JP6098557B2 - 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、冷媒と水との熱交換を行う水冷媒熱交換器と、膨張弁と、熱源側熱交換器とを順次冷媒配管で接続してなる冷媒回路を備えたヒートポンプユニットと、上記水冷媒熱交換器で加熱された温水を循環ポンプにより暖房ユニット(床暖房パネルや浴室暖房装置等)や貯湯タンクに循環させる給湯ユニットとを有している(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 hot water heater has a refrigerant circuit in which a compressor, a water refrigerant heat exchanger that performs heat exchange between refrigerant and water, an expansion valve, and a heat source side heat exchanger are sequentially connected by refrigerant piping. And a hot water supply unit that circulates hot water heated by the water-refrigerant heat exchanger to a heating unit (floor heating panel, bathroom heating device, etc.) or a hot water storage tank by a circulation pump (for example, Patent Document 1).

上述した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、所定の目標温度となるように、圧縮機の回転数や膨張弁の開度が制御される。ここで、目標温度とは、暖房ユニットで要求される室温や、貯湯タンクに貯留されている水を沸き上げる際の沸き上げ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、上述した暖房ユニットで要求される室温や沸き上げ温度を設定温度と記載する。   In the heat pump type heating / hot water supply apparatus described above, compression is performed so that 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) becomes a predetermined target temperature. The rotation speed of the machine and the opening of the expansion valve are controlled. Here, the target temperature is determined according to the room temperature required by the heating unit and the boiling temperature when boiling the water stored in the hot water storage tank. In the following description, the room temperature and the boiling temperature required for the above-described heating unit are described as the set temperature, unless it is necessary to individually refer to them.

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、往き温度が目標温度に対し所定の範囲(例えば、目標温度に対して±2℃以内)となるよう、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、暖房ユニットが設置された部屋の室温や貯湯タンク内の水温が、各々の設定温度に近い温度となっているため、水冷媒熱交換器から流出して暖房ユニットや貯湯タンクに流入する温水の暖房ユニットや貯湯タンクにおける放熱量は少なくなる。   In the heat pump heating / hot water supply apparatus described above, when the forward temperature reaches the target temperature, control is performed so as to maintain the temperature. Specifically, the rotational speed of the compressor is controlled so that the forward temperature is within a predetermined range with respect to the target temperature (for example, within ± 2 ° C. with respect to the target temperature). When the going-out temperature is within the specified range, the room temperature in the room where the heating unit is installed and the water temperature in the hot water storage tank are close to the set temperature, so the water flows out of the water refrigerant heat exchanger and is heated. The amount of heat released from the heating unit or hot water storage tank flowing into the unit or hot water storage tank 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。このとき、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 temperature (near), and the condensation temperature in the water-refrigerant heat exchanger hardly changes. At this time, 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、往き温度が所定の範囲を定める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 forward temperature is controlled to be within a predetermined range with respect to the target temperature, if the forward temperature is equal to or higher than the upper limit temperature that defines the predetermined range, the rotational speed of the compressor is decreased. It is necessary to lower the back temperature 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低回転数より所定回転数低い下限回転数となれば、往き温度が所定の範囲を定める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 present applicant, when controlling the forward temperature to be within a predetermined range with respect to the target temperature, the rotational speed of the compressor is lower than the minimum rotational speed that is the rotational speed of the compressor at which the COP is the maximum value. If the lower limit rotational speed is lower than the predetermined rotational speed, it is determined whether the forward temperature is equal to or higher than the upper limit temperature that defines a predetermined range. If the forward temperature is higher than the upper limit temperature, the compressor is stopped and the forward temperature is A heat pump type heating and hot water supply apparatus that continues to drive the compressor at the lower limit rotational speed if not higher than the temperature 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 heat pump type heating / hot water supply apparatus described above, when the forward temperature is lowered toward the target temperature, the compressor is stopped or continuously driven at the lower limit rotational speed, which is caused by deterioration in the operation efficiency of the compressor. It is possible to suppress the deterioration of COP of the heat pump type heating and hot water supply apparatus.

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所定の範囲を定める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, the compressor is restarted at the lower limit frequency when the compressor is stopped and the forward temperature is lower than the lower limit temperature that defines a predetermined range. And if the going-out temperature rises by restarting a compressor and becomes more than upper limit temperature, a compressor will be stopped again.

しかし、圧縮機を再起動した後、暖房ユニットの暖房負荷(例えば、暖房ユニットが設置された部屋の日射状態)や外気温度によっては、往き温度が目標温度と上限温度との間の温度で安定する場合がある。   However, after restarting the compressor, depending on the heating load of the heating unit (for example, the solar radiation state of the room where the heating unit is installed) and the outside air temperature, the forward temperature is stable at a temperature between the target temperature and the upper limit temperature. There is a case.

上記のような場合は、暖房ユニットや貯湯タンクで設定温度以上の温度となっている虞があり、また、往き温度が上限温度以上となっていないために、圧縮機が下限回転数で継続運転されている。つまり、ヒートポンプ式暖房給湯装置を無駄に運転している状態となっており、この状態が長時間継続すると、ヒートポンプ式暖房給湯装置のCOP向上の妨げになるという問題があった。   In the above cases, the temperature may be higher than the set temperature in the heating unit or hot water storage tank, and the compressor is continuously operated at the lower limit rotation speed because the forward temperature is not higher than the upper limit temperature. Has been. That is, the heat pump heating / hot water supply apparatus is in a state of being wasted, and if this state continues for a long time, there is a problem that the COP improvement of the heat pump heating / hot water supply apparatus is hindered.

本発明は以上述べた問題点を解決し、無駄な圧縮機の運転を防止してCOPを向上させ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 improves the COP by preventing useless operation of the compressor.

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流量調整手段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、往き温度を、暖房端末で要求される能力に応じた目標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である最適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、往き温度が、目標温度と上限温度との間の所定温度である閾温度以上となったか否かを判断する。制御手段は、往き温度が閾温度以上となっていれば、往き温度が閾温度となってから閾温度以上上限温度未満の温度となっている時間である閾温度超過時間を計測し、閾温度超過時間が予め定められる超過限度時間以上となれば、圧縮機の回転数を最適回転数とする。そして、圧縮機を最適回転数で運転しているとき、往き温度が上限温度以上となれば、圧縮機を停止する。   The present invention solves the above-described problems, and the heat pump type heating and hot water supply apparatus of the present invention includes a water-refrigerant heat exchanger that performs heat exchange between the compressor, the refrigerant, and water, a flow rate adjusting unit, and a heat source side heat exchange. A refrigerant circuit formed by sequentially connecting a heater, a hot water supply circuit that circulates hot water between the heating terminal and the water refrigerant heat exchanger by operating a circulation pump, and a forward temperature that is a water temperature that flows out of the water refrigerant heat exchanger And a control means for controlling the compressor. The control means includes a compressor having a maximum COP value in order to keep the forward temperature within a temperature range including a target temperature corresponding to the capacity required by the heating terminal and including an upper limit temperature and a lower limit temperature. When operating at a lower limit rotational speed that is lower than the optimal rotational speed, which is the rotational speed of the engine, it is determined whether or not the forward temperature is equal to or higher than a threshold temperature that is a predetermined temperature between the target temperature and the upper limit temperature. To do. If the forward temperature is equal to or higher than the threshold temperature, the control means measures the threshold temperature excess time, which is the time during which the forward temperature becomes the threshold temperature and is the temperature higher than the threshold temperature and lower than the upper limit temperature. If the excess time is greater than or equal to a predetermined excess limit time, the rotation speed of the compressor is set as the optimum rotation speed. Then, when the compressor is operated at the optimum rotational speed, the compressor is stopped if the forward temperature is equal to or higher than the upper limit temperature.

本発明のヒートポンプ式暖房給湯装置は、往き温度が目標温度より所定温度高い温度である閾温度以上上限温度未満となっている閾温度超過時間が、所定の超過限度時間以上となれば、圧縮機の回転数を最適回転数まで上昇させ、往き温度が上限温度以上となれば圧縮機を停止する。圧縮機の回転数を、COPが最高値となる最適回転数まで上昇させることで往き温度の上昇を早め、往き温度を上限温度に早く到達させて圧縮機を停止させるので、往き温度が目標温度以上の温度で圧縮機が運転され続けることを防止でき、ヒートポンプ式暖房給湯装置のCOPを向上させることができる。   The heat pump type heating and hot water supply apparatus of the present invention is a compressor that has a threshold temperature exceeding time that is higher than a threshold temperature and lower than an upper limit temperature that is a predetermined temperature higher than a target temperature, and that is more than a predetermined exceeding limit time. The number of rotations is increased to the optimum number of rotations, and the compressor is stopped when the going-out temperature exceeds the upper limit temperature. Increasing the compressor speed to the optimum speed at which the COP reaches its maximum value speeds up the forward temperature rise, quickly reaches the upper limit temperature, and stops the compressor. It is possible to prevent the compressor from being continuously operated at the above temperature, and to improve the COP of the heat pump type heating hot water supply apparatus.

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貯湯タンクと室内ユニットとを有し、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, it has a hot water storage tank that is a heating terminal and an indoor unit in the present invention, and heats water by circulating hot water that has been heat-exchanged with a refrigerant in a water-refrigerant heat exchanger to the indoor unit, A heat pump heating and hot water supply apparatus that heats water stored in a hot water storage tank with hot water that has been heat exchanged with the refrigerant in the refrigerant heat exchanger will be described as an example. 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、流量調整手段である膨張弁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 and 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 that is a flow rate adjusting means, and heat source side heat exchange. The refrigerant circuit 10 is connected to the condenser 5 and the accumulator 6 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入口温度センサ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出口温度センサ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。   An inlet 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. In addition, an outlet 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.

図1に示すように、冷媒回路10を暖房サイクルとしてヒートポンプ式暖房給湯装置100を運転しているときは、圧縮機1から吐出された冷媒は、四方弁2、水冷媒熱交換器3、膨張弁4、熱源側熱交換器5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(図1に示す矢印80で冷媒の流れを示す)。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を運転したときは、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。   As shown in FIG. 1, when the heat pump type hot water supply apparatus 100 is operated with the refrigerant circuit 10 as a heating cycle, the refrigerant discharged from the compressor 1 is a four-way valve 2, a water refrigerant heat exchanger 3, an expansion It flows through the valve 4 and the heat source side heat exchanger 5 in this order, flows into the four-way valve 2 again, and is sucked into the compressor 1 through the accumulator 6 (the flow of the refrigerant is indicated by an arrow 80 shown in FIG. 1). When the heat pump type hot water heater 100 is operated using 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.

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、出口水温センサ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、目標温度と記載)となるように圧縮機1を制御する。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。   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 control means 60 is configured so that the forward temperature detected by the outlet water temperature sensor 57, that is, the temperature of the water heated by the water-refrigerant heat exchanger 3, corresponds to the set temperature of the heating operation set by the user (hereinafter, The compressor 1 is controlled so as to satisfy the target temperature. 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, is further decompressed by the expansion valve 4, and is heated to the outside air and heat in the heat source side heat exchanger 5. The process of evaporating, evaporating, sucking into the compressor 1 and compressing again with the compressor 1 is repeated.

一方、水冷媒熱交換器3で加熱された温水は、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 the water-refrigerant heat exchanger 3 flows out to the hot water supply pipe 12 a by driving the circulation pump 30, flows through the indoor unit side pipe 12 c through the three-way valve 31, and flows into the indoor 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、出口水温センサ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、出口水温センサ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 outlet water temperature sensor 57 becomes a target temperature corresponding to the set temperature of the heating operation set by the user. In the boiling operation, the compressor 1 is controlled so that the forward temperature detected by the outlet water temperature sensor 57 becomes a target 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 do. 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. The hot water heated by 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, flows through the hot water storage tank side pipe 12b via the three-way valve 31, and flows into the hot water storage tank 70. It flows into the heat exchange part 71 arrange | positioned inside. 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.

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、出口水温センサ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 type heating / hot water supply apparatus 100 performs the heating operation or the heating operation, the forward temperature detected by the outlet water temperature sensor 57 (hereinafter referred to as the forward temperature Tg) is the target temperature (hereinafter referred to as the target temperature). The rotational speed of the compressor 1 is controlled so as to be expressed as Tt), but the value of the COP of the heat pump heating / hot water supply apparatus 100 varies depending on the rotational 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が目標温度Ttに到達すると、往き温度Tgが目標温度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 heating operation and the forward temperature Tg reaches the target temperature Tt, the rotational speed of the compressor 1 is set so that the forward temperature Tg falls within a predetermined range with respect to the target temperature Tt. Be controlled. For example, when the target temperature Tt is 40 ° C., the compressor 1 rotates so that the forward 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 number is controlled.

往き温度Tgが目標温度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 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 vessel 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 forward temperature Tg is stabilized at a temperature near the target 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の運転効率が最大となり、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の運転効率が悪化する。   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 operating speed of the refrigerant circuit 10 is maximized when the engine speed is several Rm and the compressor rotational speed R rises or falls below the optimum rotational speed Rm, the operating 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 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が低いほど、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 lower 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 higher than the upper limit temperature Tt1, the compressor 1 is operated at the lower limit rotational speed Rd. If the forward temperature Tg is higher than the upper limit temperature Tt1, the compressor 1 is stopped.

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、短時間圧縮機1が停止しても室内ユニット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 the water. However, since the heat capacity of the water is large, the indoor unit 40 can be used even if the compressor 1 is stopped for a short time. In the hot water storage tank 70, the water temperature does not drop rapidly. 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 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の図示しない記憶部には、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。   A compressor speed table 200 shown in FIG. 3 is stored in a storage unit (not shown) of the control means 60. 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とが定められたものである。   In the compressor rotation speed table 200, the optimum rotation speed Rm at which the COP becomes the maximum value according to the outside air temperature To and the target temperature Tt, and a predetermined ratio (10% in this embodiment) from the optimum rotation speed Rm. A low 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 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 rotation speed Rm is set to 30 rps and the lower limit rotation speed Rd is set to 27 rps when the target temperature Tt is less than 30 ° C., and the target temperature Tt is 30 ° C. or more and 40 Below ℃, 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 temperature Tt is 40 ℃ or higher, the optimum rotational speed Rm is determined to be 40 rps and the lower limit rotational speed Rd is determined to be 36 rps. ing. That is, it is determined that the optimum rotation speed Rm and the lower limit rotation speed Rd increase as the target temperature Tt increases.

また、目標温度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 temperature Tt is 40 ° C. or higher are seen, as described above, the outside air temperature To is less than 5 ° C. The optimum rotational speed Rm is 40 rps and the lower limit rotational speed Rd is 36 rps, whereas the optimum rotational speed Rm is 35 rps and the lower limit rotational speed Rd is 32 rps when the outside air temperature To is 5 ° C. or higher and lower than 10 ° C. When the outside air temperature To is 10 ° C. or higher, the optimum rotational speed Rm is set to 30 rps and the lower limit rotational speed Rd is set to 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る。図4において、前述した往き温度Tg、目標温度Tt、上限温度Tt1、下限温度Tt2に加えて、閾温度をTs、閾温度超過時間をti、超過限度時間をteとしている。また、圧縮機1を下限回転数Rdで運転する場合を運転1、最適回転数Rmで運転する場合を運転2としている。ここで、閾温度Tsは、予め定められている目標温度Tt以上上限温度Tt1未満の温度であり、例えば、目標温度Ttが40℃、上限温度Tt1が42℃であるとき、閾温度Tsは41.5℃とされる。また、閾温度超過時間tiは、往き温度Tgが閾温度Ts以上上限温度Tt1未満となっている状態の継続時間である。また、超過限度時間teは予め定められている閾温度超過時間tiの限度時間であり、圧縮機1の運転効率が向上する継続運転時間(例えば、10分間)より長いことが好ましい。   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 a change in the going temperature Tg. In FIG. 4, in addition to the above-described forward temperature Tg, target temperature Tt, upper limit temperature Tt1, and lower limit temperature Tt2, the threshold temperature is Ts, the threshold temperature excess time is ti, and the excess limit time is te. Further, operation 1 is performed when the compressor 1 is operated at the lower limit rotational speed Rd, and operation 2 is performed when the compressor 1 is operated at the optimum rotational speed Rm. Here, the threshold temperature Ts is a temperature that is equal to or higher than a predetermined target temperature Tt and lower than the upper limit temperature Tt1. For example, when the target temperature Tt is 40 ° C. and the upper limit temperature Tt1 is 42 ° C., the threshold temperature Ts is 41. .5 ° C. Further, the threshold temperature excess time ti is a duration time in which the forward temperature Tg is equal to or higher than the threshold temperature Ts and lower than the upper limit temperature Tt1. The excess limit time te is a predetermined limit time of the threshold temperature excess time ti, and is preferably longer than the continuous operation time (for example, 10 minutes) in which the operation efficiency of the compressor 1 is improved.

前述したように、本発明のヒートポンプ式暖房給湯装置100では、圧縮機回転数Rが下限回転数Rdとなれば、往き温度Tgが上限温度Tt1以上であるか否かを判断し、往き温度Tgが上限温度Tt1以上であれば圧縮機1を停止する。圧縮機1を停止しているときに、往き温度Tgが下限温度Tt2以下となれば、圧縮機1を下限回転数Rdで再起動する(図4の運転1)。そして、圧縮機1を下限回転数Rdで再起動して往き温度Tgが上昇し、再び往き温度Tgが上限温度Tt1以上となれば、圧縮機1を停止する。   As described above, in the heat pump type heating and hot water supply apparatus 100 of the present invention, when the compressor rotational speed R becomes the lower limit rotational speed Rd, it is determined whether or not the forward temperature Tg is equal to or higher than the upper limit temperature Tt1, and the forward temperature Tg. Is higher than the upper limit temperature Tt1, the compressor 1 is stopped. When the compressor 1 is stopped, if the forward temperature Tg is equal to or lower than the lower limit temperature Tt2, the compressor 1 is restarted at the lower limit rotational speed Rd (operation 1 in FIG. 4). Then, the compressor 1 is restarted at the lower limit rotational speed Rd, the forward temperature Tg rises, and when the forward temperature Tg becomes equal to or higher than the upper limit temperature Tt1, the compressor 1 is stopped.

例えば、圧縮機1を下限回転数Rdで再起動して往き温度Tgが上昇しているとき、往き温度Tgが閾温度Tsを超えて(図4の点Q1)からの時間である閾温度超過時間Ti1が短時間のうちに往き温度Tgが上限温度Tt1以上となれば、往き温度Tgが目標温度Ttよりも高い温度となっている状態で圧縮機1を運転している時間が短時間となるので、無駄なヒートポンプ式暖房給湯装置100の運転時間が短くなってCOPがさほど悪化しない。   For example, when the compressor 1 is restarted at the lower limit rotational speed Rd and the forward temperature Tg is rising, the forward temperature Tg exceeds the threshold temperature Ts (point Q1 in FIG. 4), exceeding the threshold temperature. If the forward temperature Tg becomes equal to or higher than the upper limit temperature Tt1 within a short time Ti1, the time during which the compressor 1 is operated while the forward temperature Tg is higher than the target temperature Tt is short. Therefore, the operating time of the useless heat pump type heating and hot water supply apparatus 100 is shortened and the COP is not deteriorated so much.

一方、室内ユニット40の暖房負荷(例えば、室内ユニット40が設置された部屋の日射状態)や外気温度Toによっては、図4に示すように、往き温度Tgが閾温度Ts越えて(図4の点Q2)からの時間である閾温度超過時間Ti2が長時間となっても上限温度Tt1に到達しない場合がある。このような場合は、室内ユニット40や貯湯タンク70で設定温度以上の温度となっている虞があり、また、往き温度Tgが上限温度Tt1以上となっていないために、圧縮機1が下限回転数Rdで継続運転されている。つまり、ヒートポンプ式暖房給湯装置100を無駄に運転している状態となっており、この状態が長時間継続(上記の例では、閾温度超過時間Ti2継続)すると、ヒートポンプ式暖房給湯装置100のCOP向上の妨げになるという問題があった。   On the other hand, depending on the heating load of the indoor unit 40 (for example, the solar radiation state of the room in which the indoor unit 40 is installed) and the outside air temperature To, the forward temperature Tg exceeds the threshold temperature Ts as shown in FIG. In some cases, the upper limit temperature Tt1 may not be reached even if the threshold temperature excess time Ti2, which is the time from the point Q2), is long. In such a case, there is a possibility that the temperature in the indoor unit 40 or the hot water storage tank 70 is higher than the set temperature, and the forward temperature Tg is not higher than the upper limit temperature Tt1, and therefore the compressor 1 is rotated at the lower limit. Continued operation at several Rd. In other words, the heat pump type heating and hot water supply apparatus 100 is operating in vain, and if this state continues for a long time (in the above example, the threshold temperature excess time Ti2 continues), the COP of the heat pump type heating and hot water supply apparatus 100 is maintained. There was a problem that hindered improvement.

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を再起動して往き温度Tgが閾温度Tsとなれば時間計測を開始して、往き温度Tgが閾温度Ts以上上限温度Tt1未満となっている時間、つまり、閾温度超過時間Tiの計測を開始する。そして、閾温度超過時間Tiが、図4で示す閾温度超過時間Ti2のように超過限度時間Te以上(図4の点X)となれば、圧縮機1の回転数を下限回転数Rdから最適回転数Rmに上昇させる(運転1から運転2に切り替える)。そして、圧縮機1を最適回転数Rmで運転しているときに往き温度Tgが上限温度Tt1以上となれば、圧縮機1を停止する。圧縮機1の回転数を、COPが最高値となる最適回転数Rmまで上昇させることで往き温度Tgの上昇を早め、往き温度Tgを上限温度Tt1に早く到達させて圧縮機1を停止させるので、往き温度Tgが目標温度Tt以上の温度で圧縮機1が運転され続けることを防止でき、ヒートポンプ式暖房給湯装置100のCOPを向上させることができる。   Therefore, in the heat pump type heating and hot water supply apparatus 100 of the present invention, when the compressor 1 is restarted and the forward temperature Tg reaches the threshold temperature Ts, time measurement is started, and the forward temperature Tg is equal to or higher than the threshold temperature Ts and lower than the upper limit temperature Tt1. Is started, that is, measurement of the threshold temperature excess time Ti is started. If the threshold temperature excess time Ti is equal to or greater than the excess limit time Te (point X in FIG. 4) as the threshold temperature excess time Ti2 shown in FIG. 4, the rotation speed of the compressor 1 is optimized from the lower limit rotation speed Rd. The rotational speed is increased to Rm (switching from operation 1 to operation 2). If the forward temperature Tg is equal to or higher than the upper limit temperature Tt1 when the compressor 1 is operated at the optimum rotational speed Rm, the compressor 1 is stopped. By increasing the rotational speed of the compressor 1 to the optimal rotational speed Rm at which the COP is the maximum value, the increase in the forward temperature Tg is accelerated, and the forward temperature Tg is quickly reached the upper limit temperature Tt1 and the compressor 1 is stopped. Further, it is possible to prevent the compressor 1 from being continuously operated at a temperature equal to or higher than the target temperature Tt, and to improve the COP of the heat pump type heating and hot water supply apparatus 100.

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を目標温度Ttまで上昇させるときの圧縮機1の制御や膨張弁4の開度制御、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 heating and hot water supply apparatus 100 other than the control related to the present invention, such as the control of the compressor 1 and the opening degree control of the expansion valve 4 when raising the going temperature Tg to the target 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行っているとき、出口温度センサ57で検出した往き温度Tgを取り込み、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。   The control means 60 takes the forward temperature Tg detected by the outlet temperature sensor 57 during the heating operation or the boiling operation, is determined according to the set temperature of the heating operation or the heating operation, and is stored in the storage unit. It is determined whether the temperature is equal to or higher than the target temperature Tt (ST1). If the going temperature Tg is not equal to or higher than the target temperature Tt (ST1-No), the control means 60 returns the process to ST1 and maintains the current compressor speed R. Note that until the temperature Tg reaches the target temperature Tt after the heating operation or the boiling operation is started, the control means 60 drives the compressor 1 with the compressor rotational speed R as the rotational speed at startup (for example, 60 rps). doing. 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 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). Note that 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 temperature Tt to compress the compressor speed. The lower limit rotational speed Rd is extracted with reference to the 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で継続運転する(ST11)。次に、制御手段60は、往き温度Tgが閾温度Ts以上となったか否かを判断する(ST12)。   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 (ST11). Next, the control means 60 determines whether or not the forward temperature Tg is equal to or higher than the threshold temperature Ts (ST12).

往き温度Tgが閾温度Ts以上となっていなければ(ST12−No)、制御手段60は、ST4に処理を戻す。往き温度Tgが閾温度Ts以上となっていれば(ST12−Yes)、制御手段60は、閾温度超過時間tiの計測を開始する(ST13)。   If the going temperature Tg is not equal to or higher than the threshold temperature Ts (ST12-No), the control means 60 returns the process to ST4. If the going temperature Tg is equal to or higher than the threshold temperature Ts (ST12-Yes), the control means 60 starts measuring the threshold temperature excess time ti (ST13).

次に、制御手段60は、往き温度Tgが閾温度Ts以上上限温度Tt1未満であるか否かを判断する(ST14)。往き温度Tgが閾温度Ts以上上限温度Tt1未満でなければ(ST14−No)、制御手段60は、ST4に処理を戻す。往き温度Tgが閾温度Ts以上上限温度Tt1未満であれば(ST14−Yes)、制御手段60は、閾温度超過時間tiが超過限度時間te以上であるか否かを判断する(ST15)。   Next, the control means 60 determines whether or not the forward temperature Tg is equal to or higher than the threshold temperature Ts and lower than the upper limit temperature Tt1 (ST14). If the going temperature Tg is not less than the threshold temperature Ts and less than the upper limit temperature Tt1 (ST14-No), the control means 60 returns the process to ST4. If the forward temperature Tg is equal to or higher than the threshold temperature Ts and lower than the upper limit temperature Tt1 (ST14-Yes), the control means 60 determines whether or not the threshold temperature excess time ti is equal to or greater than the excess limit time te (ST15).

閾温度超過時間tiが超過限度時間te以上でなければ(ST15−No)、制御手段60は、ST14に処理を戻す。閾温度超過時間tiが超過限度時間te以上であれば(ST15−Yes)、制御手段60は、タイマーをリセットし(ST16)、圧縮機回転数Rを最適回転数Rmとして圧縮機1を運転する(ST17)。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温度Ttとを用い、圧縮機回転数テーブル200を参照して最適回転数Rmを抽出している。   If the threshold temperature excess time ti is not longer than the excess limit time te (ST15-No), the control means 60 returns the process to ST14. If the threshold temperature excess time ti is equal to or greater than the excess limit time te (ST15-Yes), the control means 60 resets the timer (ST16) and operates the compressor 1 with the compressor rotational speed R as the optimal rotational speed Rm. (ST17). Note that 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 temperature Tt to compress the compressor speed. The optimum rotational speed Rm is extracted with reference to the table 200.

次に、制御手段60は、圧縮機1を最適回転数Rmで運転しているときの往き温度Tgが上限温度Tt1未満であるか否かを判断する(ST18)。往き温度Tgが上限温度Tt1未満であれば(ST18−Yes)、制御手段60は、ST17に処理を戻し、圧縮機1を最適回転数Rmで継続運転する。往き温度Tgが上限温度Tt1未満でなければ(ST18−No)、制御手段60は、ST5に処理を進める。   Next, the control means 60 determines whether or not the forward temperature Tg when the compressor 1 is operating at the optimum rotational speed Rm is less than the upper limit temperature Tt1 (ST18). If the going-out temperature Tg is less than the upper limit temperature Tt1 (ST18-Yes), the control means 60 returns the process to ST17 and continuously operates the compressor 1 at the optimum rotational speed Rm. If the going temperature Tg is not less than the upper limit temperature Tt1 (ST18-No), the control means 60 advances the process to ST5.

ST4において、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)。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)。   If the forward temperature Tg is not lower than the upper limit temperature Tt1 in ST4 (ST4-No), the control means 60 stops the compressor 1 (ST5). 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の再起動から所定時間が経過したか否かを判断する(ST9)。所定時間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。所定時間が経過していれば(ST9−Yes)、制御手段60は、タイマーをリセットし(ST10)、ST4に処理を戻す。ここで、ST9における所定時間は、前述した圧縮機1の運転効率が向上する継続運転時間(例えば、10分間)であり、圧縮機1の運転時間が所定時間より短い場合は運転効率が悪化し、所定時間より長くなれば圧縮機1の運転効率は向上する時間である。   Next, the control means 60 starts timer measurement (ST8), and determines whether or not a predetermined time has elapsed from the start of timer measurement, that is, the restart of the compressor 1 (ST9). If the predetermined time 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 predetermined time has elapsed (ST9-Yes), the control means 60 resets the timer (ST10) and returns the process to ST4. Here, the predetermined time in ST9 is a continuous operation time (for example, 10 minutes) in which the operation efficiency of the compressor 1 described above is improved. If the operation time of the compressor 1 is shorter than the predetermined time, the operation efficiency deteriorates. If the time is longer than the predetermined time, the operation efficiency of the compressor 1 is improved.

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は、往き温度が目標温度より所定温度高い温度である閾温度以上上限温度未満となっている閾温度超過時間が、所定の超過限度時間以上となれば、圧縮機の回転数を最適回転数まで上昇させ、往き温度が上限温度以上となれば圧縮機を停止する。圧縮機の回転数を、COPが最高値となる最適回転数まで上昇させることで往き温度の上昇を早め、往き温度を上限温度に早く到達させて圧縮機を停止させるので、往き温度が目標温度以上の温度で圧縮機が運転され続けることを防止でき、ヒートポンプ式暖房給湯装置のCOPを向上させることができる。   As described above, the heat pump type heating and hot water supply apparatus of the present invention has a threshold temperature excess time that is a threshold temperature that is a predetermined temperature higher than a target temperature and less than an upper limit temperature, and a threshold temperature excess time that is a predetermined excess limit time or more. If so, the rotational speed of the compressor is increased to the optimum rotational speed, and the compressor is stopped when the forward temperature is equal to or higher than the upper limit temperature. Increasing the compressor speed to the optimum speed at which the COP reaches its maximum value speeds up the forward temperature rise, quickly reaches the upper limit temperature, and stops the compressor. It is possible to prevent the compressor from being continuously operated at the above temperature, and to improve the COP of the heat pump type heating hot water supply apparatus.

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 that is the rotational speed of the compressor 1 when the COP reaches the maximum value. The number Rd may be the rotational speed of the compressor 1 corresponding to a COP value that is a predetermined percentage lower than the highest COP value (for example, a COP value that is 5% lower than the highest 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 出口温度センサ
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
To 外気温度
Tt 目標温度
Tt1 上限温度
Tt2 下限温度
Tg 往き温度
Ts 閾温度
ti、ti1、ti2 閾温度超過時間
te 超過限度時間
R 圧縮機回転数
Rm 最適回転数
Rd 下限回転数
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 3 Water refrigerant | coolant heat exchanger 10 Refrigerant circuit 12 Hot water supply circuit 40 Indoor unit 55 Outdoor temperature sensor 57 Outlet 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 To outdoor temperature Tt target temperature Tt1 upper limit temperature Tt2 lower limit temperature Tg forward temperature Ts threshold temperature ti, ti1, ti2 threshold temperature excess time te excess limit time R compressor speed Rm optimum speed Rd lower limit speed

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、流量調整手段と、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、
前記往き温度を、前記暖房端末で要求される能力に応じた目標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である最適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、
前記往き温度が、前記目標温度と前記上限温度との間の所定温度である閾温度以上となったか否かを判断し、
前記往き温度が前記閾温度以上となっていれば、前記往き温度が前記閾温度となってから同閾温度以上前記上限温度未満の温度となっている時間である閾温度超過時間を計測し、
前記閾温度超過時間が予め定められる超過限度時間以上となれば、前記圧縮機の回転数を前記最適回転数とし
前記圧縮機を前記最適回転数で運転しているとき、前記往き温度が前記上限温度以上となれば、前記圧縮機を停止する、
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, a flow rate adjusting unit, and a heat source side heat exchanger;
A hot water supply circuit for circulating hot water between a heating terminal and the water refrigerant heat exchanger by operation of a circulation pump;
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
In order to keep the forward temperature within a temperature range including a target temperature corresponding to the capability required by the heating terminal and defined by an upper limit temperature and a lower limit temperature, the compressor having the highest COP value is used. When operating at a lower limit rotational speed that is a predetermined rotational speed lower than the optimal rotational speed that is
Determining whether the forward temperature is equal to or higher than a threshold temperature which is a predetermined temperature between the target temperature and the upper limit temperature;
If the forward temperature is equal to or higher than the threshold temperature, a threshold temperature excess time, which is a time that is equal to or higher than the threshold temperature and lower than the upper limit temperature since the forward temperature becomes the threshold temperature, is measured,
When the threshold temperature excess time is equal to or greater than a predetermined excess limit time, the rotational speed of the compressor is set as the optimal rotational speed, and when the compressor is operated at the optimal rotational speed, the forward temperature is the upper limit. If the temperature is over, stop the compressor,
A heat pump type heating and hot water supply apparatus characterized by that.
前記制御手段は、
前記閾温度超過時間が前記超過限度時間となるまでは、前記圧縮機を前記下限回転数で駆動し続け、
前記圧縮機を前記下限回転数で運転しているとき、前記往き温度が前記上限温度以上となれば、前記圧縮機を停止する、
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 includes
Until the threshold temperature excess time reaches the excess limit time, the compressor is continuously driven at the lower limit rotational speed,
When operating the compressor at the lower limit rotational speed, if the forward temperature is equal to or higher than the upper limit temperature, the compressor is stopped.
The heat pump type heating and 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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