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JP2004317025A - ヒートポンプ給湯器及びその通電制御方法 - Google Patents

ヒートポンプ給湯器及びその通電制御方法 Download PDF

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JP2004317025A
JP2004317025A JP2003111287A JP2003111287A JP2004317025A JP 2004317025 A JP2004317025 A JP 2004317025A JP 2003111287 A JP2003111287 A JP 2003111287A JP 2003111287 A JP2003111287 A JP 2003111287A JP 2004317025 A JP2004317025 A JP 2004317025A
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JP
Japan
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time
heat pump
boiling
water heater
defrosting operation
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Application number
JP2003111287A
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English (en)
Inventor
Shinichi Tomota
伸一 友田
Koryu Watanabe
興隆 渡邊
Tetsuya Matsuyama
哲也 松山
Koichi Horikoshi
康一 堀越
Kazuhiro Saito
和宏 齋藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

【課題】沸き上げ運転の途中で、除霜運転が発生しても夜間時間帯終了時刻に沸き上げを完了させることができるヒートポンプ給湯器を提供することを目的とする。
【解決手段】ヒートポンプの加熱能力に基づき、必要沸き上げ時間Hを算出し、夜間時間帯の終了時間付近の特定時間に沸き上げを完了させるよう沸き上げの開始時間を制御するヒートポンプ給湯器において、外気温の状態から除霜運転発生頻度を予測し、予測される除霜運転発生頻度に対応して予め用意された加熱補正係数αを選択して前記必要沸き上げ時間Hを算出する制御手段9を備えた。
【選択図】 図2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はヒートポンプ給湯器及びその通電制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のヒートポンプ給湯器は、貯湯槽に貯湯されている温度の低い利用水の水量が予め設定された水量より少なくなった場合には、蒸発器の除霜を所定時間行わないように制御する制御部を設けて、除霜運転のタイミングを制御するようにすることによって貯湯完了までの時間を速やかに行うようにしている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−255003号公報(第2−4頁、図1−2)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に示された従来のヒートポンプ給湯器では、上記のような除霜運転のタイミングを制御することによって、速やかに沸き上げが可能ではあるが、電気料金単価の安い夜間時間帯に除霜をしないで、貯湯タンク全量を沸き上げることはできず、ある程度の除霜を許容しつつ、夜間時間帯に沸き上げを完了させる必要がある。そのとき、できるだけ夜間時間帯終了時刻(朝7時)近くにお湯の沸き上げを完了させることにより、貯湯タンクの放熱を減らすことができ、省エネとなるとともに、電力使用のボトムに沸き上げを行うため、電力会社の通電制御割引対象となり、ランニングコスト低減に寄与する。
ここで、夜間時間帯終了時刻(朝7時)に沸き上がるように、貯湯タンク容量A(L)、沸き上げ設定温度To(℃)、給水水温Tw(℃)、残湯量Z、ヒートポンプ加熱能力W(KW)から、必要沸き上げ時間H(時間)を次式にて計算できる。
H=((A−Z)×(To−Tw))/(860×W)
そこで、夜間時間帯終了時刻からH時間前に沸き上げを開始すれば、夜間時間帯終了時刻に沸き上げを完了させることが可能となる。
ところが、冬季にヒートポンプ沸き上げを行うと、蒸発器に着霜するため、途中で除霜運転を行う必要がある。すると、その除霜運転をした分だけ沸き上げ時間が足りなくなってしまい、夜間時間帯終了時刻までに沸き上げを完了させることができなくなるという課題があった。
【0005】
本発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、沸き上げ途中で除霜運転が発生しても夜間時間帯終了時刻に沸き上げを完了させることができるヒートポンプ給湯器を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るヒートポンプ式給湯器は、ヒートポンプの加熱能力に基づき、必要沸き上げ時間Hを算出し、夜間時間帯の終了時間付近の特定時間に沸き上げを完了させるよう沸き上げの開始時間を制御するヒートポンプ給湯器において、外気温の状態から除霜運転発生頻度を予測し、予測される除霜運転発生頻度に対応して予め用意された加熱補正係数αを選択して前記必要沸き上げ時間Hを算出する制御手段を備えたものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1を示すヒートポンプ式給湯器の構成図、図2及び図3は本発明の実施の形態1における沸き上げ制御動作を示すフローチャートである。
【0008】
図1において、1は給湯器本体、2は前記本体1内に配設された貯水量370Lの貯湯タンク、3は前記貯湯タンク2の下部と接続された給水配管、3aはこの給水配管3に設けられた減圧弁、3bはこの給水配管途中に取り取り付けられ、貯湯タンク2内の給水水温を検出する水温センサ、4は前記貯湯タンク2の上部と接続された給湯配管、4aは逃し弁、5aは前記貯湯タンク2の下部配管に取り付けられ、貯湯タンク2を全量沸き上げた場合に、ヒートポンプ本体6の加熱動作を停止するための温度を検出する加熱動作停止温度センサ、5bは前記貯湯タンク2の下部壁面(タンク上部から250Lの位置)に取り付けられ、残湯250Lの有無を判断する第1の残湯量センサ、5cは前記貯湯タンク2の下部壁面(タンク上部から100Lの位置)に取り付けられ、残湯100Lの有無を判断する第2の残湯量センサ、5dは給湯器本体のケース外側に取り付けられ外気温を検出する外気温センサである。
【0009】
6はヒートポンプ本体、7はヒートポンプ本体6のヒートポンプサイクルで発生した熱を貯湯タンク2内の水に置換するため、冷水管8aと温水管8bとにより貯湯タンク2内の水をヒートポンプ本体6との間で循環させる循環ポンプである。ここで、循環ポンプ7はDCポンプであり、循環させる流量を調整可能である。貯湯タンク2下部に接続された冷水管8aより循環ポンプ7でヒートポンプ本体6に水が供給され、ヒートポンプ本体6で加熱された水を貯湯タンク2の上部に接続された温水管8bにより戻し貯湯タンク2内上部より貯湯する。
【0010】
9は前記貯湯タンク2内の水の沸き上げ、ヒートポンプ本体6の運転開始・停止制御を行う制御手段であり、前記水温センサ3b、加熱動作停止温度センサ5a、第1及び第2の残湯量センサ5b,5c、及びリモコン10からの入力値に基づいて、前記ヒートポンプ本体6の加熱動作開始・停止及び循環ポンプ7の運転を制御する。
【0011】
ヒートポンプ本体6のヒートポンプサイクルは圧縮機11、給湯用熱交換器12、膨張弁13、室外熱交換器14、アキュームレータ15を順次冷媒配管16により接続して構成されている。ここで、室外熱交換器14に吸熱するためにファン17が設けてあり、また、給湯用熱交換器12は圧縮器11より吐出された高圧のガス冷媒と給湯用の水とを熱交換するもので、冷媒が流れる冷媒通路12bと給湯用の水が流れる給湯用水通路12aを有する。
また、18は貯湯タンクに戻すお湯の温度を検出する沸き上げ湯温センサである。
【0012】
本実施の形態1におけるヒートポンプ給湯器のリモコン10で沸き上げ設定温度を90℃に設定した場合の沸き上げ制御動作について、図2及び図3のフローチャートを用いて説明する。
なお、ここで、説明の関係上、ヒートポンプの加熱能力は4.5KWとし、また、前記制御手段9は、その制御用データとして記憶部(図示せず)に表1に示す外気温の状態に対応して加熱補正係数αの値が予め記憶されているものとして説明する。
【0013】
【表1】
Figure 2004317025
【0014】
まず、沸き上げ制御をスタートすると(S1)、リモコン10で設定された沸き上げ設定温度To(例えば、90℃)を確認し(S2)、水温センサ3bの検出温度より給水水温Tw(例えば、7℃)を確認し(S3)、第1及び第2の残湯量センサ5b,5cの検出温度から現在の貯湯タンク2内の残湯量Z(100L)を確認し(S4)、外気温センサ5dの検出温度より外気温Tg(例えば、3℃)を確認する(S5)。
【0015】
S5で確認した外気温Tgより、表1の関係から対応する加熱補正係数αを決定する。
図2のフローチャートで、Tgが10℃以上ならば(S6)、除霜は入らないので、αを1.0とする(S12)。また、Tgが−10℃以下ならば(S7)、同じく除霜は入らないので、加熱補正係数αを1.0とする(S12)。Tgが4℃以上10℃未満ならば(S8)、やや除霜運転が入るため、加熱補正係数αを0.9とする(S11)。また、Tgが−10℃以上−1℃未満ならば(S9)、同じくやや除霜運転が入るため、加熱補正係数αを0.9とする(S11)。Tgが−1℃以上4℃未満ならば、除霜運転が頻繁に入るため、加熱補正係数αを0.8とする(S10)。
ここで、本例では、外気温Tgを3℃としているため、加熱補正係数αは0.8となる。
【0016】
次に、必要沸き上げ時間Hを次式により計算する(S13)。
H=(A−Z)×(To−Tw)/(860×W×α)
=(370−100)×(90−7)/(860×4.5×0.8)
=7.4時間=7時間24分
となる。
【0017】
次に、通電開始時刻Hsを次式により計算する(S14)。
Hs=夜間時間帯終了時刻−H
=(7時00分)−(7時間24分)
=23時36分
となる。
次に、現在時刻がHs(23時36分)になったかを判断し(S15)、現在時刻がHs(23時36分)になると、ヒートポンプに通電を開始して沸き上げを開始(S16)し、加熱動作停止温度センサ5aの温度が予め設定された加熱停止温度以上になったか否か判断し(S17)、加熱停止温度以上になった時点でヒートポンプの通電を停止して沸き上げを停止し(S18)、沸き上げ完了(S19)となる。
【0018】
このように実施の形態1におけるヒートポンプ給湯器では、前記制御手段9は外気温センサ5dで検出される外気温に対応して予め用意された加熱補正係数αを選択して必要沸き上げ時間Hを算出するので、沸き上げ途中で除霜運転が発生した場合でも、夜間時間帯終了時刻付近の特定時間に貯湯タンク2全量のお湯の沸き上げを完了させることができるという効果が得られる。
【0019】
なお、本実施の形態1では、給湯器本体1に外気温を測定する外気温センサ5dを設けたが、ヒートポンプ本体6に外気温センサ5dを設けてもよい。
【0020】
実施の形態2.
実施の形態1では、外気温の状態に応じて除霜運転の発生頻度を予測し、予測される発生頻度に応じて3つの加熱補正係数αを用意し、この3つの中から対応する加熱補正係数αを選択して必要沸き上げ時間Hを算出しているが、外気温と湿度の状態から除霜運転の発生頻度を予測するようにしてもよく、この場合は、より精度の高い除霜運転の発生頻度予測が行えるようになり、上記実施の形態1以上の効果が期待できる。
さらに、加熱補正係数αの値をもっと細かく設定すれば、より夜間時間帯終了時刻近傍に沸き上げを完了させることが可能となる。
【0021】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るヒートポンプ給湯器は、ヒートポンプの加熱能力に基づき、必要沸き上げ時間Hを算出し、夜間時間帯終了時刻付近の特定時間に沸き上げを完了させるよう沸き上げの開始時間を制御するヒートポンプ給湯器において、外気温の状態から除霜運転発生頻度を予測し、予測される除霜運転発生頻度に対応して予め用意された加熱補正係数αを選択して前記必要沸き上げ時間Hを算出する制御手段を備えたことにより、沸き上げ途中で除霜運転が発生しても、夜間時間帯終了時刻付近の特定時間に貯湯タンク全量の沸き上げを完了させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1を示すヒートポンプ式給湯器の構成図である。
【図2】本発明の実施の形態1を示す沸き上げ制御動作のフローチャートである。
【図3】本発明の実施の形態1を示す沸き上げ制御動作のフローチャートである。
【符号の説明】
1 給湯器本体、2 貯湯タンク、3b 水温センサ、5a 加熱動作停止温度センサ、5b 第1の残湯量センサ、5c 第2の残湯量センサ、5d 外気温センサ、6 ヒートポンプ本体、9 制御手段、10 リモコン、18 沸き上げ湯温センサ。

Claims (3)

  1. ヒートポンプの加熱能力に基づき、必要沸き上げ時間Hを算出し、夜間時間帯終了時間付近の特定時間に沸き上げを完了させるよう沸き上げの開始時間を制御するヒートポンプ給湯器において、外気温の状態から除霜運転発生頻度を予測し、予測される除霜運転発生頻度に対応して予め用意された加熱補正係数αを選択して前記必要沸き上げ時間Hを算出する制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ給湯器。
  2. ヒートポンプの加熱能力に基づき、必要沸き上げ時間Hを算出し、夜間時間帯終了時間付近の特定時間に沸き上げを完了させるよう沸き上げの開始時間を制御するヒートポンプ給湯器において、外気温と湿度の状態から除霜運転発生頻度を予測し、予測される除霜運転発生頻度に対応して予め用意された加熱補正係数αを選択して前記必要沸き上げ時間Hを算出する制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ給湯器。
  3. 外気温の状態から除霜運転発生頻度を予測し、予測される除霜運転発生頻度に対応して予め用意された加熱補正係数αを選択して必要沸き上げ時間Hを算出し、夜間時間帯終了時間付近の特定時間に沸き上げを完了させるよう沸き上げの開始時間を制御することを特徴とするヒートポンプ給湯器の通電制御方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008116147A (ja) * 2006-11-06 2008-05-22 Corona Corp 貯湯式給湯装置
JP2011208839A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Rinnai Corp 給湯システム

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