JP2023102870A - Hot water storage type water heater - Google Patents
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- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
Description
本開示は、貯湯式給湯機に関する。 The present disclosure relates to a storage hot water heater.
従来の貯湯式給湯機として、商用電源から供給された電力に加えて、自家発電装置により発電された電力を用いて、貯湯タンク内の湯水を加熱する沸上運転を実施するものがある。このような貯湯式給湯機として、例えば特許文献1には、自家発電装置により発電された電力が家庭内の消費電力よりも所定値以上大きくなった場合すなわち余剰電力が発生した場合、余剰電力で沸上運転を実施することで、余剰電力を消費するものが開示されている。 2. Description of the Related Art Some conventional hot water storage type water heaters perform a boiling-up operation in which hot water in a hot water storage tank is heated using power generated by an in-house power generator in addition to power supplied from a commercial power source. As such a hot water storage type water heater, for example, Patent Document 1 discloses that, when the electric power generated by a private electric power generator is larger than the electric power consumed in the home by a predetermined value or more, that is, when surplus electric power is generated, the surplus electric power is consumed by performing a boiling-up operation with the surplus electric power.
しかしながら、特許文献1の貯湯式給湯機では、余剰電力の量によっては、沸上運転を行っても余剰電力が余り、余剰電力を有効に利用できない場合があった。 However, in the hot water storage type water heater of Patent Document 1, depending on the amount of surplus power, even if the boiling operation is performed, surplus power may not be used effectively.
本開示は、上述した問題を解決するためになされたもので、余剰電力を有効に利用することができる貯湯式給湯機を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a hot water storage type water heater that can effectively utilize surplus electric power.
本開示に係る貯湯式給湯機は、再生可能エネルギーを利用した発電装置と接続されている貯湯式給湯機であって、水を加熱する加熱装置と、加熱装置により加熱された水を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンク内の水を加熱装置に送る循環ポンプと、加熱装置及び循環ポンプの動作を制御して貯湯タンク内の水を加熱する沸上運転を実施する制御装置と、を備え、制御装置は、加熱装置を第1加熱能力で動作させ、循環ポンプを第1回転数で動作させる標準加熱沸上運転と、加熱装置を第1加熱能力よりも高い第2加熱能力で動作させ、循環ポンプを第1回転数よりも高い第2回転数で動作させる高加熱沸上運転と、を実施可能であり、発電装置の余剰電力が予め設定された設定電力より大きい場合に、高加熱沸上運転を実施する。 A storage-type water heater according to the present disclosure is a storage-type water heater connected to a power generator that uses renewable energy, and includes a heating device that heats water, a hot-water storage tank that stores water heated by the heating device, a circulation pump that sends water in the hot-water storage tank to the heating device, and a control device that controls the operation of the heating device and the circulation pump to heat the water in the hot-water storage tank. A standard heating and boiling operation in which the operation is performed at the first rotation speed, and a high heating and boiling operation in which the heating device is operated at a second heating capability higher than the first heating capability and the circulation pump is operated at a second rotation speed higher than the first rotation speed can be performed, and the high heating and boiling operation is performed when the surplus power of the power generation device is larger than the preset power.
本開示に係る貯湯式給湯機によれば、発電装置の余剰電力が予め設定された設定電力より大きい場合、標準加熱沸上運転よりも加熱装置の加熱能力及び循環ポンプの回転数が高い高加熱沸上運転が実施される。これにより、余剰電力を有効に利用することができる。 According to the hot water storage type water heater according to the present disclosure, when the surplus power of the power generation device is greater than the preset power, the high heating and boiling operation is performed in which the heating capacity of the heating device and the rotation speed of the circulation pump are higher than those of the standard heating and boiling operation. As a result, surplus power can be effectively used.
以下、図面を参照して本開示の実施の形態について説明する。なお、実施の形態に示す具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。また、以下の説明において、「湯水」及び「水」との表記は、その温度にかかわらず、冷水から熱湯までを含みうるものとする。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. It should be noted that specific numerical values and the like shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present disclosure unless otherwise specified. Also, in the following description, the notation of "hot water" and "water" can include cold water to hot water regardless of its temperature.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る給湯システム1000の構成を示す図である。図1に示すように、実施の形態1の給湯システム1000は、貯湯式給湯機100と、太陽光発電装置200と、パワーコンディショナ300とを備える。実施の形態1の給湯システム1000は、住宅等の施設に設けられる。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of hot
貯湯式給湯機100は、太陽光発電装置200により発電された電力と、図示しない外部の商用電源から供給される電力のいずれによっても動作可能なように電源供給される。貯湯式給湯機100の詳細な構成については後述する。
Storage-
太陽光発電装置200は、再生可能エネルギーを利用した発電装置の一例である。本実施の形態では、再生可能エネルギーを利用した発電装置として太陽光発電装置200を用いる例を説明するが、例えば風力発電装置、水力発電装置などの他の再生可能エネルギーを利用した発電装置を用いてもよい。
The solar
パワーコンディショナ300は、太陽光発電装置200で発電された直流電力を交流電力に変換して貯湯式給湯機100に供給する。
The
貯湯式給湯機100の詳細な構成について説明する。貯湯式給湯機100は、ヒートポンプユニット1、貯湯ユニット2、リモコン装置3及び制御装置4を備える。
A detailed configuration of the hot water storage
ヒートポンプユニット1は、貯湯ユニット2から導かれた湯水を加熱する加熱装置の一例である。本実施の形態では、加熱装置としてヒートポンプユニット1を用いる例を説明するが、ヒートポンプ式の加熱装置でなく、例えば燃料式または電気ヒータ式の加熱装置を用いてもよい。
The heat pump unit 1 is an example of a heating device that heats hot water led from the hot
ヒートポンプユニット1は、圧縮機11、水冷媒熱交換器12、膨張弁13、空気熱交換器14及び冷媒配管15を備える。圧縮機11、水冷媒熱交換器12、膨張弁13及び空気熱交換器14が冷媒配管15によって環状に接続されることで、ヒートポンプサイクルが形成される。ヒートポンプユニット1は、水冷媒熱交換器12で、圧縮機11により圧縮された高温の冷媒と、貯湯ユニット2から導かれた湯水との間で熱交換を行うことにより、湯水を加熱する。
The heat pump unit 1 includes a
ヒートポンプユニット1は、さらに、流入口16、流出口17、流入配管18及び流出配管19を備える。
The heat pump unit 1 further comprises an
流入配管18は、流入口16と水冷媒熱交換器12の水入口とを接続する。流出配管19は、水冷媒熱交換器12の水出口と流出口17とを接続する。
The
貯湯ユニット2は、貯湯タンク21、循環ポンプ22、給湯混合弁23、HP往き口24、HP戻り口25、給水口26、給湯口27、サーミスタ28a~28c及び各種配管51~58を備える。
The hot
貯湯タンク21は、ヒートポンプユニット1で加熱された湯水を貯留する。貯湯タンク21内には、温度による水の密度の違いにより、上側が高温で下側が低温の温度成層が形成される。説明の便宜上、貯湯タンク21において、上側から順に上部、中間部、下部と称する。
The hot
貯湯タンク21には、第一サーミスタ28a、第二サーミスタ28b及び第三サーミスタ28cが設けられる。第一サーミスタ28aは、貯湯タンク21の上部に設けられ、貯湯タンク21の上部の湯水の温度を検出する。第二サーミスタ28bは、貯湯タンク21の中間部に設けられ、貯湯タンク21の中間部の湯水の温度を検出する。第三サーミスタ28cは、貯湯タンク21の下部に設けられ、貯湯タンク21の下部の湯水の温度を検出する。各サーミスタ28a~28cは、貯湯タンク21内の水の温度を検出するタンク内温度検出部である。
The hot
貯湯タンク21の下部には、第一往き配管51の一端が接続される。第一往き配管51の他端は、HP往き口24に接続される。HP往き口24には、第二往き配管52の一端が接続される。第二往き配管52の他端は、ヒートポンプユニット1の流入口16に接続される。第一往き配管51の途中には、循環ポンプ22が設けられる。循環ポンプ22は、貯湯タンク21の下部の湯水をヒートポンプユニット1へ送る。
One end of a first
ヒートポンプユニット1の流出口17には、第一戻り配管53の一端が接続される。第一戻り配管53の他端は、貯湯ユニット2のHP戻り口25に接続される。HP戻り口25には、第二戻り配管54の一端が接続される。第二戻り配管54の他端は、貯湯タンク21の上部に接続される。第二戻り配管54の途中には、第一給湯配管55の一端が接続される。第一給湯配管55の他端は、給湯混合弁23に接続される。
One end of the
給湯混合弁23は、三方弁であり、湯側入口23a、水側入口23b及び出口23cを有する。給湯混合弁23の湯側入口23aには、第一給湯配管55が接続される。給湯混合弁23の水側入口23bには、第一給水配管56の一端が接続される。第一給水配管56の他端は、給水口26に接続される。給水口26は、水道等の水源に接続される。第一給水配管56の途中には、第二給水配管57の一端が接続される。第二給水配管57の他端は、貯湯タンク21の下部に接続される。給湯混合弁23の出口23cには、第二給湯配管58の一端が接続される。第二給湯配管58の他端は、給湯口27に接続される。給湯口27は、給湯負荷である蛇口、シャワー等の給湯端末に接続される。給湯混合弁23は、湯側入口23aから流入する水と水側入口23bから流入する水との混合比を調整することにより、出口23cから流出する水の温度を調整する。
The hot
リモコン装置3は、ユーザインタフェースの一例である。リモコン装置3は、例えば台所、リビング、浴室等の壁面に取り付けられる。リモコン装置3は、図示は省略するが、例えば、貯湯式給湯機100の状態に関する情報を表示する表示部と、貯湯式給湯機100に関する使用者からの操作を受け付ける操作部とを有する。なお、スマートフォンのような携帯情報端末がユーザインタフェースとしての機能を有するようにしてもよい。
The
制御装置4は、貯湯ユニット2の内部に設けられる。制御装置4は、貯湯式給湯機100が備える各機器と電気的に接続される。具体的には、制御装置4は、ヒートポンプユニット1、リモコン装置3、循環ポンプ22、給湯混合弁23及びサーミスタ28a~28cと電気的に接続される。制御装置4は、その機能として、貯湯量比較部41、目標貯湯量設定部42、沸上条件決定部43、加熱制御部44及び余剰電力取得部45を有する。
貯湯量比較部41は、貯湯タンク21内の現在の貯湯量Q1と目標貯湯量Q2とを比較する。貯湯タンク21内の現在の貯湯量Q1は、貯湯タンク21内に現在蓄えられている熱量であり、サーミスタ28a~28cにより取得した貯湯タンク21内の温度分布を用いて算出される。つまり、貯湯量比較部41は、貯湯タンク21内の貯湯量を検出する貯湯量検出部としての機能も有する。目標貯湯量Q2は、貯湯タンク21内に蓄えられている必要のある熱量であり、後述の目標貯湯量設定部42により設定される。
The stored hot water
目標貯湯量設定部42は、目標貯湯量Q2を設定する。目標貯湯量設定部42は、目標貯湯量Q2を予め決められた値に設定してもよいし、例えば時間帯ごとの湯の使用実績や直近数日間の湯の使用実績、季節、気温などに基づいて日ごと又は時間帯ごとに異なる値に設定してもよい。 The target hot water amount setting unit 42 sets the target hot water amount Q2. The target stored hot water amount setting unit 42 may set the target stored hot water amount Q2 to a predetermined value, or may set different values for each day or time period based on, for example, hot water usage records for each time period, hot water usage records for the last few days, season, temperature, and the like.
沸上条件決定部43は、沸上運転におけるヒートポンプユニット1の加熱能力及び循環ポンプ22の回転数を決定する。沸上運転とは、貯湯タンク21内の水をヒートポンプユニット1により加熱して貯湯タンク21内に戻す運転である。また、ヒートポンプユニット1の加熱能力とは、単位時間当たりに水に与える熱量で表されるものである。
The boiling condition determination unit 43 determines the heating capacity of the heat pump unit 1 and the rotation speed of the
沸上条件決定部43は、沸上条件として、標準加熱能力及び高加熱能力を有する。標準加熱能力は、ヒートポンプユニット1の加熱能力を第1加熱能力H1とし、循環ポンプ22の回転数を第1回転数N1とする沸上条件である。高加熱能力は、ヒートポンプユニット1の加熱能力を第2加熱能力H2とし、循環ポンプ22の回転数を第2回転数N2とする沸上条件である。
The boiling condition determining unit 43 has standard heating capacity and high heating capacity as boiling conditions. The standard heating capacity is a boiling-up condition in which the heating capacity of the heat pump unit 1 is the first heating capacity H1 and the rotation speed of the
ここで、第2加熱能力H2は第1加熱能力H1よりも高く、第2回転数N2は第1回転数N1よりも高い。第1加熱能力H1は、レジオネラ菌などの雑菌の繁殖を抑制するために水を例えば65℃に加熱する加熱能力である。また、第1加熱能力H1が水の加熱温度を65℃とする加熱能力である場合、第2加熱能力H2は水の加熱温度を65℃より高い温度とする加熱能力である。高加熱能力は、標準加熱能力と比べて、循環ポンプ22の回転数を高くして貯湯タンク21内の水を攪拌しつつ、ヒートポンプユニット1による水の加熱温度を上げることで、貯湯タンク21内のすべての水の温度が、レジオネラ菌などの雑菌の繁殖を抑制することのできる除菌可能温度、例えば65℃以上となるようにする沸上条件である。
Here, the second heating capacity H2 is higher than the first heating capacity H1, and the second rotation speed N2 is higher than the first rotation speed N1. The first heating capacity H1 is a heating capacity for heating water to, for example, 65° C. in order to suppress the propagation of bacteria such as Legionella. Further, when the first heating capacity H1 is a heating capacity for heating water to a temperature of 65°C, the second heating capacity H2 is a heating capacity for heating water to a temperature higher than 65°C. The high heating capacity is a boiling condition in which the temperature of all the water in the hot
なお、沸上条件決定部43は、第2加熱能力H2及び第2回転数N2を予め定められた値に決定してもよいし、太陽光発電装置200の余剰電力の量に応じた値に決定してもよい。例えば、余剰電力の量が多いときの方が、余剰電力の量が少ないときよりも、第2加熱能力H2及び第2回転数N2の値を大きくするようにしてもよい。
The boiling condition determination unit 43 may determine the second heating capacity H2 and the second rotation speed N2 to be predetermined values, or may be determined to values according to the amount of surplus power of the photovoltaic
また、沸上条件決定部43は、第2加熱能力H2及び第2回転数N2を、貯湯タンク21内の現在の貯湯量Q1と目標貯湯量Q2との差に応じて決定してもよい。例えば、現在の貯湯量Q1と目標貯湯量Q2との差が大きいときの方が、差が小さいときよりも、第2加熱能力H2及び第2回転数N2の値を大きくするようにしてもよい。
Further, the boiling condition determination unit 43 may determine the second heating capacity H2 and the second rotation speed N2 according to the difference between the current hot water amount Q1 in the hot
また、沸上条件決定部43は、第2加熱能力H2及び第2回転数N2を、太陽光発電装置200の余剰電力の量、及び貯湯タンク21内の現在の貯湯量Q1と目標貯湯量Q2との差の両方に基づいて決定してもよい。
Further, the boiling condition determination unit 43 may determine the second heating capacity H2 and the second rotation speed N2 based on both the amount of surplus power of the solar
加熱制御部44は、沸上条件決定部43が決定した沸上条件でヒートポンプユニット1及び循環ポンプ22の動作を制御して沸上運転を実施する。なお、標準加熱能力で行う沸上運転を標準加熱沸上運転と称し、高加熱能力で行う沸上運転を高加熱沸上運転と称する。つまり、標準加熱沸上運転は、ヒートポンプユニット1を第1加熱能力H1で動作させ、循環ポンプ22を第1回転数N1で動作させる運転であり、高加熱沸上運転は、ヒートポンプユニット1を第1加熱能力H1よりも高い第2加熱能力H2で動作させ、循環ポンプ22を第1回転数N1よりも高い第2回転数N2で動作させる運転である。
The
余剰電力取得部45は、太陽光発電装置200により発電された電力と、給湯システム1000が設置された施設の消費電力とを取得して、太陽光発電装置200の余剰電力を取得する。余剰電力取得部45は、例えば、太陽光発電装置200の発電電力から施設の消費電力を差し引くことで余剰電力を算出する。
Surplus
なお、貯湯量比較部41、目標貯湯量設定部42、沸上条件決定部43、加熱制御部44及び余剰電力取得部45の機能は、例えばプロセッサがメモリに記憶された制御プログラムを実行することにより実現される。
The functions of the stored hot water
次に、本実施の形態の貯湯式給湯機100の沸上運転に関する動作について説明する。
Next, the operation of the hot water storage
沸上運転において、加熱制御部44は、ヒートポンプユニット1及び循環ポンプ22を動作させる。これにより、貯湯タンク21の下部から取り出された水は、第一往き配管51及び第二往き配管52を通ってヒートポンプユニット1に送られる。ヒートポンプユニット1で加熱された水は、第一戻り配管53及び第二戻り配管54を通って貯湯タンク21の上部に流入する。
In the boiling operation, the
通常時、すなわち余剰電力がない場合においては、貯湯量比較部41により現在の貯湯量Q1が目標貯湯量Q2よりも少ないと判断された場合に、加熱制御部44は沸上運転を開始する。通常時においては、加熱制御部44は標準加熱沸上運転を実施する。
In normal times, that is, when there is no surplus electric power, the
また、本実施の形態では、余剰電力がある場合、現在の貯湯量Q1が目標貯湯量Q2より多い場合であっても沸上運転を実施する。余剰電力がある場合の貯湯式給湯機100の動作について図2を用いて説明する。図2は、実施の形態1に係る貯湯式給湯機100の動作を示すフローチャートである。図2の制御は、例えば、貯湯式給湯機100の電源が入った時に開始する。
Further, in the present embodiment, when there is surplus power, the boiling-up operation is performed even if the current hot water storage amount Q1 is larger than the target hot water storage amount Q2. The operation of storage-
ステップS1において、余剰電力取得部45は、太陽光発電装置200の余剰電力を取得し、余剰電力があるか否かを判定する。余剰電力がある場合にはステップS2に進み、余剰電力がない場合には「END」に進む。「END」に進むと、「START」に戻り、図2に示す制御が繰り返される。
In step S1, the surplus
ステップS2において、余剰電力取得部45は、余剰電力が、予め設定された設定電力P1より大きいか否かを判定する。設定電力P1は、標準加熱沸上運転に必要な電力P0以上で設定される値である。余剰電力が設定電力P1より大きい場合にはステップS3に進み、余剰電力が設定電力P1以下である場合にはステップS4に進む。
In step S2, the surplus
ステップS3において、加熱制御部44は、高加熱沸上運転を実施する。すなわち、加熱制御部44は、ヒートポンプユニット1を第2加熱能力H2で動作させ、循環ポンプ22を第2回転数N2で動作させる。ステップS3の処理が終わると、ステップS2に戻り、余剰電力が設定電力P1より大きい場合には再度ステップS3に進む。これにより、余剰電力が設定電力P1より大きい間は、高加熱沸上運転が継続される。ステップS2において、余剰電力が設定電力P1以下である場合にはステップS4に進む。
In step S3, the
ステップS4において、加熱制御部44は、標準加熱沸上運転を実施する。すなわち、加熱制御部44は、ヒートポンプユニット1を第1加熱能力H1で動作させ、循環ポンプ22を第1回転数N1で動作させる。ステップS4の処理が終わると、ステップS1に戻り、余剰電力があり、かつ、余剰電力が設定電力P1以下である場合には再度ステップS4に進む。これにより、余剰電力があり、余剰電力が設定電力P1以下である間は、標準加熱沸上運転が継続される。
In step S4, the
なお、加熱制御部44は、高加熱沸上運転の実施中において、サーミスタ28a~28cにより検出した貯湯タンク21内のすべての水の温度が除菌可能温度(例えば65℃)以上になった場合には高加熱沸上運転を終了する。すなわち、加熱制御部44は、サーミスタ28a~28cにより検出した貯湯タンク21内のすべての水の温度が除菌可能温度以上になるまで高加熱沸上運転を実施する。
Note that the
図3及び図4を用いて、本実施の形態の貯湯式給湯機100で得られる効果について説明する。図3は、実施の形態1に係る給湯システム1000において余剰電力の時刻に対する値を示す図である。図4は、(A)実施の形態1に係る貯湯式給湯機100において、又は(B)比較例において、貯湯タンク21内の水に与えられる熱量の時刻に対する値を示す図である。
3 and 4, the effect obtained by the hot water storage type
図3において、時刻T11~T14は昼間であり、時刻T11~T14において余剰電力が発生している。時刻T12~T13の間において、余剰電力が設定電力P1を超えている。つまり、時刻T12~T13の間では、余剰電力が標準加熱沸上運転に必要な電力P0を超えた状態であるため、標準加熱沸上運転では余剰電力を有効に利用できない。 In FIG. 3, times T11 to T14 are daytime, and surplus power is generated during times T11 to T14. Between times T12 and T13, the surplus power exceeds the set power P1. That is, between times T12 and T13, the surplus electric power exceeds the electric power P0 required for the standard heating and boiling operation, so the surplus electric power cannot be effectively used in the standard heating and boiling operation.
図4(B)には、比較例として、標準加熱沸上運転のみを実施する例を示す。図4(B)において、時刻T11~T14では余剰電力が発生しているため、余剰電力を用いて標準加熱沸上運転が実施される。標準加熱沸上運転では、貯湯タンク21内の水に単位時間あたりに熱量Qaが与えられる。なお、時刻T11~T12の間及び時刻T13からT14の間において余剰電力が標準加熱沸上運転に必要な電力P0を下回った時間では、単位時間あたりに貯湯タンク21内の水に与えられる熱量は熱量Qaを下回る。
FIG. 4B shows, as a comparative example, an example in which only standard heating and boiling operation is performed. In FIG. 4B, since surplus electric power is generated from time T11 to T14, the standard heating and boiling operation is performed using the surplus electric power. In the standard heating and boiling operation, the water in the hot
また、図4(B)において、時刻T0~T1は、夜間を示す。本実施の形態では、発電装置として太陽光発電装置200を用いているため、夜間である時刻T0~T1には余剰電力は発生しない。このため、時刻T0~T1において、現在の貯湯量Q1が目標貯湯量Q2よりも少ない場合には、外部の商用電源から供給される電力を用いて、標準加熱沸上運転が実施される。これにより、時刻T0~T1では、単位時間あたりに貯湯タンク21内の水に熱量Qaが与えられる。
Also, in FIG. 4B, times T0 to T1 indicate nighttime. In the present embodiment, since the photovoltaic
一方、本実施の形態の貯湯式給湯機100では、図4(A)に示すように、余剰電力が設定電力P1を超える時刻T12~T13の間において、余剰電力を用いて高加熱沸上運転が実施される。高加熱沸上運転では、貯湯タンク21内の水に単位時間あたりに熱量Qbが与えられる。熱量Qbは、熱量Qaよりも大きい。このため、標準加熱沸上運転のみを実施する比較例と比較して、時刻T12~T13において貯湯タンク21内の水に与えられる熱量の総量が多くなる。これにより、余剰電力を有効に利用することができる。また、夜間において、比較例では時刻T0~T1において商用電源の電力を用いて沸上運転を実施していたところ、本実施の形態の貯湯式給湯機100では、昼間に発生した余剰電力を有効に利用することにより、時刻T0~T1よりも短い時刻T0~T2において沸上運転を実施することになる。このため、夜間における沸上運転の時間を短くすることができ、商用電源の電力使用量を節約することができる。
On the other hand, in the storage-
以上に説明した通り、実施の形態1の貯湯式給湯機100によれば、再生可能エネルギーを利用した発電装置(太陽光発電装置200が該当)と接続されている貯湯式給湯機100であって、水を加熱する加熱装置(ヒートポンプユニット1が該当)と、加熱装置により加熱された水を貯留する貯湯タンク21と、貯湯タンク21内の水を加熱装置に送る循環ポンプ22と、加熱装置及び循環ポンプ22の動作を制御して貯湯タンク21内の水を加熱する沸上運転を実施する制御装置4と、を備え、制御装置4は、加熱装置を第1加熱能力H1で動作させ、循環ポンプ22を第1回転数N1で動作させる標準加熱沸上運転と、加熱装置を第1加熱能力H1よりも高い第2加熱能力H2で動作させ、循環ポンプ22を第1回転数N1よりも高い第2回転数N2で動作させる高加熱沸上運転と、を実施可能であり、発電装置の余剰電力が予め設定された設定電力P1より大きい場合に、高加熱沸上運転を実施する。発電装置の余剰電力が設定電力P1より大きい場合に高加熱沸上運転を実施するため、単位時間あたりの消費電力量を大きくすることができ、余剰電力をより短時間で消費することができる。これにより、発電装置が設置された施設において余剰電力が発生した場合に、余剰電力を有効に利用することができ、系統への逆潮流を抑制することができる。
As described above, according to the hot water storage
また、高加熱沸上運転では、標準加熱沸上運転と比較して、循環ポンプ22の回転数が高い。このため、貯湯タンク21内に積層状態で貯留されている上層側の高温水と下層側の低温水が攪拌され、下層側の水の温度が上昇する。これにより、ヒートポンプユニット1へ入水温度が上昇するため、ヒートポンプユニット1での目標加熱温度と入水温度との差が小さくなり、短時間で貯湯タンク21内の水の温度を上昇させることができる。
Further, in the high heating boiling operation, the rotation speed of the
また、実施の形態1の貯湯式給湯機100によれば、制御装置4は、高加熱沸上運転の実施中において、余剰電力が設定電力P1以下となった場合、高加熱沸上運転から標準加熱沸上運転に変更する。ここで、標準加熱沸上運転は、高加熱沸上運転よりも、循環ポンプ22の回転数が低くヒートポンプユニット1への入水流量が低い。このため、COP(Coefficient Of Performance:成績係数)は、高加熱沸上運転よりも標準加熱沸上運転の方が高い。したがって、余剰電力が設定電力P1以下となった場合には、高加熱沸上運転から高COPとなる標準加熱沸上運転に切り替えることができる。
Further, according to the hot water storage
また、実施の形態1の貯湯式給湯機100によれば、貯湯タンク21内の水の温度を検出するタンク内温度検出部(サーミスタ28a~28cが該当)を備え、制御装置4は、タンク内温度検出部により検出した貯湯タンク21内のすべての水の温度が除菌可能温度(例えば65℃)以上になるまで高加熱沸上運転を実施する。これにより、余剰電力を有効に利用しつつ、貯湯タンク21内の全体の除菌を行うことができる。
Further, according to the hot water storage
実施の形態1の変形例について説明する。 A modification of the first embodiment will be described.
実施の形態1では、余剰電力が設定電力P1より大きい場合に高加熱沸上運転を実施していた。しかし、制御装置4は、余剰電力が設定電力P1より大きく、かつ、貯湯量検出部(貯湯量比較部41が該当)により検出した貯湯タンク21内の現在の貯湯量Q1と目標貯湯量Q2との差よりも余剰電力により高加熱沸上運転で沸き上げ可能な熱量の方が多い場合に、高加熱沸上運転を実施するようにしてもよい。これにより、現在の貯湯量Q1と目標貯湯量Q2との差分に対して、余剰電力により高加熱沸上運転で沸き上げ可能な想定熱量の方が小さい場合には、高加熱沸上運転へ切り替えず、標準加熱沸上運転を継続することができる。
In the first embodiment, the high heating boiling operation is performed when the surplus power is greater than the set power P1. However, the
また、制御装置4は、余剰電力が設定電力P1より大きく、かつ、貯湯量検出部により検出した貯湯タンク21内の現在の貯湯量Q1と目標貯湯量Q2との差よりも余剰電力により標準加熱沸上運転で沸き上げ可能な熱量の方が多い場合に、標準加熱沸上運転を実施するようにしてもよい。これにより、現在の貯湯量Q1と目標貯湯量Q2との差分に対して、余剰電力により標準加熱沸上運転で沸き上げ可能な想定熱量の方が大きい場合には、高加熱沸上運転へ切り替えず、標準加熱沸上運転を継続することができる。
Further, the
また、本実施の形態では、制御装置4は、貯湯ユニット2の内部に設けられていた。しかし、制御装置4は、貯湯ユニット2の内部でなく、貯湯ユニット2の外部に設置されていてもよい。また、制御装置4の機能を複数に分割してもよい。例えば、制御装置4の機能を、加熱制御部44と加熱制御部44以外の機能に分割し、加熱制御部44はヒートポンプユニット1に設け、加熱制御部44以外の機能は貯湯ユニット2に設ける構成にしてもよい。
Further, in the present embodiment,
また、本実施の形態では、貯湯タンク21内の湯水の温度を検出するタンク内温度検出部として、3つのサーミスタ28a~28cを用いる例を説明したが、サーミスタは1つ又は2つであってもよいし、4つ以上であってもよい。少なくとも第三サーミスタ28cに相当するサーミスタを備えていればよい。すなわち、貯湯タンク21の下部の湯水の温度を検出するサーミスタを備えていれば、貯湯タンク21内で最も温度の低い湯水の温度を検出可能であるので、貯湯タンク21の下部の湯水の温度が除菌可能温度以上になった場合に貯湯タンク21内のすべての水の温度が除菌可能温度以上になったことを判断することができる。
Further, in the present embodiment, an example has been described in which the three
1 ヒートポンプユニット、2 貯湯ユニット、3 リモコン装置、4 制御装置、11 圧縮機、12 水冷媒熱交換器、13 膨張弁、14 空気熱交換器、15 冷媒配管、16 流入口、17 流出口、18 流入配管、19 流出配管、21 貯湯タンク、22 循環ポンプ、23 給湯混合弁、23a 湯側入口、23b 水側入口、23c 出口、24 HP往き口、25 HP戻り口、26 給水口、27 給湯口、28a 第一サーミスタ、28b 第二サーミスタ、28c 第三サーミスタ、41 貯湯量比較部、42 目標貯湯量設定部、43 沸上条件決定部、44 加熱制御部、45 余剰電力取得部、51 第一往き配管、52 第二往き配管、53 第一戻り配管、54 第二戻り配管、55 第一給湯配管、56 第一給水配管、57 第二給水配管、58 第二給湯配管、100 貯湯式給湯機、200 太陽光発電装置、300 パワーコンディショナ、1000 給湯システム。
1
Claims (8)
水を加熱する加熱装置と、
前記加熱装置により加熱された水を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンク内の水を前記加熱装置に送る循環ポンプと、
前記加熱装置及び前記循環ポンプの動作を制御して前記貯湯タンク内の水を加熱する沸上運転を実施する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記加熱装置を第1加熱能力で動作させ、前記循環ポンプを第1回転数で動作させる標準加熱沸上運転と、
前記加熱装置を前記第1加熱能力よりも高い第2加熱能力で動作させ、前記循環ポンプを前記第1回転数よりも高い第2回転数で動作させる高加熱沸上運転と、
を実施可能であり、
前記発電装置の余剰電力が予め設定された設定電力より大きい場合に、前記高加熱沸上運転を実施する、
貯湯式給湯機。 A hot water storage type water heater connected to a power generation device using renewable energy,
a heating device for heating water;
a hot water storage tank for storing water heated by the heating device;
a circulation pump for sending water in the hot water storage tank to the heating device;
a control device for performing a boiling operation for controlling the operation of the heating device and the circulation pump to heat the water in the hot water storage tank;
with
The control device is
a standard heating and boiling operation in which the heating device is operated at a first heating capacity and the circulation pump is operated at a first rotation speed;
a high heating boiling operation in which the heating device is operated at a second heating capacity higher than the first heating capacity and the circulation pump is operated at a second rotation speed higher than the first rotation speed;
can be implemented and
When the surplus power of the power generation device is greater than the preset power, the high heating boiling operation is performed.
Storage hot water heater.
前記制御装置は、前記タンク内温度検出部により検出した前記貯湯タンク内のすべての水の温度が除菌可能温度以上になるまで前記高加熱沸上運転を実施する、
請求項1に記載の貯湯式給湯機。 A tank internal temperature detection unit that detects the temperature of water in the hot water storage tank,
The control device performs the high heating boiling operation until the temperature of all the water in the hot water storage tank detected by the tank internal temperature detection unit reaches or exceeds the sterilization possible temperature.
The hot water storage type water heater according to claim 1.
請求項1又は2に記載の貯湯式給湯機。 The control device changes from the high heating boiling operation to the standard heating boiling operation when the surplus electric power becomes equal to or less than the set electric power during the high heating boiling operation.
The hot water storage type water heater according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。 The control device determines the second heating capacity and the second rotation speed according to the amount of the surplus power.
The storage-type water heater according to any one of claims 1 to 3.
前記制御装置は、前記貯湯タンク内の現在の貯湯量と目標貯湯量との差に応じて前記第2加熱能力及び前記第2回転数を決定する、
請求項1から4のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。 A hot water storage amount detection unit that detects the amount of hot water stored in the hot water storage tank,
The control device determines the second heating capacity and the second rotation speed according to a difference between a current amount of hot water stored in the hot water tank and a target amount of hot water stored.
The hot water storage type water heater according to any one of claims 1 to 4.
前記制御装置は、前記余剰電力が前記設定電力より大きく、かつ、前記貯湯タンク内の現在の貯湯量と目標貯湯量との差よりも前記余剰電力により前記高加熱沸上運転で沸き上げ可能な熱量の方が多い場合に、前記高加熱沸上運転を実施する、
請求項1から4のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。 A hot water storage amount detection unit that detects the amount of hot water stored in the hot water storage tank,
The control device performs the high heating and boiling operation when the surplus electric power is greater than the set electric power and the amount of heat that can be boiled by the high heating and boiling operation due to the surplus electric power is greater than the difference between the current amount of hot water stored in the hot water storage tank and the target amount of hot water stored.
The hot water storage type water heater according to any one of claims 1 to 4.
前記制御装置は、前記余剰電力が前記設定電力より大きく、かつ、前記貯湯タンク内の現在の貯湯量と目標貯湯量との差よりも前記余剰電力により前記標準加熱沸上運転で沸き上げ可能な熱量の方が多い場合に、前記標準加熱沸上運転を実施する、
請求項1から4のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。 A hot water storage amount detection unit that detects the amount of hot water stored in the hot water storage tank,
The control device performs the standard heating and boiling operation when the surplus electric power is greater than the set electric power and the amount of heat that can be boiled by the standard heating and boiling operation due to the surplus electric power is greater than the difference between the current amount of hot water stored in the hot water storage tank and the target amount of hot water stored.
The hot water storage type water heater according to any one of claims 1 to 4.
請求項1から7のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。 The power generation device is a solar power generation device,
The storage-type water heater according to any one of claims 1 to 7.
Priority Applications (1)
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JP2022003589A JP2023102870A (en) | 2022-01-13 | 2022-01-13 | Hot water storage type water heater |
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