CN113785162A

CN113785162A - 蓄热系统

Info

Publication number: CN113785162A
Application number: CN201980096010.0A
Authority: CN
Inventors: 村田健太; 高山启辅; 佐藤悠介; 广崎大树; 小出彻
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2019-05-10
Publication date: 2021-12-10
Anticipated expiration: 2039-05-10
Also published as: EP4202316B1; US20220228772A1; WO2020230203A1; EP3967948B1; AU2023201311A1; AU2019445991B2; AU2019445991A1; EP3967948A1; EP3967948A4; JP7140276B2; CN113785162B; EP4202316A1; JPWO2020230203A1

Abstract

蓄热系统具备：压缩机，压缩制冷剂；蓄热槽，贮存热介质；热交换机构，配置在蓄热槽的外部，使用由压缩机压缩后的制冷剂的热对热介质进行加热；蓄热回路，具有将从蓄热槽流出的热介质向热交换机构输送的输送通路、使由热交换机构加热后的热介质返回到蓄热槽内的返回通路、以及使热介质循环的泵；以及控制机构，能够在蓄热运转的初期执行控制压缩机的运转频率的初期运转，所述蓄热运转是将由热交换机构加热后的热介质蓄积在蓄热槽内的运转。初期运转包括第一运转和第二运转，所述第一运转将运转频率保持为第一频率，所述第二运转在第一运转之后，将运转频率保持为比第一频率高的第二频率。

Description

蓄热系统

技术领域

本发明涉及一种蓄热系统。

背景技术

在下述专利文献1中公开了具备热水贮存槽的热泵热水供给机。在专利文献1的图10中公开了在压缩机起动后使压缩机的运转频率直线上升到目标运转频率的技术。

现有技术文件

专利文献

专利文献1：日本特开2005-134070号公报

发明内容

发明要解决的课题

在压缩机起动后，压缩机的温度及热交换器的温度还低时，从热泵流出的热水的温度低于目标值。这样的低温的热水流入热水贮存槽的量越多，蓄热运转的能量消耗效率越有下降的倾向。在专利文献1的技术中，在蓄热运转开始时流入热水贮存槽的低温的热水的量容易变多，因此，存在能量消耗效率容易下降的课题。

本发明是为了解决上述这样的课题而完成的，其目的在于提供一种有利于防止蓄热运转的能量消耗效率的下降的蓄热系统。

用于解决课题的手段

本发明的蓄热系统具备：压缩机，压缩制冷剂；蓄热槽，贮存热介质；热交换机构，配置在蓄热槽的外部，使用由压缩机压缩后的制冷剂的热对热介质进行加热；蓄热回路，具有将从蓄热槽流出的热介质向热交换机构输送的输送通路、使由热交换机构加热后的热介质返回到蓄热槽内的返回通路、以及使热介质循环的泵；以及控制机构，能够在蓄热运转的初期执行控制压缩机的运转频率的初期运转，所述蓄热运转是将由热交换机构加热后的热介质蓄积在蓄热槽内的运转，初期运转包括第一运转和第二运转，所述第一运转将运转频率保持为第一频率，所述第二运转在第一运转之后，将运转频率保持为比第一频率高的第二频率。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种有利于防止蓄热运转的能量消耗效率的下降的蓄热系统。

附图说明

图1是表示实施方式1的蓄热系统的图。

图2是表示蓄热运转的初期的压缩机频率、出热水温度、加热能力、水流量以及消耗电力的时间变化的例子的曲线图。

图3是表示蓄热运转的末期的进水温度、出热水温度、加热能力、水流量、消耗电力以及COP的时间变化的例子的曲线图。

图4是表示实施方式1的蓄热运转的初期的压缩机频率、出热水温度、加热能力、水流量、消耗电力以及出口制冷剂温度的时间变化的例子的曲线图。

图5是表示实施方式2的蓄热运转的初期的压缩机频率、出热水温度、加热能力、水流量、消耗电力以及出口制冷剂温度的时间变化的例子的曲线图。

图6是表示实施方式4的蓄热运转的初期的压缩机频率、排出制冷剂温度、出热水温度、加热能力、水流量、消耗电力以及出口制冷剂温度的时间变化的例子的曲线图。

图7是表示在实施方式5中控制装置执行的处理的流程图。

图8是表示在实施方式6中控制装置执行的处理的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。在各图中，对共通或对应的要素标注相同的附图标记，简化或省略重复的说明。

实施方式1

图1是表示实施方式1的蓄热系统的图。如图1所示，实施方式1的蓄热系统1具备控制装置10、热泵单元11、以及具有热水贮存箱2的箱单元12。实施方式1的蓄热系统1适于作为热水贮存式热水供给系统使用。热泵单元11配置于室外。箱单元12可以配置于室外，也可以配置于室内。热泵单元11与箱单元12之间经由配管和电缆(省略图示)连接。

控制装置10相当于对蓄热系统1的动作进行控制的控制机构。蓄热系统1所具备的各致动器以及各传感器与控制装置10电连接。控制装置10也可以具有管理一天中的时间的定时器功能。另外，控制装置10也可以具有管理年月日的日历功能。控制装置10也可以能够与用户界面装置(省略图示)进行通信。在图示的例子中，在热泵单元11内配置有控制装置10。

控制装置10的各功能也可以通过处理电路来实现。控制装置10的处理电路可以具备至少一个处理器10a和至少一个存储器10b。至少一个处理器10a可以通过读取并执行存储在至少一个存储器10b中的程序来实现控制装置10的各个功能。控制装置10的各个处理电路可以具备至少一个专用硬件。不限定于如图示的例子那样由单一的控制装置10控制动作的结构，也可以设为通过多个控制装置协作来控制动作的结构。例如，也可以构成为，通过设置于热泵单元11的第一控制装置和设置于箱单元12的第二控制装置协作来控制蓄热系统1的动作。

热水贮存箱2贮存由热泵单元11加热后的热水即高温水和由热泵单元11加热前的低温水。在热水贮存箱2内，由于因温度的差异导致的水的密度之差，形成上侧为高温且下侧为低温的温度成层。热水贮存箱2相当于贮存热介质的蓄热槽。在本实施方式中，对使用液体的水作为热介质的例子进行说明。但是，在本公开中，也可以使用例如氯化钙水溶液、乙二醇水溶液、丙二醇水溶液或乙醇这样的水以外的液体作为热介质。热水贮存箱2由用于防止热散失的隔热材料(省略图示)覆盖。热水贮存箱2的形状没有特别限定，例如可以是以铅垂方向为轴向的圆筒状的形状。

热泵单元11具备制冷剂回路，该制冷剂回路将压缩机3、水热交换器4、减压装置5以及空气热交换器6经由制冷剂配管连接成环状而成。热泵单元11还具备将室外的空气向空气热交换器6吹送的送风机7。热泵单元11使用制冷剂回路进行制冷循环即热泵循环的运转。压缩机3压缩制冷剂气体。制冷剂例如可以是二氧化碳、氨、丙烷、异丁烷、HFC等氟利昂、HFO-1123、HFO-1234yf中的任一种。在使用二氧化碳作为制冷剂的情况下，从抑制对地球变暖的影响的观点出发更有利。

水热交换器4具有供由压缩机3压缩后的制冷剂流动的制冷剂流路和供来自热水贮存箱2的水流动的水流路。水热交换器4通过在制冷剂流路中流动的制冷剂与在水流路中流动的水之间进行热交换来加热水。水热交换器4配置在热水贮存箱2的外部。水热交换器4相当于使用由压缩机3压缩后的制冷剂的热来加热热介质的热交换机构。

本公开中的热交换机构不限定于在由压缩机3压缩后的制冷剂与水之间直接进行热交换的水热交换器4那样的例子。虽然省略图示，但热交换机构例如也可以从制冷剂经由中继热介质对水进行加热。在该情况下，热交换机构也可以具备：第一热交换器(省略图示)，在中继热介质与由压缩机3压缩后的制冷剂之间进行热交换；第二热交换器(省略图示)，在由第一热交换器加热后的中继热介质与水之间进行热交换；以及泵(省略图示)，使中继热介质在第一热交换器与第二热交换器之间循环。

减压装置5使通过了水热交换器4的高压制冷剂膨胀而减压。减压装置5也可以是能够调整开度的膨胀阀。空气热交换器6通过在外部气体与通过了减压装置5的低压制冷剂之间进行热交换，使低压制冷剂蒸发。通过了空气热交换器6的低压制冷剂气体流入压缩机3。

热水贮存箱2的下部与水热交换器4的水流路的入口之间经由输送通路13连接。在输送通路13的中途连接有水泵8。水热交换器4的水流路的出口与热水贮存箱2的上部之间经由返回通路14连接。在图示的例子中，在箱单元12内配置有水泵8。也可以在热泵单元11内配置水泵8来代替图示的例子。

在热水贮存箱2的下部连接有供水管15。用于从热水贮存箱2供给热水的热水供给管(省略图示)与热水贮存箱2的上部连接。在使用蓄热系统1时，例如从自来水那样的水源供给的低温水通过供水管15流入热水贮存箱2的下部，从而热水贮存箱2内始终维持满水状态。在供给热水时，在来自供水管15的压力的作用下，热水贮存箱2内的热水向热水供给管流出。随之，等量的低温水从供水管15流入热水贮存箱2的下部。

由水泵8、输送通路13以及返回通路14形成蓄热回路。当水泵8运转时，水在蓄热回路中循环。蓄热系统1能够执行蓄热运转。蓄热运转是使水在蓄热回路中循环而将由水热交换器4加热后的高温水蓄积在热水贮存箱2内的运转。在蓄热运转时，如以下这样进行运转。水泵8及热泵单元11运转。从热水贮存箱2的下部流出的水通过输送通路13向水热交换器4输送。由水热交换器4加热后的高温水通过返回通路14向箱单元12返回，流入热水贮存箱2内的上部。通过进行这样的蓄热运转，在热水贮存箱2的内部中，高温水从上部向下部逐渐被贮存，高温水与低温水之间的温度边界层逐渐向下移动。

在以下的说明中，将从水热交换器4流出的水的温度称为“出热水温度”。出热水温度相当于从水热交换器4流出的热介质的温度即出口温度。设置于返回通路14的出热水温度传感器16检测出热水温度。出热水温度传感器16相当于出口温度检测机构。

在以下的说明中，将从压缩机3排出的制冷剂的温度称为“排出制冷剂温度”。设置在压缩机3的出口与水热交换器4之间的制冷剂通路中的排出温度传感器17检测排出制冷剂温度。排出温度传感器17相当于制冷剂温度检测机构。外部气体温度传感器18检测向空气热交换器6流入的外部气体的温度。

在热水贮存箱2安装有多个热水贮存温度传感器19。这些热水贮存温度传感器19配置在高度相互不同的位置。热水贮存箱2内的热水的铅垂方向上的温度分布能够通过热水贮存温度传感器19检测。控制装置10能够使用该温度分布，计算热水贮存箱2内的剩余热水量以及蓄热量。热水贮存温度传感器19相当于检测贮存在热水贮存箱2中的热介质的温度分布的温度分布检测机构。

在以下的说明中，将出热水温度的目标值称为“目标出热水温度”，将由出热水温度传感器16检测出的出热水温度称为“实际出热水温度”。目标出热水温度例如可以是65℃至90℃的范围内的值。

在蓄热运转时，控制装置10使用水泵8控制在蓄热回路中流动的水的流量，以使实际出热水温度与目标出热水温度相等。以下将该控制称为“水流量反馈控制”。以下将水泵8的工作速度称为“泵速度”。泵速度例如可以是水泵8的旋转速度。在以下的说明中，将在蓄热回路中流动的水的流量简称为“水流量”。

在水流量反馈控制中，例如如下这样进行。在实际出热水温度低于目标出热水温度的情况下，控制装置10通过使泵速度下降而使水流量下降。在实际出热水温度高于目标出热水温度的情况下，控制装置10通过使泵速度增加而使水流量增加。根据水流量反馈控制，能够使实际出热水温度接近目标出热水温度。

在以下的说明中，将在水热交换器4中制冷剂每单位时间给予水的热量称为“加热能力”。加热能力的单位例如为瓦特。

控制装置10控制压缩机3的动作。压缩机3的工作速度是可变的。控制装置10通过变换器控制使压缩机3所具备的电动机的运转频率可变，从而能够使压缩机3的工作速度可变。压缩机3的运转频率越高，压缩机3的工作速度越高。压缩机3的工作速度越高，制冷剂循环量越高，加热能力越高。以下，将压缩机3的运转频率称为“压缩机频率”。

外部气体温度越高，在空气热交换器6中制冷剂从外部气体吸收的热量越高。假设压缩机频率恒定的情况下，外部气体温度越高，加热能力越高。

控制装置10也可以根据加热能力的目标值和由外部气体温度传感器18检测出的外部气体温度来决定蓄热运转中的压缩机3的工作速度或运转频率的目标值。

以下，将减压装置5的开度称为“减压装置开度”。另外，将排出制冷剂温度的目标值与由排出温度传感器17检测出的排出制冷剂温度之差称为“制冷剂温度偏差”。控制装置10根据制冷剂温度偏差来修正减压装置开度。例如，控制装置10对减压装置开度进行修正，以使由排出温度传感器17检测出的排出制冷剂温度与目标值相等。

热泵单元11的能量消耗效率表示为加热能力相对于热泵单元11的消耗电力之比。在本实施方式中，作为能量消耗效率，使用Coefficient Of Performance(COP，性能系数)。在以下的说明中，将热泵单元11的消耗电力简称为“消耗电力”。

以下将从输送通路13流入水热交换器4的水的温度称为“进水温度”。随着进水温度变高，加热能力下降，因此，热泵单元11的COP下降。

如上所述，未加热的低温水从供水管15流入热水贮存箱2的下部，由热泵单元11加热后的高温水流入热水贮存箱2的上部。在热水贮存箱2内的高温水层与低温水层之间，有时会生成例如具有30℃～50℃左右的温度的中温水层。在蓄热运转的执行过程中，在热水贮存箱2的内部，该中温水层逐渐向下移动。在蓄热运转的末期，当中温水层到达热水贮存箱2内的最下部时，中温水通过输送通路13流入水热交换器4。结果，进水温度上升，因此，COP下降。热水贮存箱2内的中温水越多，在蓄热运转的末期进水温度越容易上升，因此，在蓄热运转的末期COP容易下降。因此，热水贮存箱2内的中温水变多并不优选。

蓄热运转的初期是压缩机3刚起动之后，因此，压缩机3的温度及水热交换器4的温度低。因此，在蓄热运转的初期，温度未达到目标出热水温度的热水从水热交换器4流出。以下将该状态称为“低温出热水”。低温出热水时的水流量越高，热水贮存箱2内的中温水越容易增多，因此，在蓄热运转的末期COP容易下降。

在本实施方式中，控制装置10能够在蓄热运转的初期执行控制压缩机频率的初期运转。初期运转包括第一运转和第二运转，该第一运转将压缩机频率保持为第一频率，该第二运转在第一运转之后，将压缩机频率保持为比第一频率高的第二频率。根据本实施方式，通过执行初期运转，能够降低低温出热水时的水流量。结果，能够降低热水贮存箱2内的中温水的量，因此，能够减轻蓄热运转的末期的COP的下降。以下说明其理由。

水侧加热能力Qw是在水热交换器4中水每单位时间接收的热量。若将出热水温度设为Two、进水温度设为Twi、水流量设为Vw、水的比热设为Cpw，则水侧加热能力Qw能够由下式计算。

Qw＝(Two-Twi)×Vw×Cpw…(1)

制冷剂侧加热能力Qr是在水热交换器4中制冷剂每单位时间失去的热量。若将流入水热交换器4的制冷剂的焓设为Ein、从水热交换器4流出的制冷剂的焓设为Eout、制冷剂循环量设为Rc，则制冷剂侧加热能力Qr能够由下式计算。

Qr＝(Ein-Eout)×Rc…(2)

在此，若忽略从水热交换器4向周围的空气等散失的热量，则水侧加热能力Qw等于制冷剂侧加热能力Qr。若降低压缩机频率，则制冷剂循环量Rc下降，因此，根据上述(2)式，制冷剂侧加热能力Qr下降。随之，水侧加热能力Qw也下降。在此，由于进水温度Twi根据环境条件来决定，因此可视为恒定。如上所述，出热水温度Two由泵速度控制。因此，如果水侧加热能力Qw下降，则根据上述(1)式，水流量Vw下降。

当压缩机3起动时，控制装置10执行初期运转的第一运转。在初期运转的第一运转中，控制装置10将压缩机频率维持为比第二频率低的第一频率。由此，在初期运转的第一运转中，制冷剂侧加热能力Qr变低，随之，水侧加热能力Qw变低，水流量Vw变低。这样，能够降低低温出热水时的水流量Vw。结果，能够降低热水贮存箱2内的中温水的量，因此，能够减轻蓄热运转的末期的COP的下降。

图2是表示蓄热运转的初期的压缩机频率、出热水温度、加热能力、水流量以及消耗电力的时间变化的例子的曲线图。图3是表示蓄热运转的末期的进水温度、出热水温度、加热能力、水流量、消耗电力以及COP的时间变化的例子的曲线图。在这些曲线图中，实线相当于本实施方式的例子，虚线相当于比较例。

如图2所示，本实施方式中的控制装置10在从时刻t0到时刻t1的期间执行初期运转的第一运转，在时刻t1以后执行初期运转的第二运转。控制装置10在时刻t1将压缩机频率从第一频率向第二频率切换。

比较例是不执行初期运转而从最初就将压缩机频率保持为第二频率的运转。如图2所示，根据本实施方式，蓄热运转的初期的加热能力、水流量以及消耗电力比比较例低。根据本实施方式，蓄热运转的初期的水流量比比较例低，从而积存在热水贮存箱2内的中温水的量比比较例少。

如图3所示，在比较例中，在蓄热运转的末期，从时刻t2起进水温度开始上升。随着进水温度的上升，加热能力及COP下降。与此相对，根据本实施方式，从晚于时刻t2的时刻t3起进水温度开始上升。这样，根据本实施方式，能够使在蓄热运转的末期进水温度开始上升的时机晚于比较例。这是因为热水贮存箱2内的中温水的量比比较例少。根据本实施方式，与比较例相比，能够减轻蓄热运转的末期的COP的下降。

第二频率的值相当于使得在蓄热运转达到稳定状态时能够得到设为目标的加热能力的值。根据本实施方式，在初期运转中，执行将压缩机频率保持为第二频率的第二运转，从而在蓄热运转达到稳定状态时，能够得到设为目标的加热能力。

控制装置10也可以根据由外部气体温度传感器18检测出的外部气体温度来决定第二频率的值。例如，控制装置10也可以以外部气体温度越低、第二频率成为越高的值的方式决定第二频率。

控制装置10也可以以实际出热水温度达到目标温度为条件结束第一运转。在该情况下，根据出热水温度传感器16的分辨率等，控制装置10在实际出热水温度进入相对于目标出热水温度例如±2℃左右的允许范围内的情况下，判定为实际出热水温度达到目标温度，结束第一运转。通过如上所述设置，能够在更适当的时机结束第一运转。

实施方式2

下面，参照图4和图5对实施方式2进行说明，以与上述实施方式1的不同点为中心进行说明，对与上述要素共通或对应的要素标注相同的附图标记，简化或省略重复的说明。

在以下的说明中，将从水热交换器4流出的制冷剂的温度称为“出口制冷剂温度”。图4是表示实施方式1的蓄热运转的初期的压缩机频率、出热水温度、加热能力、水流量、消耗电力以及出口制冷剂温度的时间变化的例子的曲线图。该图4相当于对图2追加了出口制冷剂温度的曲线图的图。

如图4所示，在实施方式1中，在初期运转的第一运转刚开始后，出口制冷剂温度有可能会大幅上升。其原因如下所述。在第一运转刚开始后，实际出热水温度低于目标出热水温度，因此，通过水流量反馈控制，水流量被抑制为极低的值。水流量越低，出口制冷剂温度越高。出口制冷剂温度越高，流入水热交换器4的制冷剂的焓与从水热交换器4流出的制冷剂的焓之差越小，因此，加热能力越低。结果，COP下降。这样，在实施方式1中，作为在第一运转刚开始后出口制冷剂温度大幅上升的结果，COP有可能下降。

在实施方式2中，为了减轻第一运转刚开始后的COP的下降，使第一运转刚开始后的水流量比实施方式1高。图5是表示实施方式2的蓄热运转的初期的压缩机频率、出热水温度、加热能力、水流量、消耗电力以及出口制冷剂温度的时间变化的例子的曲线图。

如图5所示，本实施方式中的第一运转刚开始后的水流量比实施方式1高，但比比较例低。之后，本实施方式中的第一运转的水流量下降到与实施方式1同等的水平。根据这样的本实施方式，在第一运转刚开始后，出口制冷剂温度的上升比实施方式1小，因此，与实施方式1相比，能够减轻COP的下降。

在以下的说明中，将目标出热水温度与实际出热水温度之差称为“出口温度偏差”。在水流量反馈控制中，控制装置10根据出口温度偏差来修正泵速度。

作为使第一运转刚开始后的水流量比实施方式1高的方法，也可以采用下面的例1至例3中的至少一个。

(例1)控制装置10以在第一运转的执行过程中目标出热水温度随着时间的经过而上升的方式确定目标出热水温度。例如，控制装置10也可以在第一运转刚开始后将目标出热水温度设定为低的值，随着之后的时间的经过，阶段性地提高目标出热水温度。由此，第一运转刚开始后的出口温度偏差比实施方式1小，因此，通过水流量反馈控制向下降方向修正水流量的作用比实施方式1弱。结果，第一运转刚开始后的水流量比实施方式1高。

(例2)在以下的说明中，将在水流量反馈控制中，使出口温度偏差反映于泵速度的下降的灵敏度称为“第一灵敏度”，使出口温度偏差反映于泵速度的上升的灵敏度称为“第二灵敏度”。例如，第一灵敏度相当于实际出热水温度低于目标出热水温度时的水流量反馈控制的增益。另外，第二灵敏度相当于实际出热水温度高于目标出热水温度时的水流量反馈控制的增益。控制装置10在第一运转时使第一灵敏度比第二灵敏度低。由此，在第一运转刚开始后，通过水流量反馈控制向下降方向修正水流量的作用比实施方式1弱。结果，第一运转刚开始后的水流量比实施方式1高。

(例3)控制装置10使第一运转时出口温度偏差反映于泵速度的变化的灵敏度比第二运转时出口温度偏差反映于泵速度的变化的灵敏度低。例如，控制装置10使第一运转时的水流量反馈控制的增益比第二运转时的水流量反馈控制的增益低。由此，在第一运转刚开始后，通过水流量反馈控制向下降方向修正水流量的作用比实施方式1弱。结果，第一运转刚开始后的水流量比实施方式1高。

实施方式3

下面，对实施方式3进行说明，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，对与上述要素共通或对应的要素标注相同的附图标记，简化或省略重复的说明。

以下将从压缩机3排出的制冷剂的压力称为“制冷剂高压”。另外，以下将流入水热交换器4的制冷剂的焓与从水热交换器4流出的制冷剂的焓之差称为“制冷剂焓差”。

压缩机3以比较低的第一频率运转的第一运转时的制冷剂循环量比压缩机3以比较高的第二频率运转的第二运转时的制冷剂循环量少。因此，在设为减压装置5的节流的灵敏度相同的情况下，在第一运转时制冷剂高压难以上升。结果，制冷剂焓差变小，因此，加热能力变低。

在本实施方式中，控制装置10使第一运转时制冷剂温度偏差反映于减压装置开度的变化的灵敏度比第二运转时制冷剂温度偏差反映于减压装置开度的变化的灵敏度高。由此，得到以下的效果。在第一运转时，即使制冷剂循环量少，制冷剂高压也容易上升，因此，制冷剂焓差比实施方式1大，加热能力比实施方式1高。另外，与实施方式1相比，排出制冷剂温度容易上升。因此，与实施方式1相比，能够使出热水温度提前上升。

一般而言，当提高减压装置5的节流的灵敏度时，存在制冷剂高压容易过度上升的倾向。与此相对，根据本实施方式，在制冷剂循环量少的第一运转时提高减压装置5的节流的灵敏度，因此，制冷剂高压不会过度上升。

实施方式4

下面，参照图6对实施方式4进行说明，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，对与上述要素共通或对应的要素标注相同的附图标记，简化或省略重复的说明。图6是表示实施方式4的蓄热运转的初期的压缩机频率、排出制冷剂温度、出热水温度、加热能力、水流量、消耗电力以及出口制冷剂温度的时间变化的例子的曲线图。

本实施方式中的控制装置10在初期运转的第一运转与第二运转之间执行过渡运转。在初期运转的过渡运转中，控制装置10控制压缩机频率，以使压缩机频率从第一频率向第二频率逐渐上升。

在图6所示的例子中，控制装置10在从时刻t0到时刻t1的期间执行第一运转，在从时刻t1到时刻t2的期间执行过渡运转，在时刻t2以后执行第二运转。在该例中，过渡运转时的加热能力、水流量、消耗电力以及出口制冷剂温度随着压缩机频率的上升而逐渐上升。在图6的例子中，过渡运转时的压缩机频率连续上升，但过渡运转时的压缩机频率也可以阶梯状地多阶段上升。

根据本实施方式，得到以下的效果。通过在第一运转与第二运转之间执行过渡运转，能够更可靠地防止制冷循环的状态急剧变化。结果，能够更可靠地减轻COP的下降，并且能够更可靠地防止制冷剂高压的过度的上升。并且，能够更稳定地确保制冷剂焓差，能够更可靠地防止加热能力的下降。

实施方式5

下面，参照图7对实施方式5进行说明，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，对与上述要素共通或对应的要素标注相同的附图标记，简化或省略重复的说明。图7是表示在实施方式5中控制装置10执行的处理的流程图。

在以下的说明中，将通过蓄热运转而蓄积在热水贮存箱2中的目标蓄热量简称为“目标蓄热量”，将由热水贮存温度传感器19检测出的热水贮存箱2内的铅垂方向的温度分布称为“热水贮存温度分布”。在本实施方式中，控制装置10在开始蓄热运转时，根据目标蓄热量和热水贮存温度分布，决定是否执行初期运转。在决定为不执行初期运转的情况下，控制装置10从蓄热运转刚开始后，控制成将压缩机频率保持为第二频率。

在目标蓄热量少的情况下，在热水贮存箱2内的中温水到达热水贮存箱2内的最下部之前蓄热运转结束，因此，不会发生蓄热运转的末期的进水温度的上升。在这样的情况下，可以说执行初期运转的优点比较小。因此，在本实施方式中，控制装置10在开始蓄热运转时，基于目标蓄热量和热水贮存温度分布，预测是否会发生蓄热运转的末期的进水温度的上升。然后，在预测为不会发生蓄热运转的末期的进水温度的上升的情况下，控制装置10不执行初期运转。由此，在执行初期运转的优点比较小的情况下，能够省略初期运转。

控制装置10在开始蓄热运转时，执行图7的流程图的处理。作为图7的步骤S1，控制装置10通过热水贮存温度传感器19检测热水贮存温度分布。控制装置10能够根据热水贮存温度分布，获取当前的热水贮存箱2内的剩余热水量及蓄热量、热水贮存箱2内的中温水的位置等信息。

接着，作为步骤S2，控制装置10计算目标蓄热量。虽然省略图示，但蓄热系统1也可以具备用于检测热水供给负荷的热水供给温度传感器及热水供给流量传感器。控制装置10也可以利用学习过去的热水供给负荷而得到的信息，计算目标蓄热量。例如，控制装置10也可以将过去2周的热水供给负荷存储于存储器，基于对过去2周的热水供给负荷进行统计处理而得到的数据，计算目标蓄热量。

接下来，作为步骤S3，控制装置10预测蓄热运转结束时的进水温度。例如，控制装置10基于目标蓄热量、目标出热水温度以及目标加热能力，计算在蓄热运转结束之前热水贮存箱2内的中温水会向下移动多少，从而预测蓄热运转结束时的进水温度。

接着，作为步骤S4，控制装置10将在步骤S3中预测的蓄热运转结束时的进水温度与基准进行比较。在蓄热运转结束时的预测进水温度比该基准高的情况下，作为步骤S5，控制装置10随着初期运转的执行而开始蓄热运转。与此相对，在蓄热运转结束时的预测进水温度在该基准以下的情况下，作为步骤S6，控制装置10不执行初期运转而开始蓄热运转。

使压缩机3以第一频率运转的期间与使压缩机3以第二频率运转的期间相比，加热能力低。因此，若在热水贮存箱2内的剩余热水量少且使压缩机3以第一频率运转的期间，产生较大的热水供给负荷，则热水贮存箱2内的热水有可能枯竭。根据本实施方式，在执行初期运转的优点比较小的情况下省略初期运转，从蓄热运转刚开始后就使压缩机3以第二频率运转。因此，即使在蓄热运转刚开始后产生较大的热水供给负荷的情况下，也能够更可靠地防止热水贮存箱2内的热水枯竭。

实施方式6

下面，参照图8对实施方式6进行说明，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，对与上述要素共通或对应的要素标注相同的附图标记，简化或省略重复的说明。图8是表示在实施方式6中控制装置10执行的处理的流程图。

控制装置10存储夜间时间段的开始时刻和结束时刻。夜间时间段例如可以是从23点到第二天早晨7点的时间段，也可以是从22点到第二天早晨6点的时间段。夜间时间段也可以是电费单价比较便宜的时间段。另外，也可以是用户能够设定夜间时间段的开始时刻和结束时刻。夜间时间段可以认为是用户就寝的可能性高的时间段。因此，可以认为在夜间时间段，用户利用热水供给的可能性比较低。

以下将一天中夜间时间段以外的时间段称为“活动时间段”。活动时间段可以认为是用户未就寝的可能性高的时间段。因此，可以认为在活动时间段，用户利用热水供应的可能性比较高。

在本实施方式中，控制装置10在夜间时间段进行蓄热运转的情况下执行初期运转，在活动时间段进行蓄热运转的情况下不执行初期运转。在不执行初期运转的情况下，控制装置10从蓄热运转刚开始后，控制成将压缩机频率保持为第二频率。

控制装置10在开始蓄热运转时，执行图8的流程图的处理。作为图8的步骤S11，控制装置10判断当前的时刻是否是夜间时间段。在当前的时刻为夜间时间段的情况下，作为步骤S12，控制装置10随着初期运转的执行而开始蓄热运转。与此相对，在当前的时刻为活动时间段的情况下，作为步骤S13，控制装置10不执行初期运转而开始蓄热运转。

在活动时间段时，有可能产生较大的热水供给负荷。若在热水贮存箱2内的剩余热水量少且使压缩机3以第一频率运转的期间，产生较大的热水供给负荷，则热水贮存箱2内的热水有可能枯竭。根据本实施方式，在活动时间段时，省略初期运转，从蓄热运转刚开始后就使压缩机3以第二频率运转。因此，即使在蓄热运转刚开始后产生较大的热水供给负荷的情况下，也能够更可靠地防止热水贮存箱2内的热水枯竭。

与此相对，在夜间时间段时，产生较大的热水供给负荷的可能性低。因此，在夜间时间段进行蓄热运转时，在使压缩机3以第一频率运转的期间产生较大的热水供给负荷的可能性低，因此，能够可靠地防止热水贮存箱2内的热水枯竭。

此外，也可以组合上述多个实施方式中的能够组合的两个以上的实施方式来实施。

附图标记说明

1蓄热系统，2热水贮存箱，3压缩机，4水热交换器，5减压装置，6空气热交换器，7送风机，8水泵，10控制装置，10a处理器，10b存储器，11热泵单元，12箱单元，13输送通路，14返回通路，15供水管，16出热水温度传感器，17排出温度传感器，18外部气体温度传感器，19热水贮存温度传感器。

Claims

1.一种蓄热系统，其中，具备：

压缩机，压缩制冷剂；

蓄热槽，贮存热介质；

热交换机构，配置在所述蓄热槽的外部，使用由所述压缩机压缩后的所述制冷剂的热对所述热介质进行加热；

蓄热回路，具有将从所述蓄热槽流出的所述热介质向所述热交换机构输送的输送通路、使由所述热交换机构加热后的所述热介质返回到所述蓄热槽内的返回通路、以及使所述热介质循环的泵；以及

控制机构，能够在蓄热运转的初期执行控制所述压缩机的运转频率的初期运转，所述蓄热运转是将由所述热交换机构加热后的所述热介质蓄积在所述蓄热槽内的运转，

所述初期运转包括第一运转和第二运转，所述第一运转将所述运转频率保持为第一频率，所述第二运转在所述第一运转之后，将所述运转频率保持为比所述第一频率高的第二频率。

2.根据权利要求1所述的蓄热系统，其中，

具备检测从所述热交换机构流出的所述热介质的温度即出口温度的出口温度检测机构，

当所述出口温度达到目标温度时，所述控制机构结束所述第一运转。

3.根据权利要求1或2所述的蓄热系统，其中，

所述控制机构使用所述泵来控制所述热介质的流量，以使所述出口温度与目标温度相等。

4.根据权利要求2或3所述的蓄热系统，其中，

所述控制机构根据所述目标温度与所述出口温度之差即出口温度偏差来修正所述泵的速度，

第一灵敏度是使所述出口温度偏差反映于所述泵的速度的下降的灵敏度，

第二灵敏度是使所述出口温度偏差反映于所述泵的速度的上升的灵敏度，

在所述第一运转时，所述第一灵敏度比所述第二灵敏度低。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的蓄热系统，其中，

在所述第一运转时所述出口温度偏差反映于所述泵的速度的变化的灵敏度比在所述第二运转时所述出口温度偏差反映于所述泵的速度的变化的灵敏度低。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的蓄热系统，其中，

具备：

减压装置，使所述制冷剂减压；以及

制冷剂温度检测机构，检测从所述压缩机排出的所述制冷剂的温度即排出制冷剂温度，

所述排出制冷剂温度的目标值与所述排出制冷剂温度之差是制冷剂温度偏差，

所述控制机构根据所述制冷剂温度偏差来修正所述减压装置的开度即减压装置开度，

在所述第一运转时所述制冷剂温度偏差反映于所述减压装置开度的变化的灵敏度比在所述第二运转时所述制冷剂温度偏差反映于所述减压装置开度的变化的灵敏度高。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的蓄热系统，其中，

所述初期运转包括在所述第一运转与所述第二运转之间使所述运转频率从所述第一频率向所述第二频率逐渐上升的过渡运转。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的蓄热系统，其中，

还具备检测贮存在所述蓄热槽中的所述热介质的温度分布的温度分布检测机构，

所述控制机构根据通过所述蓄热运转而蓄积于所述蓄热槽的目标蓄热量和所述温度分布，决定是否执行所述初期运转。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的蓄热系统，其中，

所述控制机构在夜间时间段进行所述蓄热运转的情况下执行所述初期运转，在所述夜间时间段以外的时间段进行所述蓄热运转的情况下不执行所述初期运转。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的蓄热系统，其中，

使用二氧化碳作为所述制冷剂。