算出する。さらに、圧縮機吸入温度Tsから圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を差し引いて圧縮機吸入過熱度SHsを算出する(S54)。
The
制御装置100は、算出した圧縮機吸入過熱度SHsの値が、圧縮機吸入過熱度目標値としてあらかじめ設定された第2設定値よりも小さいかどうかを判定する(S55)。制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さいと判定すると、第2膨張弁5の開度を小さくさせる制御を行う(S56)。そして、S42に戻って制御を続ける。また、制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さくないと判定すると、第2膨張弁5の開度を大きくさせる制御を行う(S57)。そして、S42に戻って制御を続ける。
The
以上のように、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、冷媒が循環する冷媒回路、給湯側二次回路30および蓄熱側二次回路40を有し、制御装置100が、保温運転などのように、比較的高温の水を加熱する運転を行う場合など、給湯用熱交換器2から流出する冷媒が比エンタルピーの大きい状態になるかどうかを判定し、比エンタルピーが大きい状態になると判定すると、給湯蓄熱併用運転を行って蓄熱運転も行うことにより、ヒートポンプ給湯装置を運転することによって得られる熱エネルギーを有効利用することができる。また、蓄熱槽41に蓄熱した熱エネルギーを利用した蓄熱利用給湯運転を行うことができるので、外気温度によらず、空気熱交換器6における冷媒の蒸発温度を高く維持することができるので、冷媒から水への加熱能力を増強することができる。
As described above, the heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment includes the refrigerant circuit in which the refrigerant circulates, the hot water supply side
また、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、たとえば、中温で潜熱変化するスラリーまたは水を有する蓄熱材を、蓄熱側二次回路40内に循環させるようにしたので、蓄熱運転における効率を高くすることができる。また、蓄熱材が蓄熱用熱交換器4を直接通過するので、効率よく採熱などを行うことができる。また、蓄熱利用給湯運転において、外気温度が低く、空気熱交換器6が冷えている状態でも、蓄熱用熱交換器4で熱交換した後の低圧中温のガス冷媒が、空気熱交換器6側に流れない。このため、空気熱交換器6において冷媒が凝縮し、寝込むことを防止することができる。
In addition, the heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment circulates, for example, a heat storage material having slurry or water that changes in latent heat at an intermediate temperature in the heat storage side
実施の形態2.
図10は、この発明の実施の形態2におけるヒートポンプ給湯装置の構成を示す図である。図10において、図1などと同じ符号を付している機器は、実施の形態1において説明したことと同様の動作を行う。本実施の形態のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機1、給湯用熱交換器2、蓄熱用熱交換器4、第2膨張弁5および空気熱交換器6を、冷媒配管を介して環状に接続する。また、圧縮機1の吸入側の配管と蓄熱用熱交換器4の冷媒流出側の配管とを採熱バイパス配管20で接続する。採熱バイパス配管20には、採熱用熱交換器15および第3膨張弁16が設置されている。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a heat pump water heater in
採熱バイパス配管20は、蓄熱利用給湯運転において、蓄熱用熱交換器4から流出した冷媒を圧縮機1の吸入側にバイパスする配管である。採熱用熱交換器15は、蒸発器として機能する熱交換器である。蓄熱利用給湯運転において、冷媒と蓄熱材とを熱交換させて、冷媒に採熱させる。採熱用絞り装置となる第3膨張弁16は、運転に応じて、開度を全閉または開度調整される。第3膨張弁16は、蓄熱用熱交換器4において、冷媒が蓄熱材から採熱する際に開度調整が行われる。
The heat
また、本実施の形態の蓄熱側二次回路40は、蓄熱用熱交換器4、蓄熱槽41、蓄熱ポンプ42および切換装置となる三方弁43を配管で環状に接続し、蓄熱材を循環させることができる。また、三方弁43を切り換えることによって、採熱用熱交換器15、蓄熱槽41、蓄熱ポンプ42および三方弁43を配管で環状に接続し、蓄熱材を循環させることができる。三方弁43は、蓄熱材が蓄熱用熱交換器4を通過して蓄熱槽41に戻るか、採熱用熱交換器15を通過して蓄熱槽41に戻るかを切り換える弁である。
Further, the heat storage side
次に図10を参照しながら、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置における運転動作について説明する。 Next, the operation | movement operation | movement in the heat pump hot-water supply apparatus which concerns on this Embodiment is demonstrated, referring FIG.
まず、通常の給湯運転について説明する。ここで、通常の給湯運転とは、水道水と同程度の温度の水を、たとえば80℃などの高温の水に沸き上げる運転である。ここで、蓄熱ポンプ42は停止しており、蓄熱用熱交換器4では、冷媒と蓄熱材の熱交換はなされない。また、第3膨張弁16の開度は全閉または冷媒が流れない開度であり、採熱バイパス配管20および採熱用熱交換器15には冷媒が流れない。
First, a normal hot water supply operation will be described. Here, the normal hot water supply operation is an operation in which water having a temperature similar to that of tap water is heated to high-temperature water such as 80 ° C., for example. Here, the
通常の給湯運転において、給湯側二次回路30側では、給湯ポンプ32が駆動すると、給湯タンク31内の低温水が給湯用熱交換器2に送られる。給湯用熱交換器2を通過した水は冷媒によって加熱されて高温水となり給湯タンク31に戻る。以上のようにして加熱された水が給湯タンク31内にたまる。
In a normal hot water supply operation, on the hot water supply side
次に冷媒回路側の動作について説明する。ここで、通常の給湯運転においては、吸入バイパス弁7は閉止とする。このため、吸入バイパス配管9には冷媒が流れない。圧縮機1が駆動すると、低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機1に吸入され、圧縮されて高温高圧の超臨界状態の冷媒となって吐出する。圧縮機1から吐出した、高温高圧の超臨界状態の冷媒は、給湯用熱交換器2に流入する。給湯用熱交換器2に流入した、高温高圧の超臨界状態冷媒は、被熱交換媒体である、給湯側二次回路30を循環する水に放熱し、低温高圧の超臨界状態の冷媒となる。
Next, the operation on the refrigerant circuit side will be described. Here, in the normal hot water supply operation, the
給湯用熱交換器2を流出した、低温高圧の超臨界状態の冷媒は、第1膨張弁3および蓄熱用熱交換器4を通過して第2膨張弁5に流入する。このとき、蓄熱用熱交換器4では蓄熱材と冷媒との熱交換は行われない。第2膨張弁5に流入した冷媒は、第2膨張弁5に減圧膨張され、低温低圧の気液二相冷媒となって流出する。
The low-temperature and high-pressure supercritical refrigerant that has flowed out of the hot water
第2膨張弁5から流出した気液二相冷媒は、空気熱交換器6に流入する。空気熱交換器6を通過した気液二相冷媒は、被熱交換媒体である外気を冷却し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となる。空気熱交換器6から流出した低温低圧のガス冷媒は、圧縮機1に再び吸入される。
The gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the
次に、給湯蓄熱併用運転について説明する。ここで、給湯蓄熱併用運転とは、保温運転と蓄熱運転とを同時に行う運転である。保温運転は、たとえば放熱などにより給湯タンク31内の水の温度が60℃に低下した場合に、65℃へ5℃程度沸き上げる運転である。また、蓄熱運転は、蓄熱槽41内の蓄熱材に蓄熱する運転である。
Next, the hot water storage heat combined operation will be described. Here, the hot water storage heat storage combined operation is an operation in which the heat insulation operation and the heat storage operation are performed simultaneously. The heat insulation operation is an operation in which water is heated to 65 ° C. by about 5 ° C. when the temperature of the water in the hot
給湯蓄熱併用運転において、給湯側二次回路30側では、給湯ポンプ32が駆動すると、給湯タンク31内の中温水が給湯用熱交換器2に送られる。給湯用熱交換器2を通過した水は、冷媒によって加熱されて高温水となって給湯タンク31に戻る。以上のようにして加熱された水が給湯タンク31内にたまる。
In the hot water storage heat storage combined operation, when the hot
また、蓄熱側二次回路40側では、蓄熱材が蓄熱用熱交換器4を通過して蓄熱槽41に流入するように、三方弁43を切り換える。蓄熱ポンプ42が駆動すると、蓄熱槽41内の蓄熱材が蓄熱用熱交換器4に送られる。蓄熱用熱交換器4を通過した蓄熱材は、冷媒によって加熱されて蓄熱槽41に戻る。以上のようにして加熱された蓄熱材が蓄熱槽41にたまって蓄熱する。
On the heat storage side
次に冷媒回路側の動作について説明する。ここで、給湯蓄熱併用運転においては、吸入バイパス弁7は閉止とする。このため、吸入バイパス配管9には冷媒が流れない。圧縮機1が駆動すると、低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機1に吸入され、圧縮されて高温高圧の超臨界状態の冷媒となって吐出する。圧縮機1から吐出した、高温高圧の超臨界状態の冷媒は、給湯用熱交換器2に流入する。給湯用熱交換器2に流入した、高温高圧の超臨界状態冷媒は、被熱交換媒体である、給湯側二次回路30を循環する水に放熱し、中温高圧の超臨界状態の冷媒となる。
Next, the operation on the refrigerant circuit side will be described. Here, in the hot water storage heat storage combined operation, the
給湯用熱交換器2を流出した、中温高圧の超臨界状態の冷媒は、蓄熱用熱交換器4に流入する。蓄熱用熱交換器4に流入した、中温高圧の超臨界状態冷媒は、被熱交換媒体である、蓄熱側二次回路40を循環する蓄熱材に放熱し、低温高圧の超臨界状態の冷媒となる。蓄熱用熱交換器4を流出した、低温高圧の超臨界状態の冷媒は、第2膨張弁5に流入する。第2膨張弁5に流入した冷媒は、第2膨張弁5に減圧膨張され、低温低圧の気液二相冷媒となって流出する。
The medium-temperature and high-pressure supercritical refrigerant that has flowed out of the hot water
第2膨張弁5から流出した気液二相冷媒は、空気熱交換器6に流入する。空気熱交換器6を通過した気液二相冷媒は、被熱交換媒体である外気を冷却し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となる。空気熱交換器6から流出した低温低圧のガス冷媒は、圧縮機1に再び吸入される。
The gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the
次に、蓄熱利用給湯運転について説明する。ここで、蓄熱利用給湯運転とは、蓄熱槽41において蓄熱された蓄熱材を熱源として、給湯運転を行う運転である。たとえば、低外気時における給湯能力低下の防止、給湯負荷が一時的に大きくなるときなどにおける給湯能力の増強などを目的として行う運転である。
Next, the heat storage hot water supply operation will be described. Here, the hot water storage operation using the heat storage is an operation for performing the hot water supply operation using the heat storage material stored in the
蓄熱利用給湯運転において、給湯側二次回路30側では、給湯ポンプ32が駆動すると、給湯タンク31内の低温水が給湯用熱交換器2に送られる。給湯用熱交換器2を通過した水は、冷媒によって加熱されて高温水となって給湯タンク31に戻る。以上のようにして加熱された水が給湯タンク31内にたまる。
In the hot water storage use hot water supply operation, on the hot water supply side
また、蓄熱側二次回路40側では、蓄熱材が採熱用熱交換器15を通過して蓄熱槽41に流入するように、三方弁43を切り換える。蓄熱ポンプ42が駆動すると、蓄熱槽41内の蓄熱材が採熱用熱交換器15に送られる。採熱用熱交換器15を通過した蓄熱材は、冷媒に放熱して蓄熱槽41に戻る。以上のようにして放熱した蓄熱材が蓄熱槽41にたまる。
On the heat storage side
次に冷媒回路側の動作について説明する。ここで、蓄熱利用給湯運転においては、第3膨張弁16は、冷媒を減圧させる開度に調整されている。このため、採熱バイパス配管20に冷媒が流れる。また、第2膨張弁5の開度は全閉とする。このため、空気熱交換器6には冷媒が流れず、冷媒と外気との熱交換は行われない。
Next, the operation on the refrigerant circuit side will be described. Here, in the heat storage hot water supply operation, the
圧縮機1が駆動すると、低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機1に吸入され、圧縮されて高温高圧の超臨界状態の冷媒となって吐出する。圧縮機1から吐出した、高温高圧の超臨界状態の冷媒は、給湯用熱交換器2に流入する。給湯用熱交換器2に流入した、高温高圧の超臨界状態冷媒は、被熱交換媒体である、給湯側二次回路30を循環する水に放熱し、低温高圧の超臨界状態の冷媒となる。
When the
給湯用熱交換器2を流出した、低温高圧の超臨界状態の冷媒は、蓄熱用熱交換器4を通過して、第3膨張弁16に流入する。第3膨張弁16に流入した冷媒は、第3膨張弁16に減圧膨張され、低温低圧の気液二相冷媒となって流出する。第3膨張弁16から流出した気液二相冷媒は、採熱用熱交換器15に流入する。
The low-temperature and high-pressure supercritical refrigerant that has flowed out of the hot water
採熱用熱交換器15に流入した低温低圧の気液二相冷媒は、被熱交換媒体である、蓄熱側二次回路40を循環する蓄熱材から採熱し、低温低圧のガス冷媒となる。採熱用熱交換器15を流出した低温低圧のガス冷媒は、採熱バイパス配管20を通過し、圧縮機1に再び吸入される。ここで、前述したように、採熱バイパス配管20の接続部分と空気熱交換器6との間には逆止弁8が設置されている。このため、外気の温度が低く、空気熱交換器6が冷えている状態でも、蓄熱用熱交換器4で熱交換した後の低圧中温のガス冷媒が、空気熱交換器6側に流れない。このため、空気熱交換器6において冷媒が凝縮し、寝込むことを防止することができる。
The low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the heat collecting heat exchanger 15 collects heat from the heat storage material circulating through the heat storage side
図11は、この発明の実施の形態2のヒートポンプ給湯装置における給湯蓄熱併用運転を行う際の制御系のシステムを中心とする構成を示す図である。図11では、本実施の形態のヒートポンプ給湯装置が給湯蓄熱併用運転を行う際の制御に係る構成を示している。図11において、図4などと同じ符号を付している機器は、実施の形態1において説明したことと同様の動作を行う。図11に示すように、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、少なくとも制御装置100、圧縮機吸入圧力センサ10、給湯用熱交換器入口水温センサ11および圧縮機吸入温度センサ12を制御に係る機器として有している。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration centering on the system of the control system when performing the hot water storage heat combined operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
図12は、この発明の実施の形態2のヒートポンプ給湯装置における給湯蓄熱併用運転に係る制御手順のフローチャートを示す図である。図11および図12に基づいて、制御装置100が行う給湯蓄熱併用運転に係る制御について説明する。制御装置100は、給湯運転指令を受けると、圧縮機1および給湯ポンプ32の駆動を開始させる(S61)。また、第3膨張弁16の開度を全閉させ、蓄熱材が蓄熱用熱交換器4を通過するように三方弁43を切り換える(S62)。
FIG. 12 is a diagram showing a flowchart of a control procedure related to the hot water storage heat storage combined operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
制御装置100は、給湯用熱交換器入口水温センサ11が検出した入口水温Twiを入力する(S63)。そして、制御装置100は、入口水温Twiの温度値が第1設定値より大きいかどうかを判定する(S64)。たとえば、入口水温Twiが高いと、水と冷媒との熱交換量が少なく、給湯用熱交換器2から流出する冷媒のエンタルピーが十分大きくなるため、蓄熱運転が可能となる。そこで、制御装置100は、入口水温Twiの温度値が第1設定値より大きいと判定すると、給湯蓄熱併用運転を開始させる(S65)。そして、蓄熱ポンプ42を駆動させて、蓄熱材を循環させて、蓄熱材に蓄熱させる(S66)。
The
一方、入口水温Twiが低いと、熱交換量が多く、給湯用熱交換器2から流出する冷媒のエンタルピーが小さくなる。そこで、入口水温Twiの温度値が第1設定値より大きくないと判定すると、蓄熱ポンプ42は駆動させず、給湯運転を行わせる(S67)。
On the other hand, when the inlet water temperature Twi is low, the heat exchange amount is large, and the enthalpy of the refrigerant flowing out from the hot water
制御装置100は、圧縮機吸入圧力センサ10が検出した圧縮機吸入圧力Psと圧縮機吸入温度センサ12が検出した圧縮機吸入温度Tsとを入力する(S68)。そして、制御装置100は、圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を算出する。さらに、圧縮機吸入温度Tsから圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を差し引いて圧縮機吸入過熱度SHsを算出する(S69)。
The
制御装置100は、算出した圧縮機吸入過熱度SHsの値が、圧縮機吸入過熱度目標値としてあらかじめ設定された第2設定値よりも小さいかどうかを判定する(S70)。制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さいと判定すると、第2膨張弁5の開度を小さくさせる制御を行う(S71)。そして、S68に戻って制御を続ける。また、制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さくないと判定すると、第2膨張弁5の開度を大きくさせる制御を行う(S72)。そして、S68に戻って制御を続ける。
The
図13は、この発明の実施の形態2のヒートポンプ給湯装置における給湯蓄熱併用運転を行う際の制御系の別例のシステムを中心とする構成を示す図である。図13において、図6などと同じ符号を付している機器については、実施の形態1などにおいて説明したことと基本的に同様の動作を行う。図13に示すように、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、少なくとも制御装置100、圧縮機吸入圧力センサ10、給湯用熱交換器出口冷媒温度センサ13および圧縮機吸入温度センサ12を制御に係る機器として有している。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration centering on another system of the control system when performing the hot water storage heat combined operation in the heat pump hot water supply apparatus of
図14は、この発明の実施の形態2のヒートポンプ給湯装置における給湯蓄熱併用運転に係る制御手順の別例のフローチャートを示す図である。図13および図14に基づいて、制御装置100が行う給湯蓄熱併用運転に係る制御について説明する。制御装置100は、給湯運転指令を受けると、圧縮機1および給湯ポンプ32の駆動を開始させる(S81)。また、第3膨張弁16の開度を全閉にさせ、蓄熱材が蓄熱用熱交換器4を通過するように三方弁43を切り換える(S82)。
FIG. 14 is a view showing a flowchart of another example of the control procedure for the hot water storage heat storage combined operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
制御装置100は、給湯用熱交換器出口冷媒温度センサ13が検出した出口冷媒温度Troを入力する(S83)。そして、制御装置100は、出口冷媒温度Troの温度値が第3設定値より大きいかどうかを判定する(S84)。たとえば、出口冷媒温度Troが高いと、給湯用熱交換器2から流出する冷媒のエンタルピーが十分大きいため、蓄熱運転が可能となる。そこで、制御装置100は、出口冷媒温度Troの温度値が第3設定値より大きいと判定すると、給湯蓄熱併用運転を開始させる(S85)。そして、蓄熱ポンプ42を駆動させて、蓄熱材を循環させて、蓄熱材に蓄熱させる(S86)。
The
一方、出口冷媒温度Troが低いと、給湯用熱交換器2から流出する冷媒のエンタルピーが小さい。そこで、出口冷媒温度Troの温度値が第3設定値より大きくないと判定すると、蓄熱ポンプ42は駆動させず、給湯運転を行わせる(S87)。
On the other hand, when the outlet refrigerant temperature Tro is low, the enthalpy of the refrigerant flowing out of the hot water
制御装置100は、圧縮機吸入圧力センサ10が検出した圧縮機吸入圧力Psと圧縮機吸入温度センサ12が検出した圧縮機吸入温度Tsとを入力する(S88)。そして、制御装置100は、圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を算出する。さらに、圧縮機吸入温度Tsから圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を差し引いて圧縮機吸入過熱度SHsを算出する(S89)。
The
制御装置100は、算出した圧縮機吸入過熱度SHsの値が、圧縮機吸入過熱度目標値としてあらかじめ設定された第2設定値よりも小さいかどうかを判定する(S90)。制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さいと判定すると、第2膨張弁5の開度を小さくさせる制御を行う(S91)。そして、S88に戻って制御を続ける。また、制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さくないと判定すると、第2膨張弁5の開度を大きくさせる制御を行う(S92)。そして、S88に戻って制御を続ける。
The
図15は、この発明の実施の形態2のヒートポンプ給湯装置における蓄熱利用給湯運転を行う際の制御系のシステムを中心とする構成を示す図である。図15では、本実施の形態のヒートポンプ給湯装置が蓄熱利用給湯運転を行う際の制御に係る構成を示している。図15において、図8などと同じ符号を付している機器については、実施の形態1などにおいて説明したことと基本的に同様の動作を行う。本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、少なくとも制御装置100、圧縮機吸入圧力センサ10、圧縮機吸入温度センサ12および蓄熱材温度センサ14を制御に係る機器として有している。蓄熱材温度センサ14は、蓄熱槽41内の蓄熱材の温度となる蓄熱材温度Tstを検出する装置である。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration centering on a system of a control system when performing a heat storage hot water supply operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
図16は、この発明の実施の形態2のヒートポンプ給湯装置における蓄熱利用給湯運転に係る制御手順のフローチャートを示す図である。図15および図16に基づいて、制御装置100が行う蓄熱利用給湯運転に係る制御について説明する。制御装置100は、給湯運転指令を受けると、圧縮機1および給湯ポンプ32の駆動を開始させる(S101)。
FIG. 16 is a diagram showing a flowchart of a control procedure related to a heat storage hot water supply operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
制御装置100は、蓄熱材温度センサ14が検出した蓄熱材温度Tstを入力する(S102)。そして、制御装置100は、蓄熱材温度Tstの温度値が第4設定値より大きいかどうかを判定する(S103)。
The
制御装置100は、蓄熱材温度Tstの温度値が第4設定値より大きいと判定すると、蓄熱利用給湯運転を開始させる(S104)。制御装置100は、第2膨張弁5の開度を全閉にさせる。また、第3膨張弁16を初期開度にさせる。そして、蓄熱材が採熱用熱交換器15を通過するように三方弁43を切り換える。そして、蓄熱ポンプ42を駆動させ、採熱用熱交換器15を通過させて、蓄熱材に放熱させる(S105)。
When determining that the temperature value of the heat storage material temperature Tst is larger than the fourth set value, the
制御装置100は、圧縮機吸入圧力センサ10が検出した圧縮機吸入圧力Psと圧縮機吸入温度センサ12が検出した圧縮機吸入温度Tsとを入力する(S106)。そして、制御装置100は、圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を算出する。さらに、圧縮機吸入温度Tsから圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を差し引いて圧縮機吸入過熱度SHsを算出する(S107)。
The
制御装置100は、算出した圧縮機吸入過熱度SHsの値が、圧縮機吸入過熱度目標値としてあらかじめ設定された第2設定値よりも小さいかどうかを判定する(S108)。制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さいと判定すると、第3膨張弁16の開度を小さくさせる制御を行う(S109)。そして、S102に戻って制御を続ける。また、制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さくないと判定すると、第3膨張弁16の開度を大きくさせる制御を行う(S110)。そして、S102に戻って制御を続ける。
The
一方、制御装置100は、蓄熱材温度Tstの温度値が第4設定値より大きくないと判定すると、通常の給湯運転を行わせる(S111)。制御装置100は、第3膨張弁16の開度を全閉にさせる。また、蓄熱ポンプ42を駆動させないようにする(S112)。
On the other hand, when determining that the temperature value of the heat storage material temperature Tst is not larger than the fourth set value, the
制御装置100は、圧縮機吸入圧力センサ10が検出した圧縮機吸入圧力Psと圧縮機吸入温度センサ12が検出した圧縮機吸入温度Tsとを入力する(S113)。そして、制御装置100は、圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を算出する。さらに、圧縮機吸入温度Tsから圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を差し引いて圧縮機吸入過熱度SHsを算出する(S114)。
The
制御装置100は、算出した圧縮機吸入過熱度SHsの値が、圧縮機吸入過熱度目標値としてあらかじめ設定された第2設定値よりも小さいかどうかを判定する(S115)。制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さいと判定すると、第2膨張弁5の開度を小さくさせる制御を行う(S116)。そして、S102に戻って制御を続ける。また、制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さくないと判定すると、第2膨張弁5の開度を大きくさせる制御を行う(S117)。そして、S102に戻って制御を続ける。
The
以上のように、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、冷媒が循環する冷媒回路、給湯側二次回路30および蓄熱側二次回路40を有し、制御装置100が、保温運転などのように、比較的高温の水を加熱する運転を行う場合など、給湯用熱交換器2から流出する冷媒が比エンタルピーの大きい状態になるかどうかを判定し、比エンタルピーが大きい状態になると判定すると、給湯蓄熱併用運転を行って蓄熱運転も行うことにより、ヒートポンプ給湯装置を運転することによって得られる熱エネルギーを有効利用することができる。また、蓄熱槽41に蓄熱した熱エネルギーを利用した蓄熱利用給湯運転を行うことができるので、外気温度によらず、空気熱交換器6における冷媒の蒸発温度を高く維持することができるので、冷媒から水への加熱能力を増強することができる。
As described above, the heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment includes the refrigerant circuit in which the refrigerant circulates, the hot water supply side
また、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、中温で潜熱変化するスラリーなどの蓄熱材を、蓄熱側二次回路40内に循環させるようにしたので、蓄熱運転における効率を高くすることができる。また、蓄熱材が蓄熱用熱交換器4を直接通過するので、効率よく採熱などを行うことができる。また、蓄熱利用給湯運転において、外気温度が低く、空気熱交換器6が冷えている状態でも、蓄熱用熱交換器4で熱交換した後の低圧中温のガス冷媒が、空気熱交換器6側に流れない。このため、空気熱交換器6において冷媒が凝縮し、寝込むことを防止することができる。
Moreover, since the heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment circulates a heat storage material such as slurry that changes in latent heat at an intermediate temperature in the heat storage side
さらに、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、給湯用熱交換器2と蓄熱用熱交換器4との間に膨張弁を有しない構成である。このため、給湯蓄熱併用運転において、給湯用熱交換器2から流出した、中温高圧の超臨界状態の冷媒について、圧力損失を生じることなく蓄熱用熱交換器4に流入させることができる。したがって、蓄熱用熱交換器4に流入する冷媒が、圧力損失によって温度が低下せず、蓄熱材に効率よく蓄熱させることができる。また、採熱用熱交換器15と圧縮機1の吸入側配管との間に弁を有しない構成である。このため、蓄熱利用給湯運転において、採熱用熱交換器15を流出した低温低圧のガス冷媒を、圧力損失を生じることなく圧縮機1に吸入させることができる。したがって、冷媒の圧力損失による効率低下を抑制することができる。
Furthermore, the heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment has a configuration that does not have an expansion valve between the hot water
実施の形態3.
図17は、この発明の実施の形態3におけるヒートポンプ給湯装置の構成を示す図である。図17において、図1などと同じ符号を付している機器は、実施の形態1などにおいて説明したことと同様の動作を行う。本実施の形態のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機1、給湯用熱交換器2、第1膨張弁3、蓄熱用熱交換器4A、第2膨張弁5および空気熱交換器6を、冷媒配管を介して環状に接続する。また、圧縮機1の吸入側と空気熱交換器6との間に逆止弁8が設置されている。このように、配管および機器を接続して、本実施の形態のヒートポンプ給湯装置は、冷媒を循環させる冷媒回路を構成している。
FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a heat pump hot water supply apparatus according to
本実施の形態において、蓄熱用熱交換器4Aは、高圧の冷媒が流れる第1流路51、低圧の冷媒が流れる第2流路52および蓄熱材が流れる蓄熱材用流路53による3種類の流路を独立して有する。第1流路51は、給湯用熱交換器2から流出した冷媒が第2膨張弁5に流れる流路となる。第2流路52は、給湯用熱交換器2から流出した冷媒が第1膨張弁3を介して圧縮機1の吸入側の配管に流れる流路となる。
In the present embodiment, the heat
図18は、この発明の実施の形態3における蓄熱用熱交換器4Aの一例を示す図である。本実施の形態の蓄熱用熱交換器4Aは、たとえば、複数枚の伝熱プレートを重ね合わせて多数積層した熱交換器である。積層した伝熱プレートの間には流路ができる。そして、流路の並びは、第1流路51、蓄熱材用流路53、第2流路52、蓄熱材用流路53の順となって、冷媒が通過する第1流路51と第2流路52とを蓄熱材用流路53で挟むようにする。
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a heat
図19、図20および図21は、この発明の実施の形態3における蓄熱用熱交換器4Aの別の一例を示す図である。図19、図20および図21の蓄熱用熱交換器4Aは、外管54a、中管54bおよび内管54cを有する構成である。外管54aの内部に中管54bが内挿され、また、中管54bの内部に内管54cが内挿された三重管式熱交換器である。内管54cの内側が低圧の冷媒が流れる第2流路52となる。また、内管54cと中管54bとの間が蓄熱材が流れる蓄熱材用流路53となる。そして、中管54bと外管54aとの間が高圧の冷媒が流れる第1流路51となる。
19, 20 and 21 are diagrams showing another example of the heat
図22、図23および図24は、この発明の実施の形態3における蓄熱用熱交換器4Aのさらに別の一例を示す図である。図22、図23および図24の蓄熱用熱交換器4Aは、外管54aと2本の内管54dおよび内管54eとを有する構成である。外管54aの内部に、内管54dおよび内管54eが内挿された二重管式熱交換器である。一方の内管54eの内側が高圧の冷媒が流れる第1流路51となる。また、もう一方の内管54dの内側が低圧の冷媒が流れる第2流路52となる。そして、外管54aと2本の内管54dおよび内管54eとの間が蓄熱材が流れる蓄熱材用流路53となる。
22, 23 and 24 are diagrams showing still another example of the heat
図25、図26、図27および図28は、この発明の実施の形態3における蓄熱用熱交換器4Aの他の一例を示す図である。図25、図26、図27および図28の蓄熱用熱交換器4Aは、表面に凹状の溝を有した蓄熱材用円管54fと、凹状の溝に密着して配置される2系統の冷媒用円管54gおよび冷媒用円管54hとを有する構成である。蓄熱材用円管54fの内側が蓄熱材が流れる蓄熱材用流路53となる。また、一方の冷媒用円管54gの内側が高圧の冷媒が流れる第1流路51となる。そして、もう一方の冷媒用円管54hの内側が低圧の冷媒が流れる第2流路52となる。
25, 26, 27, and 28 are diagrams showing another example of the heat
次に図17〜図28を参照しながら、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置における運転動作について説明する。 Next, the operation of the heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、通常の給湯運転について説明する。通常の給湯運転とは、水道水と同程度の温度の水を、たとえば80℃などの高温の水に沸き上げる運転である。ここで、蓄熱ポンプ42は停止しており、蓄熱用熱交換器4では、冷媒と蓄熱材の熱交換はなされない。
First, a normal hot water supply operation will be described. The normal hot water supply operation is an operation in which water having a temperature similar to that of tap water is boiled into high-temperature water such as 80 ° C. Here, the
通常の給湯運転において、給湯側二次回路30側では、給湯ポンプ32が駆動すると、給湯タンク31内の低温水が給湯用熱交換器2に送られる。給湯用熱交換器2を通過した水は冷媒によって加熱されて高温水となり給湯タンク31に戻る。以上のようにして加熱された水が給湯タンク31内にたまる。
In a normal hot water supply operation, on the hot water supply side
次に冷媒回路側の動作について説明する。ここで、通常の給湯運転においては、第1膨張弁3の開度は全閉とする。このため、蓄熱用熱交換器4Aの第2流路52には冷媒が流れない。圧縮機1が駆動すると、低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機1に吸入され、圧縮されて高温高圧の超臨界状態の冷媒となって吐出する。圧縮機1から吐出した、高温高圧の超臨界状態の冷媒は、給湯用熱交換器2に流入する。給湯用熱交換器2に流入した、高温高圧の超臨界状態冷媒は、被熱交換媒体である、給湯側二次回路30を循環する水に放熱し、低温高圧の超臨界状態の冷媒となる。
Next, the operation on the refrigerant circuit side will be described. Here, in the normal hot water supply operation, the opening of the
給湯用熱交換器2を流出した、低温高圧の超臨界状態の冷媒は、蓄熱用熱交換器4Aの第1流路51を通過して第2膨張弁5に流入する。蓄熱用熱交換器4Aでは蓄熱材と冷媒との熱交換は行われない。第2膨張弁5に流入した冷媒は、第2膨張弁5に減圧膨張され、低温低圧の気液二相冷媒となって流出する。
The low-temperature and high-pressure supercritical refrigerant that has flowed out of the hot water
第2膨張弁5から流出した気液二相冷媒は、空気熱交換器6に流入する。空気熱交換器6を通過した気液二相冷媒は、被熱交換媒体である外気を冷却し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となる。空気熱交換器6から流出した低温低圧のガス冷媒は、圧縮機1に再び吸入される。
The gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the
次に、給湯蓄熱併用運転について説明する。ここで、給湯蓄熱併用運転とは、保温運転と蓄熱運転とを同時に行う運転である。保温運転は、たとえば放熱などにより給湯タンク31内の水の温度が60℃に低下した場合に、65℃へ5℃程度沸き上げる運転である。また、蓄熱運転は、蓄熱槽41内の蓄熱材に蓄熱する運転である。
Next, the hot water storage heat combined operation will be described. Here, the hot water storage heat storage combined operation is an operation in which the heat insulation operation and the heat storage operation are performed simultaneously. The heat insulation operation is an operation in which water is heated to 65 ° C. by about 5 ° C. when the temperature of the water in the hot
給湯蓄熱併用運転において、給湯側二次回路30側では、給湯ポンプ32が駆動すると、給湯タンク31内の中温水が給湯用熱交換器2に送られる。給湯用熱交換器2を通過した水は、冷媒によって加熱されて高温水となって給湯タンク31に戻る。以上のようにして加熱された水が給湯タンク31内にたまる。
In the hot water storage heat storage combined operation, when the hot
また、蓄熱側二次回路40側では、蓄熱ポンプ42が駆動すると、蓄熱槽41内の蓄熱材が蓄熱用熱交換器4Aに送られる。蓄熱用熱交換器4Aの蓄熱材用流路53を通過した蓄熱材は、冷媒によって加熱されて蓄熱槽41に戻る。以上のようにして加熱された蓄熱材が蓄熱槽41にたまって蓄熱する。
On the heat storage side
次に冷媒回路側の動作について説明する。ここで、給湯蓄熱併用運転においては、第1膨張弁3の開度は全閉とする。このため、蓄熱用熱交換器4Aの第2流路52には冷媒が流れない。圧縮機1が駆動すると、低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機1に吸入され、圧縮されて高温高圧の超臨界状態の冷媒となって吐出する。圧縮機1から吐出した、高温高圧の超臨界状態の冷媒は、給湯用熱交換器2に流入する。給湯用熱交換器2に流入した、高温高圧の超臨界状態冷媒は、被熱交換媒体である、給湯側二次回路30を循環する水に放熱し、中温高圧の超臨界状態の冷媒となる。
Next, the operation on the refrigerant circuit side will be described. Here, in the hot water storage heat combined operation, the opening of the
給湯用熱交換器2を流出した、中温高圧の超臨界状態の冷媒は、蓄熱用熱交換器4Aに流入する。蓄熱用熱交換器4Aの第1流路51に流入した、中温高圧の超臨界状態冷媒は、蓄熱材用流路53を通過する、被熱交換媒体である蓄熱材に放熱し、低温高圧の超臨界状態の冷媒となる。蓄熱用熱交換器4Aの第1流路51を流出した、低温高圧の超臨界状態の冷媒は、第2膨張弁5に流入する。第2膨張弁5に流入した冷媒は、第2膨張弁5に減圧膨張され、低温低圧の気液二相冷媒となって流出する。
The medium temperature and high pressure supercritical refrigerant that has flowed out of the hot water
第2膨張弁5から流出した気液二相冷媒は、空気熱交換器6に流入する。空気熱交換器6を通過した気液二相冷媒は、被熱交換媒体である外気を冷却し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となる。空気熱交換器6から流出した低温低圧のガス冷媒は、圧縮機1に再び吸入される。
The gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the
次に、蓄熱利用給湯運転について説明する。ここで、蓄熱利用給湯運転とは、蓄熱槽41において蓄熱された蓄熱材を熱源として、給湯運転を行う運転である。たとえば、低外気時における給湯能力低下の防止、給湯負荷が一時的に大きくなるときなどにおける給湯能力の増強などを目的として行う運転である。
Next, the heat storage hot water supply operation will be described. Here, the hot water storage operation using the heat storage is an operation for performing the hot water supply operation using the heat storage material stored in the
蓄熱利用給湯運転において、給湯側二次回路30側では、給湯ポンプ32が駆動すると、給湯タンク31内の低温水が給湯用熱交換器2に送られる。給湯用熱交換器2を通過した水は、冷媒によって加熱されて高温水となって給湯タンク31に戻る。以上のようにして加熱された水が給湯タンク31内にたまる。
In the hot water storage use hot water supply operation, on the hot water supply side
また、蓄熱側二次回路40側では、蓄熱ポンプ42が駆動すると、蓄熱槽41内の蓄熱材が蓄熱用熱交換器4Aに送られる。蓄熱用熱交換器4Aの蓄熱材用流路53を通過した蓄熱材は、冷媒に放熱して蓄熱槽41に戻る。以上のようにして放熱した蓄熱材が蓄熱槽41にたまる。
On the heat storage side
次に冷媒回路側の動作について説明する。ここで、第2膨張弁5の開度は全閉とする。このため、空気熱交換器6には冷媒が流れず、冷媒と外気との熱交換は行われない。
Next, the operation on the refrigerant circuit side will be described. Here, the opening degree of the
圧縮機1が駆動すると、低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機1に吸入され、圧縮されて高温高圧の超臨界状態の冷媒となって吐出する。圧縮機1から吐出した、高温高圧の超臨界状態の冷媒は、給湯用熱交換器2に流入する。給湯用熱交換器2に流入した、高温高圧の超臨界状態冷媒は、被熱交換媒体である、給湯側二次回路30を循環する水に放熱し、低温高圧の超臨界状態の冷媒となる。
When the
給湯用熱交換器2を流出した、低温高圧の超臨界状態の冷媒は、第1膨張弁3に流入する。第1膨張弁3に流入した冷媒は、第1膨張弁3に減圧膨張され、低温低圧の気液二相冷媒となって流出する。第1膨張弁3から流出した気液二相冷媒は、蓄熱用熱交換器4Aに流入する。
The low-temperature and high-pressure supercritical refrigerant that has flowed out of the hot water
蓄熱用熱交換器4Aの第2流路52に流入した低温低圧の気液二相冷媒は、蓄熱材用流路53を通過する、被熱交換媒体である蓄熱材から採熱し、低温低圧のガス冷媒となる。蓄熱用熱交換器4Aを流出した低温低圧のガス冷媒は、圧縮機1に再び吸入される。ここで、前述したように、圧縮機1の吸入側と空気熱交換器6との間には逆止弁8が設置されている。このため、外気の温度が低く、空気熱交換器6が冷えている状態でも、蓄熱用熱交換器4Aで熱交換した後の低圧低温のガス冷媒が、空気熱交換器6側に流れない。このため、空気熱交換器6において冷媒が凝縮し、寝込むことを防止することができる。
The low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the
図29は、この発明の実施の形態3のヒートポンプ給湯装置における給湯蓄熱併用運転を行う際の制御系のシステムを中心とする構成を示す図である。図29では、本実施の形態のヒートポンプ給湯装置が給湯蓄熱併用運転を行う際の制御に係る構成を示している。図29において、図4などと同じ符号を付している機器は、実施の形態1などにおいて説明したことと同様の動作を行う。図29に示すように、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、少なくとも制御装置100、圧縮機吸入圧力センサ10、給湯用熱交換器入口水温センサ11および圧縮機吸入温度センサ12を制御に係る機器として有している。
FIG. 29 is a diagram showing a configuration centering on the system of the control system when performing the hot water storage heat storage combined operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
図30は、この発明の実施の形態3のヒートポンプ給湯装置における給湯蓄熱併用運転に係る制御手順のフローチャートを示す図である。図29および図30に基づいて、制御装置100が行う給湯蓄熱併用運転に係る制御について説明する。制御装置100は、給湯運転指令を受けると、圧縮機1および給湯ポンプ32の駆動を開始させる(S121)。また、第1膨張弁3の開度を全閉にさせる(S122)。
FIG. 30 is a diagram showing a flowchart of a control procedure related to hot water storage heat storage combined operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
制御装置100は、給湯用熱交換器入口水温センサ11が検出した入口水温Twiを入力する(S123)。そして、制御装置100は、入口水温Twiの温度値が第1設定値より大きいかどうかを判定する(S124)。たとえば、入口水温Twiが高いと、水と冷媒との熱交換量が少なく、給湯用熱交換器2から流出する冷媒のエンタルピーが十分大きくなるため、蓄熱運転が可能となる。そこで、制御装置100は、入口水温Twiの温度値が第1設定値より大きいと判定すると、給湯蓄熱併用運転を開始させる(S125)。そして、蓄熱ポンプ42を駆動させて、蓄熱材を循環させて、蓄熱材に蓄熱させる(S126)。
The
一方、入口水温Twiが低いと、熱交換量が多く、給湯用熱交換器2から流出する冷媒のエンタルピーが小さくなる。そこで、入口水温Twiの温度値が第1設定値より大きくないと判定すると、蓄熱ポンプ42は駆動させず、給湯運転を行わせる(S127)。
On the other hand, when the inlet water temperature Twi is low, the heat exchange amount is large, and the enthalpy of the refrigerant flowing out from the hot water
制御装置100は、圧縮機吸入圧力センサ10が検出した圧縮機吸入圧力Psと圧縮機吸入温度センサ12が検出した圧縮機吸入温度Tsとを入力する(S128)。そして、制御装置100は、圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を算出する。さらに、圧縮機吸入温度Tsから圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を差し引いて圧縮機吸入過熱度SHsを算出する(S129)。
The
制御装置100は、算出した圧縮機吸入過熱度SHsの値が、圧縮機吸入過熱度目標値としてあらかじめ設定された第2設定値よりも小さいかどうかを判定する(S130)。制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さいと判定すると、第2膨張弁5の開度を小さくさせる制御を行う(S131)。そして、S128に戻って制御を続ける。また、制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さくないと判定すると、第2膨張弁5の開度を大きくさせる制御を行う(S132)。そして、S128に戻って制御を続ける。
The
図31は、この発明の実施の形態3のヒートポンプ給湯装置における給湯蓄熱併用運転を行う際の制御系の別例のシステムを中心とする構成を示す図である。図31において、図6などと同じ符号を付している機器については、実施の形態1などにおいて説明したことと基本的に同様の動作を行う。図27に示すように、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、少なくとも制御装置100、圧縮機吸入圧力センサ10、給湯用熱交換器出口冷媒温度センサ13および圧縮機吸入温度センサ12を制御に係る機器として有している。給湯用熱交換器出口冷媒温度センサ13は、給湯用熱交換器2から流出する冷媒の温度となる出口冷媒温度Troを検出する装置である。
FIG. 31 is a diagram showing a configuration centering on another system of the control system when performing the hot water storage heat combined operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
図32は、この発明の実施の形態3のヒートポンプ給湯装置における給湯蓄熱併用運転に係る制御手順の別例のフローチャートを示す図である。図31および図32に基づいて、制御装置100が行う給湯蓄熱併用運転に係る制御について説明する。制御装置100は、給湯運転指令を受けると、圧縮機1および給湯ポンプ32の駆動を開始させる(S141)。また、第1膨張弁3の開度を全閉にさせる(S142)。
FIG. 32 is a view showing a flowchart of another example of the control procedure related to the hot water storage heat storage combined operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
制御装置100は、給湯用熱交換器出口冷媒温度センサ13が検出した出口冷媒温度Troを入力する(S143)。そして、制御装置100は、出口冷媒温度Troの温度値が第3設定値より大きいかどうかを判定する(S144)。たとえば、出口冷媒温度Troが高いと、給湯用熱交換器2から流出する冷媒のエンタルピーが十分大きいため、蓄熱運転が可能となる。そこで、制御装置100は、出口冷媒温度Troの温度値が第3設定値より大きいと判定すると、給湯蓄熱併用運転を開始させる(S145)。そして、蓄熱ポンプ42を駆動させて、蓄熱材を循環させて、蓄熱材に蓄熱させる(S146)。
The
一方、出口冷媒温度Troが低いと、給湯用熱交換器2から流出する冷媒のエンタルピーが小さい。そこで、出口冷媒温度Troの温度値が第3設定値より大きくないと判定すると、蓄熱ポンプ42は駆動させず、給湯運転を行わせる(S147)。
On the other hand, when the outlet refrigerant temperature Tro is low, the enthalpy of the refrigerant flowing out of the hot water
制御装置100は、圧縮機吸入圧力センサ10が検出した圧縮機吸入圧力Psと圧縮機吸入温度センサ12が検出した圧縮機吸入温度Tsとを入力する(S148)。そして、制御装置100は、圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を算出する。さらに、圧縮機吸入温度Tsから圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を差し引いて圧縮機吸入過熱度SHsを算出する(S149)。
The
制御装置100は、算出した圧縮機吸入過熱度SHsの値が、圧縮機吸入過熱度目標値としてあらかじめ設定された第2設定値よりも小さいかどうかを判定する(S150)。制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さいと判定すると、第2膨張弁5の開度を小さくさせる制御を行う(S151)。そして、S148に戻って制御を続ける。また、制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さくないと判定すると、第2膨張弁5の開度を大きくさせる制御を行う(S152)。そして、S148に戻って制御を続ける。
The
図33は、この発明の実施の形態3のヒートポンプ給湯装置における蓄熱利用給湯運転を行う際の制御系のシステムを中心とする構成を示す図である。図33では、本実施の形態のヒートポンプ給湯装置が蓄熱利用給湯運転を行う際の制御に係る構成を示している。図33において、図8などと同じ符号を付している機器については、実施の形態1などにおいて説明したことと基本的に同様の動作を行う。本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、少なくとも制御装置100、圧縮機吸入圧力センサ10、圧縮機吸入温度センサ12および蓄熱材温度センサ14を制御に係る機器として有している。
FIG. 33 is a diagram showing a configuration centering on a system of a control system when performing a heat storage hot water supply operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
図34は、この発明の実施の形態3のヒートポンプ給湯装置における蓄熱利用給湯運転に係る制御手順のフローチャートを示す図である。図33および図34に基づいて、制御装置100が行う蓄熱利用給湯運転に係る制御について説明する。制御装置100は、給湯運転指令を受けると、圧縮機1および給湯ポンプ32の駆動を開始させる(S161)。
FIG. 34 is a diagram showing a flowchart of a control procedure related to a heat storage hot water supply operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
制御装置100は、蓄熱材温度センサ14が検出した蓄熱材温度Tstを入力する(S162)。そして、制御装置100は、蓄熱材温度Tstの温度値が第4設定値より大きいかどうかを判定する(S163)。
The
制御装置100は、蓄熱材温度Tstの温度値が第4設定値より大きいと判定すると、蓄熱利用給湯運転を開始させる(S164)。制御装置100は、第2膨張弁5の開度を全閉にさせる。そして、蓄熱ポンプ42を駆動させて、蓄熱材を循環させて、蓄熱材に放熱させる(S165)。
When determining that the temperature value of the heat storage material temperature Tst is larger than the fourth set value, the
制御装置100は、圧縮機吸入圧力センサ10が検出した圧縮機吸入圧力Psと圧縮機吸入温度センサ12が検出した圧縮機吸入温度Tsとを入力する(S166)。そして、制御装置100は、圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を算出する。さらに、圧縮機吸入温度Tsから圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を差し引いて圧縮機吸入過熱度SHsを算出する(S167)。
The
制御装置100は、算出した圧縮機吸入過熱度SHsの値が、圧縮機吸入過熱度目標値としてあらかじめ設定された第2設定値よりも小さいかどうかを判定する(S168)。制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さいと判定すると、第1膨張弁3の開度を小さくさせる制御を行う(S169)。そして、S162に戻って制御を続ける。また、制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さくないと判定すると、第1膨張弁3の開度を大きくさせる制御を行う(S170)。そして、S162に戻って制御を続ける。
The
一方、制御装置100は、蓄熱材温度Tstの温度値が第4設定値より大きくないと判定すると、通常の給湯運転を行わせる(S171)。制御装置100は、第1膨張弁3の開度を全開にさせる。また、蓄熱ポンプ42を駆動させないようにする(S172)。
On the other hand, when determining that the temperature value of the heat storage material temperature Tst is not larger than the fourth set value, the
制御装置100は、圧縮機吸入圧力センサ10が検出した圧縮機吸入圧力Psと圧縮機吸入温度センサ12が検出した圧縮機吸入温度Tsとを入力する(S173)。そして、制御装置100は、圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を算出する。さらに、圧縮機吸入温度Tsから圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を差し引いて圧縮機吸入過熱度SHsを算出する(S174)。
The
制御装置100は、算出した圧縮機吸入過熱度SHsの値が、圧縮機吸入過熱度目標値としてあらかじめ設定された第2設定値よりも小さいかどうかを判定する(S175)。制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さいと判定すると、第2膨張弁5の開度を小さくさせる制御を行う(S176)。そして、S162に戻って制御を続ける。また、制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さくないと判定すると、第2膨張弁5の開度を大きくさせる制御を行う(S177)。そして、S162に戻って制御を続ける。
The
以上のように、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、冷媒が循環する冷媒回路、給湯側二次回路30および蓄熱側二次回路40を有し、制御装置100が、保温運転などのように、比較的高温の水を加熱する運転を行う場合など、給湯用熱交換器2から流出する冷媒が比エンタルピーの大きい状態になるかどうかを判定し、比エンタルピーが大きい状態になると判定すると、給湯蓄熱併用運転を行って蓄熱運転も行うことにより、ヒートポンプ給湯装置を運転することによって得られる熱エネルギーを有効利用することができる。また、蓄熱槽41に蓄熱した熱エネルギーを利用した蓄熱利用給湯運転を行うことができるので、外気温度によらず、空気熱交換器6における冷媒の蒸発温度を高く維持することができるので、冷媒から水への加熱能力を増強することができる。
As described above, the heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment includes the refrigerant circuit in which the refrigerant circulates, the hot water supply side
また、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、中温で潜熱変化するスラリーなどの蓄熱材を、蓄熱側二次回路40内に循環させるようにしたので、蓄熱運転における効率を高くすることができる。また、蓄熱材が蓄熱用熱交換器4Aを直接通過するので、効率よく採熱などを行うことができる。また、蓄熱利用給湯運転において、外気温度が低く、空気熱交換器6が冷えている状態でも、蓄熱用熱交換器4Aで熱交換した後の低圧中温のガス冷媒が、空気熱交換器6側に流れない。このため、空気熱交換器6において冷媒が凝縮し、寝込むことを防止することができる。
Moreover, since the heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment circulates a heat storage material such as slurry that changes in latent heat at an intermediate temperature in the heat storage side
また、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、給湯用熱交換器2を流出した高圧の冷媒が膨張弁を通過することなく、直接、蓄熱用熱交換器4Aに流入することができる。このため、給湯蓄熱併用運転において、給湯用熱交換器2から流出した、中温高圧の超臨界状態の冷媒について、圧力損失を生じることなく蓄熱用熱交換器4Aに流入させることができる。さらに、実施の形態3に係るヒートポンプ給湯装置は、蓄熱用熱交換器4Aと圧縮機1の吸入側配管との間に弁を有しない構成である。このため、蓄熱利用給湯運転において、蓄熱用熱交換器4Aを流出した低温低圧のガス冷媒を、圧力損失を生じることなく圧縮機1に吸入させることができる。したがって、冷媒の圧力損失による効率低下を抑制することができる。
In the heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment, the high-pressure refrigerant that has flowed out of the hot water
そして、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置の蓄熱用熱交換器4Aは、高圧の冷媒が流れる第1流路51と低圧の冷媒が流れる第2流路52とを、1台の中に独立して有する熱交換器である。このため、たとえば蓄熱用の熱交換器と採熱用の熱交換器とを別々に有する必要がない。したがって、ユニットを小型化、軽量化などすることが可能となる。
The heat
実施の形態4.
図35は、この発明の実施の形態4におけるヒートポンプ給湯装置の構成を示す図である。図35において、図1などと同じ符号を付している機器は、実施の形態1などにおいて説明したことと同様の動作を行う。本実施の形態のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機1、給湯用熱交換器2、第1膨張弁3、蓄熱用熱交換器4B、第2膨張弁5および空気熱交換器6を、冷媒配管を介して環状に接続する。また、給湯用熱交換器2と蓄熱用熱交換器4Bとの間を、第1膨張弁3と並列に、第1二方弁17が設置された冷媒配管で接続する。第1二方弁17は、弁を開放することで、冷媒が第1膨張弁3を通過せず、バイパスさせることができる。さらに、給湯用熱交換器2と第2膨張弁5との間を、第1膨張弁3および蓄熱用熱交換器4Bと並列に、第2二方弁18が設置された蓄熱槽バイパス配管22で接続する。第2二方弁18は、弁を開放することで、蓄熱槽バイパス配管22に冷媒を通過させ、蓄熱槽41内の蓄熱用熱交換器4Bを通過させずにバイパスさせることができる。そして、本実施の形態のヒートポンプ給湯装置において、蓄熱用熱交換器4Bは、蓄熱材がためられた蓄熱槽41内に配置されている。蓄熱用熱交換器4Bは、たとえば一定間隔に配置された冷媒配管を有している。
FIG. 35 is a diagram showing a configuration of a heat pump hot-water supply apparatus according to
次に図35を参照しながら、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置における運転動作について説明する。 Next, the operation of the heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
まず、通常の給湯運転について説明する。通常の給湯運転とは、水道水と同程度の温度の水を、たとえば80℃などの高温の水に沸き上げる運転である。ここで、蓄熱ポンプ42は停止しており、蓄熱用熱交換器4Bでは、冷媒と蓄熱材の熱交換はなされない。
First, a normal hot water supply operation will be described. The normal hot water supply operation is an operation in which water having a temperature similar to that of tap water is boiled into high-temperature water such as 80 ° C. Here, the
通常の給湯運転において、給湯側二次回路30側では、給湯ポンプ32が駆動すると、給湯タンク31内の低温水が給湯用熱交換器2に送られる。給湯用熱交換器2を通過した水は冷媒によって加熱されて高温水となり給湯タンク31に戻る。以上のようにして加熱された水が給湯タンク31内にたまる。
In a normal hot water supply operation, on the hot water supply side
次に冷媒回路側の動作について説明する。ここで、通常の給湯運転においては、第2二方弁18は開放する。また、吸入バイパス弁7は閉止とする。このため、吸入バイパス配管9には冷媒が流れない。そして、第1膨張弁3の開度は全閉とし、第1二方弁17は閉止する。このため、蓄熱用熱交換器4Bには冷媒が流れず、冷媒と蓄熱材との熱交換は行われない。
Next, the operation on the refrigerant circuit side will be described. Here, in the normal hot water supply operation, the second two-
圧縮機1が駆動すると、低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機1に吸入され、圧縮されて高温高圧の超臨界状態の冷媒となって吐出する。圧縮機1から吐出した、高温高圧の超臨界状態の冷媒は、給湯用熱交換器2に流入する。給湯用熱交換器2に流入した、高温高圧の超臨界状態冷媒は、被熱交換媒体である、給湯側二次回路30を循環する水に放熱し、低温高圧の超臨界状態の冷媒となる。
When the
給湯用熱交換器2を流出した、低温高圧の超臨界状態の冷媒は、第2二方弁18を通過して第2膨張弁5に流入する。第2膨張弁5に流入した冷媒は、第2膨張弁5に減圧膨張され、低温低圧の気液二相冷媒となって流出する。
The low-temperature and high-pressure supercritical refrigerant that has flowed out of the hot water
第2膨張弁5から流出した気液二相冷媒は、空気熱交換器6に流入する。空気熱交換器6を通過した気液二相冷媒は、被熱交換媒体である外気を冷却し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となる。空気熱交換器6から流出した低温低圧のガス冷媒は、圧縮機1に再び吸入される。
The gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the
次に、給湯蓄熱併用運転について説明する。ここで、給湯蓄熱併用運転とは、保温運転と蓄熱運転とを同時に行う運転である。保温運転は、たとえば放熱などにより給湯タンク31内の水の温度が60℃に低下した場合に、65℃へ5℃程度沸き上げる運転である。また、蓄熱運転は、蓄熱槽41内の蓄熱材に蓄熱する運転である。
Next, the hot water storage heat combined operation will be described. Here, the hot water storage heat storage combined operation is an operation in which the heat insulation operation and the heat storage operation are performed simultaneously. The heat insulation operation is an operation in which water is heated to 65 ° C. by about 5 ° C. when the temperature of the water in the hot
給湯蓄熱併用運転において、給湯側二次回路30側では、給湯ポンプ32が駆動すると、給湯タンク31内の中温水が給湯用熱交換器2に送られる。給湯用熱交換器2を通過した水は、冷媒によって加熱されて高温水となって給湯タンク31に戻る。以上のようにして加熱された水が給湯タンク31内にたまる。
In the hot water storage heat storage combined operation, when the hot
次に冷媒回路側の動作について説明する。ここで、給湯蓄熱併用運転においては、第1二方弁17は開放する。また、第2二方弁18は閉止し、第1膨張弁3の開度は全閉とする。また、吸入バイパス弁7は閉止とする。このため、吸入バイパス配管9には冷媒が流れない。給湯蓄熱併用運転においては、圧縮機1が駆動すると、低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機1に吸入され、圧縮されて高温高圧の超臨界状態の冷媒となって吐出する。圧縮機1から吐出した、高温高圧の超臨界状態の冷媒は、給湯用熱交換器2に流入する。給湯用熱交換器2に流入した高温高圧の超臨界状態冷媒は、被熱交換媒体である、給湯側二次回路30を循環する水に放熱し、中温高圧の超臨界状態の冷媒となる。
Next, the operation on the refrigerant circuit side will be described. Here, in the hot water storage heat storage combined operation, the first two-
給湯用熱交換器2を流出した、中温高圧の超臨界状態の冷媒は、第1二方弁17を通過して蓄熱用熱交換器4Bに流入する。このとき、第1二方弁17は開放している。蓄熱用熱交換器4Bに流入した、中温高圧の超臨界状態冷媒は、被熱交換媒体である、蓄熱槽41内の蓄熱材に放熱し、低温高圧の超臨界状態の冷媒となる。蓄熱用熱交換器4Bを流出した、低温高圧の超臨界状態の冷媒は、第2膨張弁5に流入する。第2膨張弁5に流入した冷媒は、第2膨張弁5に減圧膨張され、低温低圧の気液二相冷媒となって流出する。
The medium-temperature and high-pressure supercritical refrigerant that has flowed out of the hot water
第2膨張弁5から流出した気液二相冷媒は、空気熱交換器6に流入する。空気熱交換器6を通過した気液二相冷媒は、被熱交換媒体である外気を冷却し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となる。空気熱交換器6から流出した低温低圧のガス冷媒は、圧縮機1に再び吸入される。
The gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the
次に、蓄熱利用給湯運転について説明する。ここで、蓄熱利用給湯運転とは、蓄熱槽41において蓄熱された蓄熱材を熱源として、給湯運転を行う運転である。たとえば、低外気時における給湯能力低下の防止、給湯負荷が一時的に大きくなるときなどにおける給湯能力の増強などを目的として行う運転である。
Next, the heat storage hot water supply operation will be described. Here, the hot water storage operation using the heat storage is an operation for performing the hot water supply operation using the heat storage material stored in the
蓄熱利用給湯運転において、給湯側二次回路30側では、給湯ポンプ32が駆動すると、給湯タンク31内の低温水が給湯用熱交換器2に送られる。給湯用熱交換器2を通過した水は、冷媒によって加熱されて高温水となって給湯タンク31に戻る。以上のようにして加熱された水が給湯タンク31内にたまる。
In the hot water storage use hot water supply operation, on the hot water supply side
次に冷媒回路側の動作について説明する。ここで、蓄熱利用給湯運転においては、第1二方弁17および第2二方弁18は閉止とする。また、吸入バイパス弁7は開放とする。このため、吸入バイパス配管9に冷媒が流れる。さらに、第2膨張弁5の開度は全閉とする。このため、空気熱交換器6には冷媒が流れず、冷媒と外気との熱交換は行われない。
Next, the operation on the refrigerant circuit side will be described. Here, in the hot water storage operation using heat storage, the first two-
圧縮機1が駆動すると、低温低圧のガス状態の冷媒が圧縮機1に吸入され、圧縮されて高温高圧の超臨界状態の冷媒となって吐出する。圧縮機1から吐出した、高温高圧の超臨界状態の冷媒は、給湯用熱交換器2に流入する。給湯用熱交換器2に流入した、高温高圧の超臨界状態冷媒は、被熱交換媒体である、給湯側二次回路30を循環する水に放熱し、低温高圧の超臨界状態の冷媒となる。
When the
給湯用熱交換器2を流出した、低温高圧の超臨界状態の冷媒は、第1膨張弁3に流入する。第1膨張弁3に流入した冷媒は、第1膨張弁3に減圧膨張され、低温低圧の気液二相冷媒となって流出する。第1膨張弁3から流出した気液二相冷媒は、蓄熱用熱交換器4Bに流入する。
The low-temperature and high-pressure supercritical refrigerant that has flowed out of the hot water
蓄熱用熱交換器4Bに流入した低温低圧の気液二相冷媒は、蓄熱槽41内の蓄熱材から採熱し、中温低圧のガス冷媒となる。蓄熱用熱交換器4Bを流出した中温低圧のガス冷媒は、吸入バイパス弁7を介して吸入バイパス配管9を通過し、圧縮機1に再び吸入される。ここで、前述したように、吸入バイパス配管9の接続部分と空気熱交換器6との間には逆止弁8が設置されている。このため、外気の温度が低く、空気熱交換器6が冷えている状態でも、蓄熱用熱交換器4Bで熱交換した後の低圧中温のガス冷媒が、空気熱交換器6側に流れない。このため、空気熱交換器6において冷媒が凝縮し、寝込むことを防止することができる。
The low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the heat storage heat exchanger 4B collects heat from the heat storage material in the
図36は、この発明の実施の形態4のヒートポンプ給湯装置における給湯蓄熱併用運転を行う際の制御系のシステムを中心とする構成を示す図である。図36では、本実施の形態のヒートポンプ給湯装置が給湯蓄熱併用運転を行う際の制御に係る構成を示している。図36において、図4などと同じ符号を付している機器は、実施の形態1などにおいて説明したことと同様の動作を行う。図36に示すように、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、少なくとも制御装置100、圧縮機吸入圧力センサ10、給湯用熱交換器入口水温センサ11および圧縮機吸入温度センサ12を制御に係る機器として有している。
FIG. 36 is a diagram showing a configuration centering on the system of the control system when performing the hot water storage heat combined operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
図37は、この発明の実施の形態4のヒートポンプ給湯装置における給湯蓄熱併用運転に係る制御手順のフローチャートを示す図である。図36および図37に基づいて、制御装置100が行う給湯蓄熱併用運転に係る制御について説明する。制御装置100は、給湯運転指令を受けると、圧縮機1および給湯ポンプ32の駆動を開始させる(S181)。また、第1膨張弁3の開度を全閉させ、吸入バイパス弁7を閉止させる(S182)。
FIG. 37 is a diagram showing a flowchart of a control procedure related to the hot water storage heat storage combined operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
制御装置100は、給湯用熱交換器入口水温センサ11が検出した入口水温Twiを入力する(S183)。そして、制御装置100は、入口水温Twiの温度値が第1設定値より大きいかどうかを判定する(S184)。たとえば、入口水温Twiが高いと、水と冷媒との熱交換量が少なく、給湯用熱交換器2から流出する冷媒のエンタルピーが十分大きくなるため、蓄熱運転が可能となる。そこで、制御装置100は、入口水温Twiの温度値が第1設定値より大きいと判定すると、給湯蓄熱併用運転を開始させる(S185)。そして、第1二方弁17を開放させる。また、第2二方弁18を閉止させて、蓄熱用熱交換器4Bに冷媒を通過させて蓄熱材に蓄熱させる(S186)。
The
一方、入口水温Twiが低いと、熱交換量が多く、給湯用熱交換器2から流出する冷媒のエンタルピーが小さくなる。そこで、入口水温Twiの温度値が第1設定値より大きくないと判定すると、給湯運転だけを行う(S187)。
On the other hand, when the inlet water temperature Twi is low, the heat exchange amount is large, and the enthalpy of the refrigerant flowing out from the hot water
制御装置100は、圧縮機吸入圧力センサ10が検出した圧縮機吸入圧力Psと圧縮機吸入温度センサ12が検出した圧縮機吸入温度Tsとを入力する(S188)。そして、制御装置100は、圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を算出する。さらに、圧縮機吸入温度Tsから圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を差し引いて圧縮機吸入過熱度SHsを算出する(S189)。
The
制御装置100は、算出した圧縮機吸入過熱度SHsの値が、圧縮機吸入過熱度目標値としてあらかじめ設定された第2設定値よりも小さいかどうかを判定する(S190)。制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さいと判定すると、第2膨張弁5の開度を小さくさせる制御を行う(S191)。そして、S188に戻って制御を続ける。また、制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さくないと判定すると、第2膨張弁5の開度を大きくさせる制御を行う(S192)。そして、S188に戻って制御を続ける。
The
図38は、この発明の実施の形態4のヒートポンプ給湯装置における給湯蓄熱併用運転を行う際の制御系の別例のシステムを中心とする構成を示す図である。図38において、図6などと同じ符号を付している機器については、実施の形態1などにおいて説明したことと基本的に同様の動作を行う。図38に示すように、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、少なくとも制御装置100、圧縮機吸入圧力センサ10、給湯用熱交換器出口冷媒温度センサ13および圧縮機吸入温度センサ12を制御に係る機器として有している。
FIG. 38 is a diagram showing a configuration centering on another system of the control system when performing the hot water storage heat combined operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
図39は、この発明の実施の形態4のヒートポンプ給湯装置における給湯蓄熱併用運転に係る制御手順の別例のフローチャートを示す図である。図38および図39に基づいて、制御装置100が行う給湯蓄熱併用運転に係る制御について説明する。制御装置100は、給湯運転指令を受けると、圧縮機1および給湯ポンプ32の駆動を開始させる(S201)。また、第1膨張弁3の開度を全開にさせ、吸入バイパス弁7を閉止させる(S202)。
FIG. 39 is a view showing a flowchart of another example of the control procedure related to the hot water storage heat storage combined operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
制御装置100は、給湯用熱交換器出口冷媒温度センサ13が検出した出口冷媒温度Troを入力する(S203)。そして、制御装置100は、出口冷媒温度Troの温度値が第3設定値より大きいかどうかを判定する(S204)。たとえば、出口冷媒温度Troが高いと、給湯用熱交換器2から流出する冷媒のエンタルピーが十分大きいため、蓄熱運転が可能となる。そこで、制御装置100は、出口冷媒温度Troの温度値が第3設定値より大きいと判定すると、給湯蓄熱併用運転を開始させる(S205)。そして、第1二方弁17を開放させる。また、第2二方弁18を閉止させて、蓄熱用熱交換器4Bに冷媒を通過させて蓄熱材に蓄熱させる(S206)。
The
一方、出口冷媒温度Troが低いと、給湯用熱交換器2から流出する冷媒のエンタルピーが小さい。そこで、出口冷媒温度Troの温度値が第3設定値より大きくないと判定すると、給湯運転だけを行う(S207)。
On the other hand, when the outlet refrigerant temperature Tro is low, the enthalpy of the refrigerant flowing out of the hot water
制御装置100は、圧縮機吸入圧力センサ10が検出した圧縮機吸入圧力Psと圧縮機吸入温度センサ12が検出した圧縮機吸入温度Tsとを入力する(S208)。そして、制御装置100は、圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を算出する。さらに、圧縮機吸入温度Tsから圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を差し引いて圧縮機吸入過熱度SHsを算出する(S209)。
The
制御装置100は、算出した圧縮機吸入過熱度SHsの値が、圧縮機吸入過熱度目標値としてあらかじめ設定された第2設定値よりも小さいかどうかを判定する(S210)。制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さいと判定すると、第2膨張弁5の開度を小さくさせる制御を行う(S211)。そして、S208に戻って制御を続ける。また、制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さくないと判定すると、第2膨張弁5の開度を大きくさせる制御を行う(S212)。そして、S208に戻って制御を続ける。
The
図40は、この発明の実施の形態4のヒートポンプ給湯装置における蓄熱利用給湯運転を行う際の制御系のシステムを中心とする構成を示す図である。図40では、本実施の形態のヒートポンプ給湯装置が蓄熱利用給湯運転を行う際の制御に係る構成を示している。図40において、図8などと同じ符号を付している機器については、実施の形態1などにおいて説明したことと基本的に同様の動作を行う。本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、少なくとも制御装置100、圧縮機吸入圧力センサ10、圧縮機吸入温度センサ12および蓄熱材温度センサ14を制御に係る機器として有している。
FIG. 40 is a diagram showing a configuration centering on the system of the control system when performing the heat storage hot water supply operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
図41は、この発明の実施の形態4のヒートポンプ給湯装置における蓄熱利用給湯運転に係る制御手順のフローチャートを示す図である。図40および図41に基づいて、制御装置100が行う蓄熱利用給湯運転に係る制御について説明する。制御装置100は、給湯運転指令を受けると、圧縮機1および給湯ポンプ32の駆動を開始させる(S221)。
FIG. 41 is a diagram showing a flowchart of a control procedure related to the heat storage hot water supply operation in the heat pump hot water supply apparatus according to
制御装置100は、蓄熱材温度センサ14が検出した蓄熱材温度Tstを入力する(S222)。そして、制御装置100は、蓄熱材温度Tstの温度値が第4設定値より大きいかどうかを判定する(S223)。
The
制御装置100は、蓄熱材温度Tstの温度値が第4設定値より大きいと判定すると、蓄熱利用給湯運転を開始させる(S224)。制御装置100は、第2膨張弁5の開度を全閉にさせ、吸入バイパス弁7を開放させる。また、第1二方弁17および第2二方弁18を閉止させる。そして、第1膨張弁3の開度を制御して、蓄熱用熱交換器4Bに冷媒を通過させて蓄熱材に放熱させる(S225)。
When determining that the temperature value of the heat storage material temperature Tst is larger than the fourth set value, the
制御装置100は、圧縮機吸入圧力センサ10が検出した圧縮機吸入圧力Psと圧縮機吸入温度センサ12が検出した圧縮機吸入温度Tsとを入力する(S226)。そして、制御装置100は、圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を算出する。さらに、圧縮機吸入温度Tsから圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を差し引いて圧縮機吸入過熱度SHsを算出する(S227)。
The
制御装置100は、算出した圧縮機吸入過熱度SHsの値が、圧縮機吸入過熱度目標値としてあらかじめ設定された第2設定値よりも小さいかどうかを判定する(S228)。制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さいと判定すると、第1膨張弁3の開度を小さくさせる制御を行う(S229)。そして、S222に戻って制御を続ける。また、制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さくないと判定すると、第1膨張弁3の開度を大きくさせる制御を行う(S230)。そして、S222に戻って制御を続ける。
The
一方、制御装置100は、蓄熱材温度Tstの温度値が第4設定値より大きくないと判定すると、通常の給湯運転を行わせる(S231)。制御装置100は、第1膨張弁3の開度を全閉にさせ、吸入バイパス弁7を閉止させる。また、第1二方弁17も閉止させて蓄熱用熱交換器4Bに冷媒が流れないようにする。第2二方弁18は開放させる(S232)。
On the other hand, when determining that the temperature value of the heat storage material temperature Tst is not larger than the fourth set value, the
制御装置100は、圧縮機吸入圧力センサ10が検出した圧縮機吸入圧力Psと圧縮機吸入温度センサ12が検出した圧縮機吸入温度Tsとを入力する(S233)。そして、制御装置100は、圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を算出する。さらに、圧縮機吸入温度Tsから圧縮機吸入圧力Psの飽和温度f(Ps)を差し引いて圧縮機吸入過熱度SHsを算出する(S234)。
The
制御装置100は、算出した圧縮機吸入過熱度SHsの値が、圧縮機吸入過熱度目標値としてあらかじめ設定された第2設定値よりも小さいかどうかを判定する(S235)。制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さいと判定すると、第2膨張弁5の開度を小さくさせる制御を行う(S236)。そして、S222に戻って制御を続ける。また、制御装置100は、圧縮機吸入過熱度SHsの値が第2設定値よりも小さくないと判定すると、第2膨張弁5の開度を大きくさせる制御を行う(S237)。そして、S222に戻って制御を続ける。
The
以上のように、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、冷媒が循環する冷媒回路、給湯側二次回路30および蓄熱側二次回路40を有し、制御装置100が、保温運転などのように、比較的高温の水を加熱する運転を行う場合など、給湯用熱交換器2から流出する冷媒が比エンタルピーの大きい状態になるかどうかを判定し、比エンタルピーが大きい状態になると判定すると、給湯蓄熱併用運転を行って蓄熱運転も行うことにより、ヒートポンプ給湯装置を運転することによって得られる熱エネルギーを有効利用することができる。また、蓄熱槽41に蓄熱した熱エネルギーを利用した蓄熱利用給湯運転を行うことができるので、外気温度によらず、空気熱交換器6における冷媒の蒸発温度を高く維持することができるので、冷媒から水への加熱能力を増強することができる。
As described above, the heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment includes the refrigerant circuit in which the refrigerant circulates, the hot water supply side
また、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、中温で潜熱変化するスラリーなどの蓄熱材を、蓄熱側二次回路40内に循環させるようにしたので、蓄熱運転における効率を高くすることができる。また、蓄熱用熱交換器4Bが蓄熱槽41内にあるので、効率よく採熱などを行うことができる。また、蓄熱利用給湯運転において、外気温度が低く、空気熱交換器6が冷えている状態でも、蓄熱用熱交換器4Bで熱交換した後の低圧中温のガス冷媒が、空気熱交換器6側に流れない。このため、空気熱交換器6において冷媒が凝縮し、寝込むことを防止することができる。
Moreover, since the heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment circulates a heat storage material such as slurry that changes in latent heat at an intermediate temperature in the heat storage side
また、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、給湯用熱交換器2を流出した高圧の冷媒が膨張弁を通過することなく、第1二方弁17を介して蓄熱用熱交換器4Bに流入させる構成である。このため、給湯蓄熱併用運転において、給湯用熱交換器2から流出した、中温高圧の超臨界状態の冷媒について、圧力損失を生じることなく、蓄熱用熱交換器4Bに流入させることができる。そして、実施の形態4に係るヒートポンプ給湯装置は、蓄熱用熱交換器4Bが蓄熱槽41内に収納されているので、装置を小型化することができる。
Moreover, the heat pump hot water supply apparatus according to the present embodiment allows the high-pressure refrigerant that has flowed out of the hot water
1 圧縮機、2 給湯用熱交換器、3 第1膨張弁、4,4A,4B 蓄熱用熱交換器、5 第2膨張弁、6 空気熱交換器、7 吸入バイパス弁、8 逆止弁、9,21 吸入バイパス配管、10 圧縮機吸入圧力センサ、11 給湯用熱交換器入口水温センサ、12 圧縮機吸入温度センサ、13 給湯用熱交換器出口冷媒温度センサ、14 蓄熱材温度センサ、15 採熱用熱交換器、16 第3膨張弁、17 第1二方弁、18 第2二方弁、20 採熱バイパス配管、22 蓄熱槽バイパス配管、30 給湯側二次回路、31 給湯タンク、32 給湯ポンプ、40 蓄熱側二次回路、41 蓄熱槽、42 蓄熱ポンプ、43 三方弁、51 第1流路、52 第2流路、53 蓄熱材用流路、54a 外管、54b 中管、54c,54d,54e 内管、54f 蓄熱材用円管、54g,54h 冷媒用円管、100 制御装置。
DESCRIPTION OF
この発明に係るヒートポンプ給湯装置は、圧縮機、給湯用熱交換器、蓄熱用熱交換器、主絞り装置および空気熱交換器を冷媒配管で環状に接続し、また、採熱用絞り装置および採熱用熱交換器が設置され、蓄熱用熱交換器から流出する冷媒を、圧縮機の吸入側に流す採熱用バイパス配管を接続して構成する冷媒回路と、蓄熱用熱交換器、蓄熱材をためる蓄熱槽、蓄熱材を循環させる蓄熱ポンプおよび蓄熱槽と採熱用熱交換器または蓄熱槽と蓄熱用熱交換器との接続を切り換える切換装置を有する蓄熱側二次回路と、給湯用熱交換器における冷媒との熱交換により、給湯に係る水に加熱させるとともに、蓄熱用熱交換器での熱交換による蓄熱材への蓄熱または採熱用熱交換器による蓄熱材からの採熱を行わせる運転制御を行う制御装置とを備えるものである。 The heat pump water heater according to the present invention, a compressor, a heat exchanger for hot water supply, heat storage heat exchanger, a main expansion device and an air heat exchanger connected to the annular refrigerant piping, also, the iris and adopted for Tonetsu is installed heat heat exchanger, the refrigerant flowing from the heat storage heat exchanger, a refrigerant circuit configured by connecting Tonetsu bypass pipe to flow to the suction side of the compressors, the heat storage heat exchanger, the heat storage A heat storage side secondary circuit having a heat storage tank for storing materials, a heat storage pump for circulating the heat storage material, and a switching device for switching the connection between the heat storage tank and the heat collecting heat exchanger or the heat storage tank and the heat storage heat exchanger, Heat exchange with the refrigerant in the heat exchanger causes the water related to the hot water supply to be heated, and heat storage in the heat storage material by heat exchange in the heat storage heat exchanger or heat collection from the heat storage material by the heat collection heat exchanger And a control device that performs operation control to be performed It is intended.
Claims (27)
前記蓄熱用熱交換器、蓄熱材をためる蓄熱槽および前記蓄熱用熱交換器と前記蓄熱槽との間で前記蓄熱材を循環させる蓄熱ポンプを有する蓄熱側二次回路と、
前記給湯用熱交換器における前記冷媒との熱交換により、給湯に係る水に加熱させるとともに、前記蓄熱材への蓄熱または前記蓄熱材からの採熱を行わせる運転制御を行う制御装置と
を備えるヒートポンプ給湯装置。A compressor, a hot water supply heat exchanger, a heat extraction throttle device, a heat storage heat exchanger, a main throttle device, and an air heat exchanger are connected in a ring shape with a refrigerant pipe, and the refrigerant flows out of the heat storage heat exchanger. A refrigerant circuit configured to connect an intake bypass pipe that bypasses the air heat exchanger and flows to the intake side of the compressor;
A heat storage side secondary circuit having the heat storage heat exchanger, a heat storage tank storing the heat storage material, and a heat storage pump for circulating the heat storage material between the heat storage heat exchanger and the heat storage tank;
And a controller for performing operation control to heat the water related to hot water supply and to store heat in the heat storage material or to collect heat from the heat storage material by heat exchange with the refrigerant in the heat exchanger for hot water supply. Heat pump water heater.
前記制御装置は、前記給湯用熱交換器に流入する前記水の温度が、第1設定温度よりも高いと判定すると、前記採熱用絞り装置を全開とし、前記蓄熱側二次回路が有する前記蓄熱ポンプを駆動させて、前記給湯用熱交換器を通過する前記水に加熱させるとともに、前記蓄熱材に蓄熱させる給湯蓄熱併用運転を行わせる請求項1または請求項2に記載のヒートポンプ給湯装置。A hot water supply heat exchanger inlet water temperature sensor for detecting the temperature of the water flowing into the hot water supply heat exchanger;
When the control device determines that the temperature of the water flowing into the hot water supply heat exchanger is higher than the first set temperature, the heat extraction throttle device is fully opened, and the heat storage side secondary circuit has the The heat pump hot water supply device according to claim 1 or 2, wherein a heat storage pump is driven to heat the water passing through the hot water supply heat exchanger, and a hot water storage heat combined operation for storing heat in the heat storage material is performed.
前記制御装置は、前記給湯用熱交換器から流出する前記冷媒の温度が、第2設定温度よりも高いと判定すると、前記採熱用絞り装置を全開とし、前記蓄熱側二次回路が有する前記蓄熱ポンプを駆動させて、前記給湯用熱交換器を通過する前記水に加熱させるとともに、前記蓄熱材に蓄熱させる給湯蓄熱併用運転を行わせる請求項1または請求項2に記載のヒートポンプ給湯装置。A hot water supply heat exchanger outlet refrigerant temperature sensor for detecting the temperature of the refrigerant flowing out of the hot water supply heat exchanger;
When the control device determines that the temperature of the refrigerant flowing out of the hot water supply heat exchanger is higher than a second set temperature, the control device opens the heat collecting throttle device, and the heat storage side secondary circuit has the The heat pump hot water supply device according to claim 1 or 2, wherein a heat storage pump is driven to heat the water passing through the hot water supply heat exchanger, and a hot water storage heat combined operation for storing heat in the heat storage material is performed.
前記制御装置は、前記蓄熱槽内の前記蓄熱材の温度が第3設定値よりも高いと判定すると、前記主絞り装置を前記冷媒が通過しないようにし、前記吸入バイパス配管を前記冷媒が流れるようにして、前記採熱用絞り装置の開度を制御し、また、前記蓄熱側二次回路が有する前記蓄熱ポンプを駆動させて、前記蓄熱材から採熱させる蓄熱利用運転を行わせる請求項1または請求項2に記載のヒートポンプ給湯装置。A heat storage material temperature sensor for detecting the temperature of the heat storage material in the heat storage tank;
If the control device determines that the temperature of the heat storage material in the heat storage tank is higher than a third set value, the control device prevents the refrigerant from passing through the main throttle device and causes the refrigerant to flow through the suction bypass pipe. Then, the opening degree of the heat collecting throttle device is controlled, and the heat storage pump that the heat storage side secondary circuit has is driven to perform a heat storage use operation in which heat is collected from the heat storage material. Or the heat pump hot-water supply apparatus of Claim 2.
前記蓄熱用熱交換器、蓄熱材をためる蓄熱槽、前記蓄熱材を循環させる蓄熱ポンプおよび前記蓄熱槽と前記採熱用熱交換器または前記蓄熱槽と前記蓄熱用熱交換器との接続を切り換える切換装置を有する蓄熱側二次回路と、
前記給湯用熱交換器における前記冷媒との熱交換により、給湯に係る水に加熱させるとともに、前記蓄熱用熱交換器での熱交換による前記蓄熱材への蓄熱または前記採熱用熱交換器による前記蓄熱材からの採熱を行わせる運転制御を行う制御装置と
を備えるヒートポンプ給湯装置。A compressor, a hot water supply heat exchanger, a heat storage heat exchanger, a main throttle device, and an air heat exchanger are connected in an annular shape with a refrigerant pipe, and a heat collecting throttle device and a heat collecting heat exchanger are installed, A refrigerant circuit configured by connecting a bypass pipe for heat collection for flowing the refrigerant flowing out of the heat storage heat exchanger to the suction side of the compressor;
The heat storage heat exchanger, the heat storage tank for storing the heat storage material, the heat storage pump for circulating the heat storage material, and the connection between the heat storage tank and the heat collecting heat exchanger or the heat storage tank and the heat storage heat exchanger are switched. A heat storage side secondary circuit having a switching device;
By heat exchange with the refrigerant in the hot water supply heat exchanger, the water related to the hot water supply is heated, and heat is stored in the heat storage material by heat exchange in the heat storage heat exchanger or by the heat collecting heat exchanger A heat pump hot water supply apparatus comprising: a control device that performs operation control for performing heat collection from the heat storage material.
前記制御装置は、前記給湯用熱交換器に流入する前記水の温度が、第1設定温度よりも高いと判定すると、前記採熱用絞り装置を全閉し、前記主絞り装置の開度を制御し、前記蓄熱槽と前記蓄熱用熱交換器とを接続させるように前記切換装置を切り換え、前記蓄熱ポンプを駆動させて、前記給湯用熱交換器を通過する前記水に加熱させるとともに、前記蓄熱材に蓄熱させる給湯蓄熱併用運転を行わせる請求項6または請求項7に記載のヒートポンプ給湯装置。A hot water supply heat exchanger inlet water temperature sensor for detecting the temperature of the water flowing into the hot water supply heat exchanger;
When the control device determines that the temperature of the water flowing into the hot water supply heat exchanger is higher than the first set temperature, the control device fully closes the heat collecting throttle device and sets the opening of the main throttle device. Controlling, switching the switching device to connect the heat storage tank and the heat storage heat exchanger, driving the heat storage pump, heating the water passing through the hot water supply heat exchanger, and The heat pump hot water supply apparatus according to claim 6 or 7, wherein a hot water storage heat storage combined operation for storing heat in the heat storage material is performed.
前記制御装置は、前記給湯用熱交換器から流出する前記冷媒の温度が、第2設定温度よりも高いと判定すると、前記採熱用絞り装置を全閉し、前記主絞り装置の開度を制御し、前記蓄熱槽と前記蓄熱用熱交換器とを接続させるように前記切換装置を切り換え、前記蓄熱ポンプを駆動させて、前記給湯用熱交換器を通過する前記水に加熱させるとともに、前記蓄熱材に蓄熱させる給湯蓄熱併用運転を行わせる請求項6または請求項7に記載のヒートポンプ給湯装置。A hot water supply heat exchanger outlet refrigerant temperature sensor for detecting the temperature of the refrigerant flowing out of the hot water supply heat exchanger;
When the control device determines that the temperature of the refrigerant flowing out of the hot water supply heat exchanger is higher than a second set temperature, the control device fully closes the heat collecting throttle device and sets the opening of the main throttle device. Controlling, switching the switching device to connect the heat storage tank and the heat storage heat exchanger, driving the heat storage pump, heating the water passing through the hot water supply heat exchanger, and The heat pump hot water supply apparatus according to claim 6 or 7, wherein a hot water storage heat storage combined operation for storing heat in the heat storage material is performed.
前記制御装置は、前記蓄熱槽内の前記蓄熱材の温度が第3設定値よりも高いと判定すると、前記主絞り装置を前記冷媒が通過しないようにし、前記採熱用絞り装置の開度を制御して、前記採熱用バイパス配管を前記冷媒が流れるようにし、また、前記蓄熱槽と前記採熱用熱交換器とを接続させるように前記切換装置を切り換え、前記蓄熱ポンプを駆動させて、前記給湯用熱交換器を通過する前記水に加熱させるとともに、前記蓄熱材に採熱させる蓄熱利用運転を行わせる請求項6または請求項7に記載のヒートポンプ給湯装置。A heat storage material temperature sensor for detecting the temperature of the heat storage material in the heat storage tank;
When the control device determines that the temperature of the heat storage material in the heat storage tank is higher than a third set value, the control device prevents the refrigerant from passing through the main expansion device and sets the opening of the heat collection expansion device. And the switching device is switched so as to connect the heat storage tank and the heat collecting heat exchanger, and the heat storage pump is driven so that the refrigerant flows through the heat collecting bypass pipe. The heat pump hot water supply apparatus according to claim 6 or 7, wherein the water passing through the hot water supply heat exchanger is heated and the heat storage use operation is performed to collect heat from the heat storage material.
前記蓄熱用熱交換器、蓄熱材をためる蓄熱槽および前記蓄熱用熱交換器と前記蓄熱槽との間で前記蓄熱材を循環させる蓄熱ポンプを有する蓄熱側二次回路と、
前記給湯用熱交換器における冷媒との熱交換により、給湯に係る水に加熱させるとともに、前記蓄熱材への蓄熱または前記蓄熱材からの採熱を行わせる運転制御を行う制御装置とを備え、
前記蓄熱用熱交換器は、2系統の冷媒用流路を有し、
前記冷媒回路は、前記圧縮機、前記給湯用熱交換器、前記採熱用絞り装置、前記蓄熱用熱交換器における一方の系統の冷媒用流路を環状に配管接続して構成する回路と、前記圧縮機、前記給湯用熱交換器、前記蓄熱用熱交換器における他方の系統の冷媒用流路、前記主絞り装置および前記空気熱交換器を環状に配管接続して構成する回路とを有するヒートポンプ給湯装置。A refrigerant circuit configured by connecting a compressor, a hot water heat exchanger, a heat extraction throttle device, a heat storage heat exchanger, a main throttle device, and an air heat exchanger with refrigerant piping;
A heat storage side secondary circuit having the heat storage heat exchanger, a heat storage tank storing the heat storage material, and a heat storage pump for circulating the heat storage material between the heat storage heat exchanger and the heat storage tank;
A controller for performing operation control to heat water to the hot water supply or to store heat to the heat storage material or to collect heat from the heat storage material by heat exchange with the refrigerant in the heat exchanger for hot water supply,
The heat storage heat exchanger has two systems of refrigerant flow paths,
The refrigerant circuit is a circuit configured by annularly connecting the refrigerant flow path of one system in the compressor, the hot water supply heat exchanger, the heat collecting throttle device, and the heat storage heat exchanger; The compressor, the hot water supply heat exchanger, the refrigerant flow path of the other system in the heat storage heat exchanger, the main throttle device, and a circuit configured by pipe connection of the air heat exchanger. Heat pump water heater.
前記制御装置は、前記給湯用熱交換器に流入する前記水の温度が、第1設定温度よりも高いと判定すると、前記採熱用絞り装置を全閉とし、前記蓄熱側二次回路が有する前記蓄熱ポンプを駆動させて、前記給湯用熱交換器を通過する前記水に加熱させるとともに、前記蓄熱材に蓄熱させる給湯蓄熱併用運転を行わせる請求項11〜請求項15のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯装置。A hot water supply heat exchanger inlet water temperature sensor for detecting the temperature of the water flowing into the hot water supply heat exchanger;
When the control device determines that the temperature of the water flowing into the hot water supply heat exchanger is higher than the first set temperature, the control device closes the heat collecting throttle device, and the heat storage side secondary circuit has The hot water storage combined use operation which drives the heat storage pump to heat the water passing through the hot water supply heat exchanger and stores the heat in the heat storage material is performed. The heat pump hot-water supply apparatus of description.
前記制御装置は、前記給湯用熱交換器から流出する前記冷媒の温度が、第2設定温度よりも高いと判定すると、前記採熱用絞り装置を全閉とし、前記蓄熱側二次回路が有する前記蓄熱ポンプを駆動させて、前記給湯用熱交換器を通過する前記水に加熱させるとともに、前記蓄熱材に蓄熱させる給湯蓄熱併用運転を行わせる請求項11〜請求項15のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯装置。A hot water supply heat exchanger outlet refrigerant temperature sensor for detecting the temperature of the refrigerant flowing out of the hot water supply heat exchanger;
When the control device determines that the temperature of the refrigerant flowing out of the hot water supply heat exchanger is higher than a second set temperature, the control device closes the heat collecting throttle device, and the heat storage side secondary circuit has The hot water storage combined use operation which drives the heat storage pump to heat the water passing through the hot water supply heat exchanger and stores the heat in the heat storage material is performed. The heat pump hot-water supply apparatus of description.
前記制御装置は、前記蓄熱槽内の前記蓄熱材の温度が第3設定値よりも高いと判定すると、前記主絞り装置を冷媒が通過しないようにし、前記採熱用絞り装置の開度を制御し、また、前記蓄熱側二次回路が有する前記蓄熱ポンプを駆動させて、前記蓄熱材から採熱させる蓄熱利用運転を行わせる請求項11〜請求項15のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯装置。A heat storage material temperature sensor for detecting the temperature of the heat storage material in the heat storage tank;
When the control device determines that the temperature of the heat storage material in the heat storage tank is higher than a third set value, the control device prevents the refrigerant from passing through the main throttle device and controls the opening degree of the heat collecting throttle device. And heat pump hot water supply as described in any one of Claims 11-15 which drive the said heat storage pump which the said heat storage side secondary circuit has, and perform the heat storage utilization driving | operation which heat-collects from the said heat storage material. apparatus.
圧縮機、給湯用熱交換器、前記蓄熱槽内に配置された蓄熱用熱交換器、主絞り装置および空気熱交換器を冷媒配管で接続し、また、前記蓄熱用熱交換器から流出する冷媒を、前記空気熱交換器をバイパスさせて、前記圧縮機の吸入側に流す吸入バイパス配管および前記給湯用熱交換器から流出する前記冷媒を、前記蓄熱用熱交換器をバイパスさせて、前記主絞り装置に流す蓄熱槽バイパス配管を接続して構成する冷媒回路と、
前記給湯用熱交換器における前記冷媒との熱交換により、給湯に係る水に加熱させるとともに、前記蓄熱材への蓄熱または前記蓄熱材からの採熱を行わせる運転制御を行う制御装置とを備え、
前記冷媒回路は、
採熱用絞り装置、該採熱用絞り装置における前記冷媒の通過を制御する第1二方弁および前記蓄熱槽バイパス配管における前記冷媒の通過を制御する第2二方弁を有し、前記採熱用絞り装置、前記第1二方弁および前記第2二方弁を前記給湯用熱交換器の冷媒流出側に並列に接続するヒートポンプ給湯装置。A heat storage tank having a heat storage material;
A compressor, a hot water supply heat exchanger, a heat storage heat exchanger arranged in the heat storage tank, a main throttle device and an air heat exchanger are connected by a refrigerant pipe, and the refrigerant flows out of the heat storage heat exchanger. Bypassing the air heat exchanger and allowing the refrigerant flowing out from the suction bypass pipe and the hot water supply heat exchanger to flow to the suction side of the compressor to bypass the heat storage heat exchanger, A refrigerant circuit configured by connecting a heat storage tank bypass pipe flowing to the expansion device;
A controller for performing operation control to heat the water related to hot water supply and to store heat in the heat storage material or to collect heat from the heat storage material by heat exchange with the refrigerant in the heat exchanger for hot water supply. ,
The refrigerant circuit is
A heat collecting throttle device; a first two-way valve that controls passage of the refrigerant in the heat collecting throttle device; and a second two-way valve that controls passage of the refrigerant in the heat storage tank bypass pipe. A heat pump hot water supply apparatus that connects the heat expansion device, the first two-way valve, and the second two-way valve in parallel to the refrigerant outflow side of the hot water supply heat exchanger.
前記制御装置は、前記給湯用熱交換器に流入する前記水の温度が、第1設定温度よりも高いと判定すると、前記第1二方弁を開とし、前記第2二方弁を閉とし、前記吸入バイパス配管を前記冷媒が流れないようにして、前記給湯用熱交換器を通過する前記水を加熱するとともに、前記蓄熱材に蓄熱させる給湯蓄熱併用運転を行わせる請求項19または請求項20に記載のヒートポンプ給湯装置。A hot water supply heat exchanger inlet water temperature sensor for detecting the temperature of the water flowing into the hot water supply heat exchanger;
When the control device determines that the temperature of the water flowing into the hot water supply heat exchanger is higher than the first set temperature, the control device opens the first two-way valve and closes the second two-way valve. The hot water storage and storage combined operation for heating the water passing through the hot water supply heat exchanger and storing heat in the heat storage material is performed so that the refrigerant does not flow through the suction bypass pipe. The heat pump hot water supply apparatus according to 20.
前記制御装置は、前記給湯用熱交換器から流出する前記冷媒の温度が、第2設定温度よりも高いと判定すると、前記第1二方弁を開とし、前記第2二方弁を閉とし、前記吸入バイパス配管を前記冷媒が流れないようにして、前記給湯用熱交換器を通過する前記水を加熱するとともに、前記蓄熱材に蓄熱させる給湯蓄熱併用運転を行わせる請求項19または請求項20に記載のヒートポンプ給湯装置。A hot water supply heat exchanger outlet refrigerant temperature sensor for detecting the temperature of the refrigerant flowing out of the hot water supply heat exchanger;
When the control device determines that the temperature of the refrigerant flowing out of the hot water heat exchanger is higher than a second set temperature, the control device opens the first two-way valve and closes the second two-way valve. The hot water storage and storage combined operation for heating the water passing through the hot water supply heat exchanger and storing heat in the heat storage material is performed so that the refrigerant does not flow through the suction bypass pipe. The heat pump hot water supply apparatus according to 20.
前記制御装置は、前記蓄熱槽内の前記蓄熱材の温度が第3設定値よりも高いと判定すると、前記第1二方弁および前記第2二方弁を閉とし、前記吸入バイパス配管を前記冷媒が流れるようにして、前記主絞り装置を前記冷媒が通過しないようにし、前記採熱用絞り装置の開度を制御して、前記蓄熱材から採熱させる蓄熱利用運転を行わせる請求項19または請求項20に記載のヒートポンプ給湯装置。A heat storage material temperature sensor for detecting the temperature of the heat storage material in the heat storage tank;
If the control device determines that the temperature of the heat storage material in the heat storage tank is higher than a third set value, the control device closes the first two-way valve and the second two-way valve, and 20. A heat storage use operation for collecting heat from the heat storage material is performed by allowing a refrigerant to flow, preventing the refrigerant from passing through the main throttle device, and controlling an opening degree of the heat collecting throttle device. Or the heat pump hot-water supply apparatus of Claim 20.
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