JP5239407B2 - Water heater - Google Patents
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Description
本発明は、ヒートポンプ式冷凍サイクルを用いたヒートポンプ式加熱装置によって加熱された温水を貯湯タンクに貯蔵し、その貯湯タンクから温水を出湯する給湯装置に関する。 The present invention relates to a hot water supply apparatus that stores hot water heated by a heat pump heating device using a heat pump refrigeration cycle in a hot water storage tank and discharges hot water from the hot water storage tank.
従来の給湯装置としては、機器の小型化や使用形態の多様化に伴い、深夜時間帯のタンク全量分を沸き上げる運転以外にも昼間時間帯にも湯切れ沸き上げ運転を行うものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventional hot water supply devices are known that perform hot water boiling operation during daytime as well as operation for boiling all tanks in the midnight hours due to downsizing of equipment and diversification of usage patterns. (For example, refer to Patent Document 1).
この特許文献1に記載の装置は、昼間の電力時間帯における湯切れ沸き上げ運転開始時の起動残湯量および停止時の残湯量を湯張り動作が行われる時間帯において最も多くなるように設定することにより湯張り動作に入りやすくするとともに湯張りに必要な湯量を確保し、また、当該起動残湯量の値に応じて加熱能力を設定することにより、緊急時の湯量確保と加熱装置の運転効率の向上を図っている。
The apparatus described in
そして、特許文献1には、時間帯別の当該起動残湯量について次のように記載されている。すなわち、朝の7時から10時頃までは、前夜の全量沸き上げ運転によりタンク内に多くの湯量が確保されているので起動残湯量が低めに設定され湯切れ沸き上げ運転に入りにくい状態に設定されている。次に、10時から17時頃までは一日のうちで最も湯の使用量が少ない時間帯であるため、この時間帯の起動残湯量は7時から10時頃までよりもさらに低めに設定され、より湯切れ沸き上げ運転に入りにくい状態に設定されている。さらに、17時から入浴時間帯を含む20時頃までの一日のうちで最も湯の使用量が多い時間帯にあっては、起動残湯量が最高に設定されており、入浴に備えるための残湯量を確保できるように湯切れ沸き上げ運転に最も入りやすい状態に設定されている。
しかしながら、ユーザーが実際に湯を使用するパターンは様々であり、特許文献1に記載の装置では多様な使用パターンに対応するためには十分ではなく、湯切れ状態が発生することがあるという問題があった。換言すれば、ユーザーの使用パターンは、ユーザーの生活スタイルの多様化(朝活動型、夜活動型等)、一台の給湯装置を使用するユーザーの家族構成(多数世代の大家族、核家族等)等のため、必ずしも画一化できない。例えばユーザー特有の大量に湯を使用する状況がある場合には、当該画一的なパターンに基づく制御では湯切れを起こしてしまうことがある。
However, there are various patterns in which the user actually uses hot water, and the apparatus described in
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ユーザーの使用実績に応じた沸き増し運転の実施により、湯切れの発生を低減するとともに、ヒートポンプ式加熱装置の運転効率の向上を図る給湯装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. By carrying out a reheating operation according to the use record of the user, the occurrence of hot water is reduced and the operation efficiency of the heat pump heating device is improved. It aims at providing a hot-water supply apparatus.
上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。すなわち、給湯装置に係る第1の発明は、ヒートポンプ式冷凍サイクルを用いて水を加熱し、ヒートポンプの最大能力が7kW以上であるヒートポンプ式加熱装置(10)と、容量が200L以下であって、ヒートポンプ式加熱装置(10)によって加熱された水を給湯使用側端末への出湯に利用するために貯蔵する貯湯タンク(11)と、過去の所定期間におけるヒートポンプ式加熱装置(10)の運転実績を記憶し、ヒートポンプ式加熱装置(10)の沸き増し運転を制御する制御装置(8,12)と、を備えている。 In order to achieve the above object, the following technical means are adopted. That is, the first invention related to the hot water supply apparatus heats water using a heat pump refrigeration cycle, the heat pump type heating apparatus (10) having a maximum capacity of 7 kW or more, and a capacity of 200 L or less, The operation results of the hot water storage tank (11) for storing the water heated by the heat pump heating device (10) for use in the hot water supply to the hot water supply use side terminal and the heat pump heating device (10) in the past predetermined period. And a control device (8, 12) for storing and controlling the heating operation of the heat pump heating device (10).
さらに制御装置(8,12)は、過去の所定期間の運転実績から1日当たりの湯張り必要熱量を算出し、算出した1日当たりの湯張り必要熱量のみを用いて、ヒートポンプ式加熱装置(10)による目標沸き上げ温度(TP)を算出する。さらに制御装置(8,12)は、過去の所定期間の運転実績から給湯に使用された熱量を求め、求めた給湯使用熱量から1日当たりの給湯使用熱量を予測し、1日当たりの給湯使用熱量の予測値から深夜時間帯に沸き上げた熱量を差し引くことにより得られる熱量を用いて、深夜時間帯後の時間帯で実施するヒートポンプ式加熱装置(10)の沸き増し運転の運転時間を算出する。さらに制御装置(8,12)は、ヒートポンプ式加熱装置(10)の沸き増し運転の能力を、1日の中で設定された複数の時間帯と貯湯タンク(11)に貯蔵されている貯湯熱量とに基づいて決定する。 Furthermore, the control device (8, 12) calculates the required amount of hot water filling per day from the past operation results for a predetermined period, and uses only the calculated required heat amount of hot water filling per day, using the heat pump heating device (10). To calculate the target boiling temperature (TP). Further, the control device (8, 12) obtains the amount of heat used for hot water supply from the past operation results of a predetermined period, predicts the amount of heat used for hot water supply per day from the obtained amount of heat used for hot water supply, and calculates the amount of heat used for hot water supply per day. Using the amount of heat obtained by subtracting the amount of heat boiled in the midnight time zone from the predicted value, the operating time of the boiling-up operation of the heat pump heating device (10) performed in the time zone after the midnight time zone is calculated. Further, the control device (8, 12) is configured to increase the boiling capacity of the heat pump type heating device (10) in a plurality of time zones set in one day and the amount of stored hot water stored in the hot water storage tank (11). And decide based on.
この発明によれば、目標沸き上げ温度TPに過去の実績に基づく1日当たりの湯張り必要熱量のみを反映させるので、一般的な使用形態から外れたユーザー特有の使用形態を考慮した沸き増し運転を実施できる。したがって、様々なユーザーの使用実績を反映させた沸き増し運転が実施されることにより、湯切れの発生を低減できるとともに、ヒートポンプ式加熱装置の運転効率の向上が図れる。また、装置全体の小型化と湯切れの少ない高い快適性とを併せ持った給湯装置を提供できる。また、この発明によれば、上記1日当たりの給湯使用熱量の予測値から深夜時間帯に沸き上げた熱量を差し引くことにより、様々なユーザーの使用実績を反映させた沸き増し運転が実施でき、湯切れの低減およびヒートポンプ式加熱装置の運転効率の向上が図れる。また、この発明によれば、沸き増し運転に時間帯に対応した運転仕様とタンクの貯湯熱量の観点を反映させた制御が導入されるので、さらに運転効率の向上とユーザーの使い勝手の良さとを提供することができる。 According to the present invention, since only the necessary amount of heat per day based on the past results is reflected in the target boiling temperature TP, the reheating operation in consideration of the use form unique to the user that deviates from the general use form is performed. Can be implemented. Therefore, by performing the reheating operation reflecting the usage results of various users, it is possible to reduce the occurrence of hot water shortage and to improve the operation efficiency of the heat pump heating device. In addition, it is possible to provide a hot water supply apparatus that has both the downsizing of the entire apparatus and high comfort with less hot water. In addition, according to the present invention, by subtracting the amount of heat heated in the midnight time zone from the predicted value of the amount of heat used for hot water supply per day, it is possible to carry out a reheating operation reflecting the usage results of various users. Cuts can be reduced and the operating efficiency of the heat pump type heating device can be improved. In addition, according to the present invention, control reflecting the operation specifications corresponding to the time zone and the hot water storage heat amount of the tank is introduced in the reheating operation, so that further improvement in operation efficiency and user convenience are achieved. Can be provided.
また、制御装置(8,12)はヒートポンプ式加熱装置(10)の沸き増し運転の開始条件および終了条件を、1日の中で設定された複数の時間帯に応じて変えることが好ましい。この発明によれば、沸き増し運転にさらに時間帯毎の運転仕様を導入することにより、運転効率の向上とユーザーの使い勝手の良さとを提供することができる。 Moreover, it is preferable that a control apparatus (8, 12) changes the start conditions and completion | finish conditions of a heating increase operation of a heat pump type heating apparatus (10) according to the several time slot | zone set in one day. According to this invention, it is possible to provide improved driving efficiency and user-friendliness by introducing operating specifications for each additional time zone into the additional heating operation.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示している。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means has shown the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
本発明の一実施形態である第1実施形態に係る給湯装置の概略構成を図1〜図5を用いて説明する。図1は本実施形態に係る給湯装置の構成を示す模式図である。図1に示すように、給湯装置は、ヒートポンプ式加熱装置であるヒートポンプユニット10と、ヒートポンプユニット10によって加熱された水を貯える貯湯タンク11、配管、各種弁等を含むタンクユニットと、を備えている。給湯装置の制御部は、給湯操作リモコン30から命令信号を受信して給湯装置全体のシステムを制御するシステム制御装置12と、システム制御装置12との通信によってヒートポンプユニット10の沸き上げ運転を制御するヒートポンプ制御装置8と、から構成されている。タンクユニットとヒートポンプユニット10は、設置現場において、一体化、または離して設置可能なように構成されている。
(First embodiment)
A schematic configuration of a hot water supply apparatus according to a first embodiment which is an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a hot water supply apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the hot water supply device includes a
ヒートポンプユニット10は、少なくとも圧縮機1、加熱用熱交換器である水・冷媒熱交換器2、減圧装置3、蒸発器4、および気液分離器7等の冷凍サイクル機能部品が配管で環状に接続されることにより形成されている。さらに、蒸発器4の近傍には、蒸発器に対して強制風を提供する送風機5が設けられ、蒸発器4による強制風の温度(外気温度)を検出する温度センサ6が設けられている。ヒートポンプユニット10は、本実施形態では冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素を使用することにより、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧以上になる超臨界ヒートポンプサイクルを構成する。このヒートポンプユニット10はその最大能力が7kW以上であることが好ましい。
The
ヒートポンプサイクルを超臨界ヒートポンプサイクルで構成した場合、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温、例えば、85℃〜90℃程度の湯を貯湯タンク11内に蓄えることができる。ヒートポンプユニット10はヒートポンプ制御装置8からの制御信号により作動するとともに、その作動状態をヒートポンプ制御装置8に出力するように構成されている。ヒートポンプユニット10は、料金設定の安価な深夜時間帯の深夜電力を利用して貯湯タンク11内の湯を沸き上げる沸き上げ運転、および深夜時間帯以外の時間帯に後述する制御仕様に基づいた沸き上げ運転を行う。
When the heat pump cycle is constituted by a supercritical heat pump cycle, hot water having a temperature higher than that of a general heat pump cycle, for example, about 85 ° C. to 90 ° C. can be stored in the hot
ヒートポンプ制御装置8は、給湯操作リモコン30で命令された給湯運転情報をシステム制御装置12を介して受信し、温度センサ6、水温サーミスタ31、水温サーミスタ32等からの温度情報に基づいてヒートポンプユニット10が沸き上げる湯の温度(以下、湯の温度を湯温と称する)が目標とする値となるようにヒートポンプユニット10に含まれる可変式の減圧装置3の開度や圧縮機1の吐出容量等を制御する。
The heat pump control device 8 receives the hot water supply operation information instructed by the hot water supply operation
給湯操作リモコン30は、ユーザーが給湯装置を使用するときに操作する操作盤であり、各操作スイッチや表示部が設けられ、浴室内やキッチンなどの湯を使用する場所の壁面に設置されている。システム制御装置12は、給湯操作リモコン30、水温サーミスタ31,32、給水温サーミスタ33、湯温サーミスタ34,給湯温サーミスタ35、タンク水温サーミスタ36a〜36e、図示しない他のサーミスタ、および図示しない流量カウンタ等からの流量情報を受信して、後述する手順にしたがって循環ポンプ13、切替弁14,21、および混合弁22等の制御と、ヒートポンプ制御装置8を介したヒートポンプユニット10の制御と、を実施できるように構成されている。
The hot-water supply operation
貯湯タンク11は耐食性に優れた金属製、例えばステンレス製の容器であり、外周部に図示しない断熱材が配置されており、給湯用の湯を長時間に渡って保温することができるようになっている。貯湯タンク11はその容量が200L以下であることが好ましく、本実施形態では185Lのタンクを採用している。貯湯タンク11は縦長形状であり、その底面には導入口が設けられ、この導入口には貯湯タンク11内に水道水を導入する給水経路である導入管17が接続されている。導入口の上流側には、給水温サーミスタ33および流量カウンタ(図示せず)が設けられ、この温度情報および流量情報はシステム制御装置12に出力される。また、導入口の上流側には、導入管17を流れてくる水道水の水圧を所定圧に減圧する減圧弁(図示せず)が設けられている。
The hot
貯湯タンク11の外壁面には、複数のタンク水温サーミスタが設けられ、タンク上部から下部に向けて順に、タンク水温サーミスタ36a,36b、36c、36d、36eが並んでいる。タンク水温サーミスタ36a〜36eは、タンク内最上部から貯まる水量が上部から順に20L、50L、90L、130L、165Lとなるように配置されており、貯湯タンク11内上部に満たされた水の各水位レベルでの温度情報をシステム制御装置12に出力するように構成されている。このタンク水温サーミスタ36a〜36eからの温度情報に基づいて、貯湯タンク11内上方の沸き上げられた温水とタンク内下方の沸き上げられる前の水との温度境界位置を検出することができる。例えば、あるタンク水温サーミスタの検出温度が貯湯熱量として使用できる所定温度(例えば50℃)を超えていた場合は、タンク内最上部からそのタンク水温サーミスタの位置までは給湯に使用できる湯が貯まっていることになる。
A plurality of tank water temperature thermistors are provided on the outer wall surface of the hot
貯湯タンク11の上部には上部導出口が設けられ、貯湯タンク11の中間部には貯湯タンク11内の中温の湯を吐出するための中間部導出口が設けられている。この両導出口は貯湯タンク11内の湯を導出するための給湯経路である給湯配管19に連通している。給湯配管19は、手洗い栓、シャワー、浴槽等の給湯使用側端末と上部導出口とを接続する配管である。中間部導出口は、中温水配管20によって給湯配管19に接続されている。中温水配管20と給湯配管19との合流部には、上部導出口から導出される湯、中間部導出口から導出される湯のいずれを給湯配管19に取り込むかを切替える切替弁21が設けられている。切替弁21は混合弁としてもよい。
An upper outlet port is provided in the upper part of the hot
給湯配管19には、中温水配管20との合流部より下流側に導入管17から分岐した給水配管18の下流端が接続されている。この接続部には混合弁22が設けられており、混合弁22は下流側にある給湯使用側端末に送る温水の温度を例えば設定温度等の適温状態にするために、給湯配管19を流れる温水の量と給水配管18を介して供給される水の量の比率を制御して温水と水を混合させる。切替弁21の出口側の配管には温水の温度を検出する湯温サーミスタ34が設けられ、混合弁22の出口側の配管には給湯水の温度を検出する給湯温サーミスタ35が設けられている。切替弁21、混合弁22は、各サーミスタ34,35および流量カウンタにより検出された情報を用いてシステム制御装置12によってその開度が制御される。
A downstream end of a
貯湯タンク11の下面には、タンク内の水を吸い出すための流出口が設けられ、貯湯タンク11の上面にはヒートポンプユニット10によって沸き上げた高温の湯をタンク内に流入させる流入口が設けられている。流出口と流入口は戻り配管や往き配管で構成される循環回路15によって連通されている。ヒートポンプユニット10内に配置された加熱手段は水・冷媒熱交換器2である。水・冷媒熱交換器2の水通路2bは循環回路15の一部を構成している。
The lower surface of the hot
循環回路15は、ヒートポンプユニット10の上流側でヒートポンプユニット10と貯湯タンク11との間に強制循環手段である循環ポンプ13を備えている。循環ポンプ13は、ヒートポンプユニット10が沸き上げる湯温が目標とする値となるように、システム制御装置12によって回転数が制御される。循環回路15は、ヒートポンプユニット10の下流側でヒートポンプユニット10と貯湯タンク11との間で、貯湯タンク11の流入口に至る配管と、貯湯タンク11内下部に接続される供給配管16とに分岐している。この分岐部には切替弁14が設けられており、切替弁14はヒートポンプユニット10で沸き上げた湯を貯湯タンク11内に上部から流入させるか、供給配管16を流通させて貯湯タンク11内に下部から流入させるかを切り替えることができる。循環回路15の水・冷媒熱交換器2よりも上流側には、水・冷媒熱交換器2に流入する水の温度を検出する水温サーミスタ31が設けられ、循環回路15の水・冷媒熱交換器2よりも下流側で切替弁14よりも上流側には、水・冷媒熱交換器2を通過した水の温度を検出する水温サーミスタ32が設けられている。
The
水・冷媒熱交換器2は、流出口から吸入した水通路2bを流れる貯湯タンク11内の水を、冷媒通路2aを流れる高温冷媒との熱交換によって加熱した後、流入口から貯湯タンク11内に戻すことにより、貯湯タンク11内に上部から下部に向けて高温湯の層を形成することができる。
The water / refrigerant heat exchanger 2 heats the water in the hot
次に、上記構成における給湯装置の作動および制御について説明する。システム制御装置12は、温水として使用される使用熱量の実績(例えば、ヒートポンプユニット10の運転実績、湯張り相当する給湯実績等)を、毎日継続して記憶手段に記憶する。記憶手段は、例えば、フラッシュメモリやRAMで構成され、記憶されているデータの読み出しや書き込みを行うものである。そして、システム制御装置12の記憶手段は、ヒートポンプユニット10の運転実績を含む過去の使用熱量の実績を所定期間分記憶しておくことができる。
Next, the operation and control of the water heater in the above configuration will be described. The
本実施形態では、所定期間の一例として過去1週間分の使用熱量の実績を記憶するようにしている。そして、1週間分の使用熱量の実績は、直近の1日の実績が記憶されるタイミングになると、最も過去の1日の実績が記憶手段から消去され、直近の1日の実績が書き込まれることになる。 In the present embodiment, the record of the amount of heat used for the past one week is stored as an example of the predetermined period. And the actual heat consumption for one week is the timing when the most recent one-day record is stored, the most recent one-day record is erased from the storage means, and the most recent one-day record is written. become.
本実施形態のシステム制御装置12は、湯切れおよび無駄な運転を排除した効率的な沸き上げ運転を実施するために、過去の所定期間の一例である過去1週間のヒートポンプユニット10の運転実績(以下、過去1週間の運転実績と称する)から算出した1日当たりの湯張り必要熱量を用いて沸き上げ運転を行う時の目標沸き上げ温度TPを算出する制御を実行する。また、本実施形態のシステム制御装置12は、過去1週間の運転実績における湯張りに相当する実績の有無に基づいて、沸き上げ運転を行う時の目標沸き上げ温度TPを算出する制御を実行する。
The
図2および図3は給湯装置の制御手順を示すフローチャートである。まず、ステップ1で電気料金が安価設定である深夜時間帯(23時)になったことが確認されると、次に過去1週間の運転実績から湯張りに相当する実績があったか否かを判定する(ステップ2)。湯張りに相当する実績とは、浴槽に湯張りするような大量の湯を使用した実績のことであり、例えば、浴槽に湯がない状態から湯張りを開始して湯張りを完了した実績(これをケース1とする)や、給湯使用側端末への出湯が連続的に行われその出湯量が100Lを超えた実績(これをケース2とする。浴槽への湯の供給ではないがシャワーを連続的に使用する場合等がある。)が相当し、少なくともいずれか一方の実績が記憶されていると、システム制御装置12は湯張り相当の給湯実績があったと判定する。
2 and 3 are flowcharts showing the control procedure of the hot water supply apparatus. First, when it is confirmed in
そして、ケース1およびケース2のいずれもが記憶されていない場合には、湯張り相当の給湯実績がなかったと判定され、システム制御装置12は後に沸き上げ運転を実施する時(沸き増し運転時)の目標沸き上げ温度TPを所定温度である65℃に決定する(ステップ3)し、その後、後述するステップ6の判断を実行する。このように過去に湯張り相当の給湯実績がなかった場合には、このユーザーの場合、貯湯タンク11内に新たに供給しなければならない熱量は大きくないと判断し、目標沸き上げ温度TPを一定の所定値に制御することにより、湯切れを起こさず、かつ効率の良い運転を実施するものである。さらに、目標沸き上げ温度TPを65℃にした場合には、貯湯タンク11内の最低貯湯熱量(例えば60℃)を確保した省電力運転を実施でき、ヒートポンプユニット10のCOP(成績係数)向上が得られる。
And when neither
一方、湯張り相当の給湯実績があったと判定されると、システム制御装置12は1日当たりの湯張り必要熱量を算出する(ステップ4)。この1日当たりの湯張り必要熱量は、過去1週間の運転実績から算出されるもので、ケース1に該当した場合はユーザーによって設定された湯張り設定温度から給水温度を差し引いた値に湯張り完了の予測湯量を乗じることにより求めることができ、また、ケース2に該当した場合は実績として記憶された100Lを超える連続的な出湯時に必要であった使用熱量を算出することにより求めることができる。また、システム制御装置12がステップ2において、ケース1およびケース2の両方の実績があったと認識した場合には、それぞれのケースに対応する1日当たりの湯張り必要熱量を求め、求めた値のうち大きい方を1日当たりの湯張り必要熱量として採用する。また、1日当たりの湯張り必要熱量は、過去1週間における、湯張り回数、各湯張りに要した熱量等の実績を用いて算出することができる。
On the other hand, if it is determined that there has been a hot water supply performance equivalent to hot water filling, the
次に、システム制御装置12は沸き増し運転時の目標沸き上げ温度TPを算出する(ステップ5)。すなわち、ステップ4で求めた1日当たりの湯張り必要熱量を用いて、貯湯タンク11が満タンとなる湯量にて湯張り熱量を割戻し、目標沸き上げ温度TPを算出する。
Next, the
次にシステム制御装置12は、現在の貯湯タンク11内の温水温度を検出するタンク水温サーミスタ36a〜36eの検出温度によって、貯湯タンク11内の温水の状態(残り湯の温度、貯湯量、蓄積熱量)を検出する。そして、ステップ6で、貯湯タンク11内に蓄えられている残り湯の貯湯量がヒートポンプユニット10の時間帯別運転・停止制御(図4参照)の最低貯湯量(23時から翌朝の7時までは50L)よりも大きいか否かを判定する。図4は、ヒートポンプユニット10の時間帯別運転・停止制御の仕様を示す制御仕様図である。
Next, the
そして、貯湯タンク11内に蓄えられている残り湯の貯湯量(タンクの残湯量)が当該時間帯別運転・停止制御の最低貯湯量よりも大きくないと判定した場合には、貯湯タンク11内に最低限の貯湯量が貯まっていないとして、図4に示す7.5kWのヒートポンプ能力で運転を開始し、貯湯を行う。そして、以降も図4の制御仕様図にしたがって時間帯別運転・停止制御を実行する(ステップ7)。 When it is determined that the amount of hot water stored in the hot water storage tank 11 (the amount of hot water in the tank) is not larger than the minimum hot water storage amount for the operation / stop control for each time zone, If the minimum amount of stored hot water is not stored, the operation is started with the heat pump capacity of 7.5 kW shown in FIG. Thereafter, the operation / stop control for each time zone is executed according to the control specification diagram of FIG. 4 (step 7).
ここで、時間帯別運転・停止制御の仕様を図4にしたがって簡潔に説明する。図4に示すように、この制御においては、7時から23時までは貯湯タンク11内の残り湯の貯湯量が50L未満になると、貯湯量にかかわらず7.5kWのヒートポンプ能力で沸き上げ運転が開始される。そして、この沸き上げ運転は貯湯量が90Lになると停止される。また、沸き上げ運転の開始条件は、複数あり、残り湯の貯湯量が50L未満であることの他、7時から10時までにおいては貯湯量が130L未満で、かつ必要沸き増し時間Tuが15分より大きいことの条件が満たされるときであり、10時から17時までにおいては貯湯量が90L未満で、かつTuが15分より大きいことの条件が満たされるときであり、17時から23時までにおいては貯湯量が130L未満で、かつTuが15分より大きいことの条件が満たされるときである。このように時間帯毎に設定された開始条件を満たして沸き上げ運転が開始されると、貯湯量が165L以上で、かつTuが0分になるまで運転が継続されるようになっている。
Here, the specification of the operation / stop control for each time zone will be briefly described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, in this control, when the amount of hot water remaining in the hot
さらに、23時から翌朝の7時までにおいては、残り湯の貯湯量が50L未満になると、貯湯量にかかわらず7.5kWのヒートポンプ能力で沸き上げ運転は開始される。そして、この運転は90Lになると停止される。また、他に、沸き上げ運転の開始条件としては、貯湯タンク11が7時に満タンになると予測される時間が来たときであり、このときのヒートポンプ能力は残り湯の貯湯量が50L未満の場合は6.0kWであり、50L以上の場合は4.5kWである。そして、この運転は、貯湯量が165L以上で、かつTwi(水温サーミスタ31の検出温度)が50℃を超えると終了するようになっている。
Furthermore, from 23:00 to 7:00 of the next morning, when the remaining hot water storage amount becomes less than 50 L, the boiling operation is started with a heat pump capacity of 7.5 kW regardless of the hot water storage amount. And this driving | operation is stopped when it becomes 90L. In addition, another starting condition for the boiling operation is when the hot
このように時間帯別運転・停止制御では、制御装置は沸き増し運転の能力を、1日の中で設定された複数の時間帯および貯湯タンク11に貯蔵されている貯湯熱量に基づいて決定している。これにより、時間帯に対応した仕様およびタンクの貯湯熱量の観点が導入された沸き増し運転を実施できるので、さらに運転効率の向上およびユーザーの使い勝手の良さを提供できる。また、時間帯別運転・停止制御では、制御装置は沸き増し運転の開始条件および終了条件を、1日の中で設定された複数の時間帯に応じて変えている。この制御によれば、沸き増し運転にさらに時間帯毎の運転仕様が導入されるので、運転効率およびユーザーの使い勝手の良さの向上が図れる。
As described above, in the operation / stop control for each time zone, the control device determines the capacity of the reheating operation based on a plurality of time zones set in one day and the amount of stored hot water stored in the hot
システム制御装置12は、ステップ6で、残り湯の貯湯量がヒートポンプユニット10の時間帯別運転・停止制御の最低貯湯量(23時から翌朝の7時までは50L)よりも大きいと判定すると、残り湯の貯湯量の監視を継続し(ステップ8)、次に時刻が翌日の2時になった時点で、1日当たりの使用熱量の予測値を算出する(ステップ9、ステップ10)。1日当たりの使用熱量の予測値は、まず過去1週間の運転実績から給湯に使用された熱量を求め、この1週間分の使用熱量から1日当たりの使用熱量の平均値を算出し、この平均値に所定の熱量を加えることにより算出される。この所定の熱量を加えたことにより、1日当たりの使用熱量の予測値が、過去の実績に基づく1日当たりの平均値よりも大きくなり、予測値に幅をもたせることができる。このため、ユーザーの今後の使用形態が過去のものと多少異なったとしても、湯切れを起こす可能性を低くすることができる。
When the
さらに、システム制御装置12は、ステップ11で、ヒートポンプユニット10の最小能力(例えば、4.5kW)で沸き上げ運転を行った場合に沸き上げ完了までに要する時間(必要沸き上げ時間)を算出する。この最小能力は、7時に沸き上げが完了するようにする能力であり、ヒートポンプユニット10の高効率と深夜電力を利用した省電力とを両立する能力である。次に、7時から逆算して、最小能力での沸き上げ運転を開始する時間になったと判断すると(ステップ12)、最小能力での沸き上げ運転を開始する(ステップ13)。そして、7時になるか、または前述の時間帯別運転・停止制御の終了条件が成立したときに、最小能力での沸き上げ運転を停止する(ステップ14、ステップ15)。
Further, the
次に、システム制御装置12は、ステップ10で算出した1日当たりの給湯使用熱量の予測値と貯湯タンク11の貯湯熱量(蓄積熱量)を比較し、1日当たりの給湯使用熱量の予測値の方が大きいか否かを判定する(ステップ16)。1日当たりの給湯使用熱量の予測値の方が大きいと判定した場合は、ステップ17で必要沸き増し時間Tuを算出する。一方、1日当たりの給湯使用熱量の予測値の方が大きくないと判定した場合はステップ17をスキップしてステップ18に飛び、前述の時間帯別運転・停止制御(図4参照)を実行する。
Next, the
この必要沸き増し時間Tuは、ステップ5で算出した目標沸き上げ温度TPを満たす運転を行ったときの運転時間である。さらに、必要沸き増し時間Tuは、ステップ10で算出した1日当たりの給湯使用熱量の予測値からこれまでの深夜時間帯に沸き上げた熱量を差し引くことにより得られる熱量を用いて算出される。
The necessary boiling increase time Tu is an operation time when the operation satisfying the target boiling temperature TP calculated in step 5 is performed. Furthermore, the required boiling increase time Tu is calculated using the amount of heat obtained by subtracting the amount of heat heated up in the past midnight time from the predicted value of the amount of heat used for hot water supply per day calculated in
また、必要沸き増し時間Tuは以下の方法によって算出してもよい。まず、過去1週間の運転実績から1日当たりの給湯使用熱量と1日当たりの湯張り使用熱量を求め、ステップ10で1日当たりの給湯使用熱量から1日当たりの湯張り使用熱量を差し引くことにより1日当たりの給湯使用熱量の予測値を算出する。そして、1日当たりの給湯使用熱量の予測値から深夜時間帯に沸き上げた熱量を差し引くことにより得られる熱量を用いて、必要沸き増し時間Tuを算出する。
Further, the required boiling increase time Tu may be calculated by the following method. First, the amount of heat used for hot water supply per day and the amount of heat used for hot water filling per day are obtained from the operation results for the past week, and in
次に、システム制御装置12は、浴槽への湯張り運転が開始されたか否かの判定を行う(ステップ19)。湯張り運転は、給湯操作リモコン30から湯張り運転の命令が送られたときに開始される。ステップ19は、湯張り運転の命令が送られてくるまで反復され、ステップ19で運転開始の判定がされると、次にステップ20で浴槽の残り湯がないか否かが判定される。そして、浴槽残り湯があると判定されると、図4の制御仕様図にしたがうヒートポンプユニット10の湯張り時運転・停止制御を実行する(ステップ21)。
Next, the
ここで、湯張り時運転・停止制御の仕様を図5にしたがって簡潔に説明する。図5に示すように、この制御においては、貯湯タンク11内の残り湯の貯湯量が50L未満であると、タンクの貯湯量や風呂の残湯量にかかわらず7.5kWのヒートポンプ能力で沸き上げ運転が開始される。そして、この沸き上げ運転は貯湯量が165L以上になるか、または必要沸き増し時間Tuが0分になると終了するようになっている。また、タンクの貯湯量が50L未満であること以外の開始条件としては、風呂の残り湯がないことを検知したという条件、風呂の残り湯がある場合には貯湯量が130L未満で、かつTuが15分より大きいという条件のいずれかが満たされるときである。
Here, the specifications of the hot water filling operation / stop control will be briefly described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, in this control, when the amount of hot water remaining in the hot
次に、システム制御装置12は、ステップ20で浴槽の残り湯がないと判定されると、図3に示すステップ22の湯張り時運転・停止制御を実行する。ステップ22の湯張り時運転・停止制御では、ステップ5で算出した目標沸き上げ温度TPを満たすような沸き上げ運転を実施し、この運転は沸き上げ運転終了の停止条件(図5参照)が成立するまで継続される(ステップ23)。システム制御装置12は、この停止条件が成立したと判定すると、前述の時間帯別運転・停止制御(図4参照)に移行し(ステップ24)、この制御を22時59分まで継続する(ステップ25)。
Next, when it is determined in
本実施形態の給湯装置はヒートポンプ最大能力が7kW以上であるヒートポンプユニット10と、容量が200L以下である貯湯タンク11とを備えている。給湯装置の制御装置は、過去1週間の運転実績から1日当たりの湯張り必要熱量を算出し、算出した1日当たりの湯張り必要熱量を用いて沸き増し運転時の目標沸き上げ温度TPを算出する。この制御によれば、目標沸き上げ温度TPに過去の実績に基づく1日当たりの湯張り必要熱量を反映させることにより、特有の使用形態をもつユーザーに対しても湯切れ等の不具合を起こさず、高い快適性とヒートポンプユニット10の効率向上を提供することができる。また、上記制御によれば、容量が200Lと小さい貯湯タンク11であってもヒートポンプ最大能力が7kW以上有することにより、装置全体の設置スペースの小型化と湯切れの少ない高い快適性とを併せ持った給湯装置を提供できる。
The hot water supply apparatus of the present embodiment includes a
また、給湯装置の制御装置は、過去1週間の運転実績から湯張りに相当する給湯実績があったか否かを判定し、判定した湯張り相当の給湯実績の有無に基づいて沸き増し運転時の目標沸き上げ温度TPを決定する。この制御によれば、湯張り実績という湯切れ発生につながる大きなファクターを加味した沸き上げ運転を実施することができる。したがって、特有の使用形態をもつユーザーに対しても湯切れ等の不具合を起こさず、高い快適性とヒートポンプユニット10の効率向上を提供することができる。
Further, the control device for the hot water supply device determines whether or not there has been a hot water supply performance corresponding to the hot water filling from the operation results for the past one week, and based on the presence or absence of the determined hot water supply performance corresponding to the hot water filling, Determine the boiling temperature TP. According to this control, it is possible to perform a boiling operation that takes into account a large factor that leads to the occurrence of hot water shortage, which is the result of hot water filling. Therefore, it is possible to provide high comfort and improved efficiency of the
また、給湯装置の制御装置は、過去1週間において湯張り相当の給湯実績があったと判定した場合には、過去の運転実績から1日当たりの湯張り必要熱量を算出し、算出した1日当たりの湯張り必要熱量を用いて沸き増し運転時の目標沸き上げ温度TPを決定する。この制御により、湯張り相当実績の使用熱量を反映させた目標沸き上げ温度TPが決定され、湯切れ発生につながる大きなファクターを加味した沸き増し運転を実施することができる。また、ユーザー特有の使用パターンに対しても湯切れを抑制する一層の効果が期待できる。 In addition, when it is determined that there has been a hot water supply performance equivalent to hot water filling in the past week, the control device of the hot water supply device calculates the required amount of hot water filling per day from the past operation results, and calculates the calculated hot water per day. The target boiling temperature TP during the boiling increase operation is determined using the necessary heat amount of tension. By this control, the target boiling temperature TP reflecting the amount of heat used corresponding to the hot water filling is determined, and it is possible to carry out the boiling increase operation in consideration of a large factor that leads to the occurrence of hot water shortage. In addition, it is possible to expect a further effect of suppressing the hot water out of the usage pattern specific to the user.
また、給湯装置の制御装置は、過去1週間の給湯使用実績を反映させて1日当たりの給湯使用熱量を予測することにより、様々なユーザーの使用実績を反映させた沸き増し運転を実施して湯切れの発生を低減できる。また、1日当たりの使用熱量の予測値から深夜時間帯に沸き上げた熱量を除いて算出した熱量を用いて、沸き増し運転時間を算出することにより、ヒートポンプユニット10の運転効率を向上することができる。
In addition, the control device of the hot water supply device performs hot water operation that reflects the usage results of various users by reflecting the usage results of hot water supply per day by reflecting the actual usage of hot water supply for the past week. The occurrence of cutting can be reduced. In addition, the operation efficiency of the
また、給湯装置の制御装置は、過去1週間の給湯使用実績から、1日当たりの給湯使用熱量と上記1日当たりの湯張り使用熱量とを求め、当該1日当たりの給湯使用熱量から当該1日当たりの湯張り使用熱量を差し引くことにより1日当たりの給湯使用熱量を予測することにより、様々なユーザーの使用実績を一層反映させることができる沸き増し運転を提供できる。これにより湯切れの可能性をさらに低減することができる。また、このようにして得られた1日当たりの使用熱量の予測値から深夜時間帯に沸き上げた熱量を除いて算出した熱量を用いて、沸き増し運転時間を算出することにより、ヒートポンプユニット10の運転効率を向上することができる。
In addition, the control device of the hot water supply device obtains the amount of heat used for hot water supply per day and the amount of heat used for hot water filling per day based on the past hot water use results for the past week, and the amount of hot water used per day based on the amount of heat used for hot water supply per day. By predicting the amount of heat used for hot water supply per day by subtracting the amount of heat used for tension, it is possible to provide a reheating operation that can further reflect the actual usage of various users. This can further reduce the possibility of running out of hot water. Further, by calculating the heating operation time using the calorific value calculated by excluding the calorific value boiled up in the midnight time zone from the predicted value of the daily calorific value obtained in this way, the
(その他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記実施形態では、温水として使用される使用熱量の実績(例えば、ヒートポンプユニット10の稼動実績、湯張り相当する給湯実績等)は、システム制御装置12の記憶手段に記憶されるとしているが、当該記憶手段を有するヒートポンプ制御装置8に記憶されるように構成してもよい。
For example, in the above embodiment, the record of the amount of heat used as hot water (for example, the operation record of the
また、図2のフローチャートのステップ9に示した2時は、所定時刻の一例にすぎず、この時刻に限定されるものではない。 2 is only an example of a predetermined time, and is not limited to this time.
また、上記実施形態において、制御装置に記憶される1週間の運転実績は、装置の工場出荷時においてあらかじめ記憶させていた所定の運転情報(モデル運転情報)を更新することにより、ユーザーの使用実態に適合させていくものであってもよい。 In the above embodiment, the operation results for one week stored in the control device can be obtained by updating the predetermined operation information (model operation information) stored in advance at the time of shipment of the device from the factory. It may be adapted to.
また、ヒートポンプユニット10のヒートポンプサイクルを流れる作動冷媒は、二酸化炭素に限定されるものではなく、フロン等の他の冷媒であってもよい。
Further, the working refrigerant flowing through the heat pump cycle of the
8…ヒートポンプ制御装置(制御装置)
10…ヒートポンプユニット(ヒートポンプ式加熱装置)
11…貯湯タンク
12…システム制御装置(制御装置)
8 ... Heat pump control device (control device)
10. Heat pump unit (heat pump type heating device)
11 ... Hot
Claims (2)
容量が200L以下であって、前記ヒートポンプ式加熱装置(10)によって加熱された水を給湯使用側端末への出湯に利用するために貯蔵する貯湯タンク(11)と、
過去の所定期間における前記ヒートポンプ式加熱装置(10)の運転実績を記憶し、前記ヒートポンプ式加熱装置(10)の沸き増し運転を制御する制御装置(8,12)と、
を備え、
前記制御装置(8,12)は、前記過去の所定期間の運転実績から1日当たりの湯張り必要熱量を算出し、前記算出した1日当たりの湯張り必要熱量のみを用いて前記沸き増し運転での目標沸き上げ温度(TP)を算出し、
前記制御装置(8,12)は、前記過去の所定期間の運転実績から給湯に使用された熱量を求め、前記求めた給湯使用熱量から1日当たりの給湯使用熱量を予測し、前記1日当たりの給湯使用熱量の予測値から深夜時間帯に沸き上げた熱量を差し引くことにより得られる熱量を用いて、前記深夜時間帯後の時間帯で実施する前記ヒートポンプ式加熱装置(10)の沸き増し運転の運転時間を算出し、
前記制御装置(8,12)は、前記ヒートポンプ式加熱装置(10)の沸き増し運転の能力を、1日の中で設定された複数の時間帯と前記貯湯タンク(11)に貯蔵されている貯湯熱量とに基づいて決定することを特徴とする給湯装置。 Heat pump water using a heat pump refrigeration cycle, the heat pump maximum capacity of the heat pump maximum capacity is 7 kW or more (10),
A hot water storage tank (11) having a capacity of 200L or less and storing the water heated by the heat pump heating device (10) for use as a hot water to a hot water supply use side terminal;
A control device (8, 12) for storing the operation results of the heat pump type heating device (10) in a past predetermined period and controlling the heating operation of the heat pump type heating device (10);
With
The control device (8, 12) calculates the required amount of heat filling per day from the past operation results in a predetermined period, and uses only the calculated amount of heat required for filling hot water per day in the heating operation. calculates the target boiling temperature (TP),
The control device (8, 12) obtains the amount of heat used for hot water supply from the past operation results in a predetermined period, predicts the amount of hot water use per day from the obtained amount of hot water use, and supplies the hot water per day Using the amount of heat obtained by subtracting the amount of heat boiled in the midnight time zone from the predicted value of the amount of heat used, the heating pump heating device (10) is heated in the time zone after the midnight time zone. Calculate the time,
The control devices (8, 12) store the capacity of the heat pump heating device (10) in the heating operation (10) in a plurality of time zones set in one day and the hot water storage tank (11). A hot water supply apparatus that is determined based on the amount of stored hot water.
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