JP2006336937A - Storage type hot water supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加熱手段により加熱された蓄熱用流体を蓄える貯湯タンクと、この貯湯タンク内の蓄熱用流体と熱媒体とを熱交換する熱交換器とを備える貯湯式給湯装置に関するものであり、特に、貯湯タンク内に蓄える蓄熱用流体の沸き上げ運転を行う制御に関する。 The present invention relates to a hot water storage hot water supply device comprising a hot water storage tank for storing a heat storage fluid heated by a heating means, and a heat exchanger for exchanging heat between the heat storage fluid in the hot water storage tank and a heat medium, In particular, the present invention relates to control for performing a boiling operation of a heat storage fluid stored in a hot water storage tank.
従来、この種の貯湯式給湯装置として、例えば、蓄熱用流体を蓄える貯湯タンクと、蓄熱流体を加熱する加熱手段と、貯湯タンク内の蓄熱用流体を一次側に流通させて二次側に流通する熱媒体を加熱する加熱用熱交換器とを備えて、蓄えられた蓄熱用流体で熱媒体である給湯用水を加熱して給湯箇所に給湯するヒートポンプ式の貯湯式給湯装置が知られている。 Conventionally, as this type of hot water storage type hot water supply device, for example, a hot water storage tank for storing heat storage fluid, a heating means for heating the heat storage fluid, and a heat storage fluid in the hot water storage tank are distributed to the primary side and distributed to the secondary side There is known a heat pump type hot water storage hot water supply device that includes a heating heat exchanger that heats a heat medium that heats the hot water as a heat medium with the stored heat storage fluid and supplies hot water to a hot water supply location. .
さらに、加熱手段は、冷媒圧縮機、蓄熱用熱交換器、膨張弁、および室外ファンを付設した空気熱交換器を環状に接続されたヒートポンプサイクル回路からなっており、冷媒に二酸化炭素を用いることで、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルである。つまり、蓄熱用流体を臨界圧力以上に昇圧した冷媒により給湯用水の熱源となる蓄熱用流体を高温の状態(例えば、約65〜90℃程度)に加熱することを特徴としている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記特許文献1の貯湯式給湯装置では、貯湯タンク内に高温の蓄熱用流体を蓄えることができるが、蓄えられた蓄熱用流体は高温の状態で保管させた後に給湯動作に応じて消費するようにしているので、貯湯タンク内に保管しているとき、および加熱用熱交換器に流通させるときに外部に漏洩する熱損失が多い問題がある。 However, in the hot water storage type hot water supply apparatus of Patent Document 1, a high temperature heat storage fluid can be stored in the hot water storage tank, but the stored heat storage fluid is consumed in accordance with the hot water supply operation after being stored in a high temperature state. Therefore, there is a problem that there is a large amount of heat loss that leaks to the outside when stored in the hot water storage tank and when circulating in the heat exchanger for heating.
また、蓄熱用熱交換器の二次側に流通する蓄熱用流体は、水に防腐剤、凍結防止剤もしくはLLCなどを添加させた流体であって、硬度の高い地域の水を用いると約65℃以上の高温に加熱すると炭酸カルシウムCaCO3が析出される。つまり、高温の沸き上げ運転を行うことで二次側回路内に炭酸カルシウムが堆積し、時間的経過を経て二次側通路を閉塞させる問題がある。 In addition, the heat storage fluid that circulates on the secondary side of the heat storage heat exchanger is a fluid obtained by adding a preservative, an antifreezing agent, LLC, or the like to water. Calcium carbonate CaCO3 is precipitated when heated to a high temperature of more than 0C. That is, there is a problem that calcium carbonate is deposited in the secondary circuit by performing a high-temperature boiling operation, and the secondary passage is blocked over time.
そこで、本発明の目的は、上記点に鑑みたものであり、炭酸カルシウムの析出を抑制するとともに沸き上げ運転のランニングコストが最少となる貯湯式給湯装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a hot water storage type hot water supply apparatus that suppresses the precipitation of calcium carbonate and minimizes the running cost of the boiling operation.
上記目的を達成するために、請求項1ないし請求項7に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の発明では、蓄熱用流体を内部に蓄える貯湯タンク(10)と、この貯湯タンク(10)内の最下部の蓄熱用流体を貯湯タンク(10)内の最上部に送る流体加熱用流路(21)と、この流体加熱用流路(21)に設けられ、流体加熱用流路(21)を流れる蓄熱用流体を加熱する加熱手段(20)と、記貯湯タンク(10)内の蓄熱用流体を一次側に流通させて二次側に流通する熱媒体を加熱する加熱用熱交換器(30、60)と、貯湯タンク(10)内の貯湯量に基づいて加熱手段(20)を制御して沸き上げ運転を行う制御手段(41、42)とを備える貯湯式給湯装置において、
加熱用熱交換器(30、60)により加熱された熱媒体は、給湯箇所に給湯する給湯用水もしくは浴槽内の浴水を追い焚きするための浴水であって、制御手段(41、42)は、沸き上げ運転が省エネモードのときに、使用者が設定した給湯設定温度もしくは追い焚き設定温度のいずれか一方に、貯湯タンク(10)、流体加熱用流路(21)および加熱用熱交換器(30、60)からの熱損失分(α)を加算して求めた目標沸き上げ温度に基づいて、沸き上げ運転を行うことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the technical means described in claims 1 to 7 are employed. That is, in the invention according to claim 1, the hot water storage tank (10) for storing the heat storage fluid therein, and the lowermost heat storage fluid in the hot water storage tank (10) are disposed at the uppermost portion in the hot water storage tank (10). A fluid heating channel (21) to be sent, a heating means (20) provided in the fluid heating channel (21) for heating the heat storage fluid flowing in the fluid heating channel (21), and a hot water storage tank (10) Based on the amount of hot water stored in the hot water storage tank (10) and the heat exchanger for heating (30, 60) for circulating the heat storage fluid in the primary side and heating the heat medium flowing in the secondary side In a hot water storage type hot water supply apparatus provided with control means (41, 42) for controlling the heating means (20) and performing a boiling operation,
The heat medium heated by the heat exchanger (30, 60) for heating is hot water for supplying hot water to a hot water supply location or bath water for chasing bath water in a bathtub, and is a control means (41, 42). The hot water storage tank (10), the fluid heating channel (21), and the heat exchange for heating are added to either the hot water supply set temperature or the reheating set temperature set by the user when the boiling operation is in the energy saving mode. The heating operation is performed based on the target boiling temperature obtained by adding the heat loss (α) from the heaters (30, 60).
この発明によれば、給湯設定温度+熱損失分(α)もしくは追い焚き設定温度+熱損失分(α)のいずれかを目標沸き上げ温度とすることで、蓄熱用流体を従来のように高温の状態(例えば、約65〜90℃程度)に加熱させることなく、むしろ50℃程度で良いため、貯湯タンク(10)内に保管しているとき、および加熱用熱交換器(30、60)に流通させるときに外部に漏洩する熱損失の低減が図れる。これにより、沸き上げ運転のランニングコストを最少にすることができるとともに、蓄熱用熱交換器(26)の蓄熱用流体通路側に炭酸カルシウムの析出が全くない。 According to the present invention, by setting either the hot water supply set temperature + heat loss (α) or the reheating set temperature + heat loss (α) as the target boiling temperature, the heat storage fluid can be heated to a high temperature as in the prior art. (For example, about 65 to 90 ° C.), rather than about 50 ° C., when it is stored in the hot water storage tank (10), and the heat exchanger for heating (30, 60) The heat loss that leaks to the outside when being distributed to the outside can be reduced. As a result, the running cost of the boiling operation can be minimized, and there is no precipitation of calcium carbonate on the heat storage fluid passage side of the heat storage heat exchanger (26).
請求項2に記載の発明では、制御手段(41、42)は、料金設定が安い深夜時間帯と料金設定が高い深夜時間帯以外とに分けて沸き上げ運転を行うとともに、目標沸き上げ温度が深夜時間帯と深夜時間帯以外とで異なることを特徴としている。 In the second aspect of the invention, the control means (41, 42) performs the boiling operation separately in the midnight time zone where the fee setting is low and the midnight time zone where the fee setting is high, and the target boiling temperature is It is characterized by the difference between midnight and non-midnight hours.
この発明によれば、深夜時間帯では外気温度と蓄熱用流体との温度差が概して拡大するため、例えば、深夜時間帯の目標沸き上げ温度を深夜時間帯以外よりも高めに設定しておくことで、料金設定が安いときに沸き上げ運転が行われ、深夜時間帯以外において湯切りを発生させることなく沸き上げ運転のランニングコストを最少にすることができる。 According to the present invention, since the temperature difference between the outside air temperature and the heat storage fluid generally increases in the midnight time zone, for example, the target boiling temperature in the midnight time zone is set to be higher than other than the midnight time zone. Thus, the boiling operation is performed when the charge setting is low, and the running cost of the boiling operation can be minimized without causing hot water to be cut outside the midnight hours.
また、深夜時間帯以外では、例えば、目標沸き上げ温度を設定温度近傍に設定することで短時間に沸き上げ運転を行うことができるとともに沸き上げ運転のランニングコストを最少にすることができる。 In addition to the midnight time zone, for example, by setting the target boiling temperature in the vicinity of the set temperature, the boiling operation can be performed in a short time and the running cost of the boiling operation can be minimized.
請求項3に記載の発明では、加熱手段(20)は、圧縮機(25)、蓄熱用熱交換器(26)、膨張弁(27)および空気熱交換器(28)からなるヒートポンプサイクル回路から構成され、制御手段(41、42)は、深夜時間帯と深夜時間帯以外とで異なる圧縮機(25)の能力制御を行うことを特徴としている。 In the invention according to claim 3, the heating means (20) is from a heat pump cycle circuit comprising a compressor (25), a heat storage heat exchanger (26), an expansion valve (27) and an air heat exchanger (28). The control means (41, 42) is configured to control the capacity of the compressor (25) which is different between the midnight time zone and a time other than the midnight time zone.
この発明によれば、深夜時間帯では、例えば、圧縮機(25)の作動をCOPの良好な定格能力で行うことで沸き上げ運転のランニングコストを最少にすることができる。また、深夜時間帯以外では、例えば、圧縮機(25)の回転数を増加させることで短時間に沸き上げ運転を行うことができるとともに沸き上げ運転のランニングコストを最少にすることができる。 According to the present invention, in the midnight time zone, for example, the running cost of the boiling operation can be minimized by operating the compressor (25) with a good rated capacity of the COP. In addition to the midnight time zone, for example, by increasing the rotation speed of the compressor (25), the boiling operation can be performed in a short time and the running cost of the boiling operation can be minimized.
請求項4に記載の発明では、目標沸き上げ温度は、約65℃程度以下であることを特徴としている。この発明によれば、蓄熱用熱交換器(26)の蓄熱用流体流路側に炭酸カルシウムの析出ができにくい。 The invention according to claim 4 is characterized in that the target boiling temperature is about 65 ° C. or less. According to this invention, it is difficult to deposit calcium carbonate on the heat storage fluid flow path side of the heat storage heat exchanger (26).
請求項5に記載の発明では、制御手段(41、42)には、単位期間内に貯湯タンク(10)から給湯用および追い焚き用として使用した使用熱量を算出して、その使用熱量をデータとして蓄積する使用熱量算出手段(290)と、
蓄積された単位期間内の使用熱量のデータから所定期間内の平均使用熱量を算出する平均使用熱量算出手段(300)と、
蓄積された単位期間内の使用熱量のデータから所定期間内のばらつき熱量を算出するばらつき熱量算出手段(310)と、
使用熱量算出手段(290)により蓄積された使用熱量、平均使用熱量算出手段(300)により算出された平均使用熱量およびばらつき熱量算出手段(310)により算出されたばらつき熱量に基づいて沸き上げ熱量を算出する沸き上げ熱量算出手段(330、340)と、
この沸き上げ熱量算出手段(330、340)により算出された沸き上げ熱量に基づいて加熱手段(20)を沸き上げ運転する第2沸き上げ制御手段(350)とを有することを特徴としている。
In the fifth aspect of the present invention, the control means (41, 42) calculates the amount of heat used for hot water supply and replenishment from the hot water storage tank (10) within the unit period, and stores the amount of heat used as data. Used heat quantity calculation means (290) to be stored as:
An average usage heat amount calculating means (300) for calculating an average usage heat amount within a predetermined period from the accumulated usage heat amount data within the unit period;
A variation calorific value calculation means (310) for calculating a variation calorific value within a predetermined period from the accumulated data on the amount of heat used within the unit period;
Based on the heat of use accumulated by the heat of use calculation means (290), the heat of use calculated by the means of heat of average use (300) and the heat of variation calculated by the heat of variance calculation (310), Boiling heat quantity calculation means (330, 340) to calculate,
The second heating control means (350) for heating the heating means (20) based on the heating heat quantity calculated by the boiling heat quantity calculation means (330, 340) is provided.
この発明によれば、使用者が貯湯タンク(10)内の蓄熱用流体を使うパターンに応じて、必要に応じた沸き上げ運転を行うことができるとともに、ランニングコストの最少化を図ることができる。 According to this invention, according to the pattern in which the user uses the heat storage fluid in the hot water storage tank (10), the heating operation can be performed as necessary, and the running cost can be minimized. .
請求項6に記載の発明では、加熱用熱交換器(30、60)は、貯湯タンク(10)内の蓄熱用流体が流通する第1流通部(30a)と給湯用水が流通する第2流通部(30b)とを隣接して設け、かつ蓄熱用流体と給湯用水とが対向流となるように構成されていることを特徴としている。 In the invention according to claim 6, the heat exchanger for heating (30, 60) includes the first circulation part (30a) through which the heat storage fluid in the hot water storage tank (10) circulates and the second circulation through which the hot water supply water circulates. A part (30b) is provided adjacently, and the heat storage fluid and the hot water supply water are configured to face each other.
この発明によれば、第1流通部(30a)を通過した後の蓄熱用流体の温度を加熱前の給湯用水の温度近傍まで低減できる。これにより、蓄熱用流体と給湯用水との熱交換時における熱ロスを小さくすることができる。従って、効率の良い給湯システムを実現できる。 According to this invention, the temperature of the heat storage fluid after passing through the first circulation part (30a) can be reduced to near the temperature of the hot water supply water before heating. Thereby, the heat loss at the time of heat exchange with the heat storage fluid and the hot water supply water can be reduced. Therefore, an efficient hot water supply system can be realized.
請求項7に記載の発明では、加熱用熱交換器(30、60)は、貯湯タンク(10)内の蓄熱用流体が流通する第3流通部(60a)と浴槽内の浴水が流通する第4流通部(60b)とを隣接して設け、かつ蓄熱用流体と浴水とが対向流となるように構成されていることを特徴としている。 In the invention according to claim 7, in the heat exchanger for heating (30, 60), the third circulating portion (60a) through which the heat storage fluid in the hot water storage tank (10) flows and the bath water in the bathtub flow. The fourth circulation part (60b) is provided adjacently, and the heat storage fluid and the bath water are configured to face each other.
この発明によれば、第3流通部(60a)を通過した後の蓄熱用流体の温度を加熱前の給湯用水の温度近傍まで低減できる。これにより、蓄熱用流体と給湯用水との熱交換時における熱ロスを小さくすることができる。従って、効率の良い給湯システムを実現できる。 According to this invention, the temperature of the heat storage fluid after passing through the third circulation part (60a) can be reduced to near the temperature of the hot water supply water before heating. Thereby, the heat loss at the time of heat exchange with the heat storage fluid and the hot water supply water can be reduced. Therefore, an efficient hot water supply system can be realized.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態による貯湯式給湯装置を図1および図2に基づいて説明する。図1は本発明を適用させた貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図であり、図2は本発明の要部を示す沸き上げ運転の制御処理を示すフローチャートである。
(First embodiment)
Hereinafter, a hot water storage type hot water supply apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a hot water storage type hot water supply apparatus to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a flowchart showing a control process of a boiling operation showing a main part of the present invention.
本実施形態の貯湯式給湯装置は、図1に示すように、蓄熱用流体を内部に蓄える貯湯タンク10、貯湯タンク10内の最下部の蓄熱用流体を貯湯タンク10内の最上部に送る流体加熱用流路21、蓄熱用流体を加熱する加熱手段であるヒートポンプユニット20、蓄熱用流体を一次側に流通させて二次側に流通する熱媒体を加熱する加熱用熱交換器である給湯用熱交換器30、給湯用熱交換器30の一次側に蓄熱用流体を循環させる循環回路11、給湯用熱交換器30の二次側上流側に接続される給水用配管31、給湯用熱交換器30の二次側下流側に接続される給湯用配管32、33、および本給湯システムの作動を制御する制御手段(給湯制御部41、熱源制御部42)などから構成されている。
As shown in FIG. 1, the hot water storage type hot water supply apparatus of the present embodiment includes a hot
貯湯タンク10は、空気孔10aを通じて大気に開放され、貯湯タンク10内部が大気圧に保たれている。この貯湯タンク10は、例えば、樹脂材料で形成され直方体形状に設けられている。そして、貯湯タンク10内に蓄えられた蓄熱用流体の熱が貯湯タンク10の壁面より大気中へ放出されることを低減するために、貯湯タンク10の外周全面をグラスウールやウレタン等の断熱材で覆っている。
The hot
また、用いられる蓄熱用流体は主成分が水であり、防腐剤、凍結防止剤、LLC等が必要に応じて添加されている。なお、これらの他に高比熱を有する蓄熱材料をマイクロカプセルなどの手法にて封入し、それを水に分散混合させるか、またはスリラー化させて流動可能な蓄熱材を用いても良い。 Further, the heat storage fluid used is mainly composed of water, and preservatives, antifreeze agents, LLC, and the like are added as necessary. In addition to these, a heat storage material having a high specific heat may be encapsulated by a technique such as a microcapsule and dispersed in water, or may be made into a thriller and flowable.
さらに、貯湯タンク10の外壁面には、上部から計って、20リットル、50リットル、100リットル、150リットル、200リットル、および300リットルの位置に、その位置の湯温を検出するための水温センサである複数の貯湯サーミスタ55が配設されている。
Further, on the outer wall surface of the hot
因みに、複数の貯湯サーミスタ55は、蓄熱用流体の貯湯量センサとして機能するとともに、最上部に設けられた貯湯サーミスタ55は高温の蓄熱用流体を出湯する出湯温度を検出する機能を有し、最下部に設けられた貯湯サーミスタ55は満タンセンサとして機能している。
Incidentally, the plurality of hot
そして、蓄熱用流体の各水位レベルでの温度情報を後述する給湯制御部41に出力するようになっている。給湯制御部41は複数の貯湯サーミスタ55からの温度情報に基づいて、貯湯タンク10内上方の沸き上げられた湯温と貯湯タンク10内下方の沸き上げられる前の低温の蓄熱用流体との境界位置を検出できるとともに、各水位レベルでの蓄熱用流体の湯温を検出できる。
And the temperature information in each water level of heat storage fluid is output to the hot water
次に、蓄熱用流体を加熱するヒートポンプユニット20は、例えば、炭酸ガスを冷媒として使用することにより、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルを使用している。このヒートポンプサイクルは、周知のように圧縮機25、蓄熱用熱交換器26、膨張弁27、空気熱交換器28、およびアキュムレータ29等の冷凍サイクル機能部品より構成されている。
Next, the
因みに、圧縮機25は、内蔵する電動モータ(図示しない)によって駆動され、アキュムレータ29より吸引した気相冷媒を臨界圧力以上まで圧縮して吐出する。蓄熱用熱交換器26は、冷媒と蓄熱用流体とを熱交換する水冷媒熱交換器であり、例えば、冷媒が流れる冷媒通路26aと蓄熱用流体が流れる蓄熱用流体通路26bとが二重管構造に設けられ、かつ冷媒の流れ方向と蓄熱用流体の流れ方向とが対向するように構成された対向流式の水冷媒熱交換器である。
Incidentally, the
膨張弁27は、蓄熱用熱交換器26から流出する冷媒を減圧して空気熱交換器28に供給する。この空気熱交換器28は、膨張弁27で減圧された冷媒を大気との熱交換によって蒸発させる。図中28aは送風機であって大気を空気熱交換器28に向けて送風する。アキュムレータ29は、空気熱交換器28より流出する冷媒を気液分離して、気相冷媒のみ圧縮機25に吸引させるとともに、サイクル中の余剰冷媒を蓄えている。
The
そして、蓄熱用熱交換器26の蓄熱用流体通路26b側は、上述した流体加熱用流路21を介して貯湯タンク10に接続され、電動ポンプ24が作動することで、貯湯タンク10内の蓄熱用流体が循環する。なお、流体加熱用流路21の上流端が貯湯タンク10の底部10bに接続され、流体加熱用流路21の下流端が貯湯タンク10の上部10cに接続されている。
Then, the heat
これにより、蓄熱用熱交換器26で冷媒との熱交換により加熱された蓄熱用流体が貯湯タンク10の上部10cへ送り込まれるため、貯湯タンク10内の上部側から下部側へ向かって順次蓄熱用流体に蓄熱されていく。そして、ヒートポンプユニット20は後述する熱源制御部42からの制御信号により作動するとともに、作動状態を熱源制御部42に出力するようになっている。
As a result, the heat storage fluid heated by heat exchange with the refrigerant in the heat
また、このヒートポンプユニット20は、動力源として、主に料金設定の最も安い深夜時間帯における深夜電力を用いて、貯湯タンク10内の蓄熱用流体を加熱する沸き上げ運転を行っている。つまり、深夜時間帯に沸き上げ運転を行って所定量の蓄熱用流体を貯湯タンク10内に蓄えている。
In addition, the
なお、深夜時間帯以外において、蓄熱用流体の貯湯量が所定量以下に低下しておれば、沸き上げ運転を行って所定量の蓄熱用流体を貯湯タンク10内に蓄えている。因みに、超臨界ヒートポンプサイクルによれば、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温(例えば、85〜90℃)の蓄熱用流体を内部に蓄えることができる。
In addition, if the amount of hot water stored in the heat storage fluid is reduced to a predetermined amount or less outside the midnight hours, a boiling operation is performed to store a predetermined amount of the heat storage fluid in the hot
次に、循環回路11は、貯湯タンク10内の蓄熱用流体を給湯用熱交換器30の一次側である第1流通部30aに流通させ、給湯用熱交換器30で熱交換された蓄熱用流体を貯湯タンク10内の下方部10eに戻すための循環回路であり、高温取り出し管12、中温取り出し管13、往き管14、戻し管15、流量比調節手段である高中温混合弁16、および第1循環ポンプ17とから構成されている。
Next, the
高温取り出し管12は、貯湯タンク10内に貯えられる蓄熱用流体のうち、高温の蓄熱用流体を取り出すための配管であり、貯湯タンク10内の上方部10dに上流端が接続されている。中温取り出し管13は、貯湯タンク10内に貯えられる蓄熱用流体のうち、高温の蓄熱用流体よりも湯温の低い中温の蓄熱用流体を取り出すための配管であり、貯湯タンク10内の上方部10dと下方部10eとの間に上流端が接続されている。
The high-temperature take-out
往き管14は上流端が高中温混合弁16の出口側に接続され、下流端が給湯用熱交換器30の第1流通部30aの上流端に接続されている。戻し管15は上流端が第1流通部30aの上流端に接続され、下流端が貯湯タンク10内の下方部10eに接続されている。なお、往き管14には、給湯用熱交換器30の第1流通部30aに流通させる蓄熱用流体の湯温を検出する熱交換前水温センサである熱交換前サーミスタ54が設けられ、往き管14内の温度情報を後述する給湯制御部41に出力するようにしている。
The
次に、高中温混合弁16は、高温取り出し管12と中温取り出し管13との下流側合流部位に設けられ、給湯用熱交換器30の第1流通部30aに流通させる蓄熱用流体の湯温を調節する温度調節弁であり、それぞれの開口面積比を調節することで、高温取り出し管12から取り出した高温の蓄熱用流体と中温取り出し管13から取り出した中温の蓄熱用流体との混合比を調節するようにしている。
Next, the high / medium
そして、この高中温混合弁16は、後述する給湯制御部41に電気的に接続されており、上記、貯湯サーミスタ55および熱交換前サーミスタ54により検出される蓄熱用流体の温度情報に基づいて制御される。因みに、本実施形態では、貯湯サーミスタ55(中温取り出し配管13の近傍)により検出された蓄熱用流体の湯温が所定温度(例えば、30℃)未満のときに、高温取り出し配管12から取り出される高温の蓄熱用流体を第1流通部30aに流通するように制御される。
The high / medium
一方、貯湯サーミスタ55(中温取り出し配管13の近傍)により検出された蓄熱用流体の湯温が所定温度(例えば、30℃)以上のときに中温取り出し配管13から取り出される中温の蓄熱用流体、もしくは中温取り出し配管13から取り出される中温の蓄熱用流体と高温取り出し配管12から取り出される高温の蓄熱用流体との両方から混合させて第1流通部30aに流通するように制御される。
On the other hand, when the hot water temperature of the heat storage fluid detected by the hot water storage thermistor 55 (in the vicinity of the intermediate temperature extraction pipe 13) is equal to or higher than a predetermined temperature (for example, 30 ° C.), Control is performed so that both the medium-temperature heat storage fluid taken out from the medium-temperature take-out
さらに、高中温混合弁16は、熱交換前サーミスタ54により検出された第1流通部30aに流通する蓄熱用流体の湯温を所定温度以上となるように温度調節することで二次側である第2流通部30bを流れる給湯用水を所定温度(例えば、設定温度+2℃程度)以下とならないようにしている。
Furthermore, the high / medium
これにより、高温の蓄熱用流体よりも所定温度(例えば、30℃)近傍の中温の蓄熱用流体をより多く第1流通部30aに流通するようにしている。また、高中温混合弁16は熱交換前サーミスタ54により検出された熱交換前の蓄熱用流体の湯温に基づいてフィードバック制御を行なうようにしている。
Thus, more medium temperature heat storage fluid in the vicinity of a predetermined temperature (for example, 30 ° C.) than the high temperature heat storage fluid is circulated to the
第1循環ポンプ17は戻し管15の中途に配置されており、貯湯タンク10内の蓄熱用流体を第1流通部30aに流通させるポンプである。そして、後述する熱交換後サーミスタ52により検出された給湯用熱交換器30の第2流通部30bより熱交換された給湯用水の湯温に基づいて回転数が制御されるように後述する給湯制御部41に電気的に接続されている。
The
なお、循環回路11および流体加熱用流路21には排水栓18が設けられており、必要に応じて貯湯タンク10内および循環回路11内の蓄熱用流体を手動により排水することができるようにしている。
The
次に、給湯用熱交換器30は、循環回路11に接続されて貯湯タンク10内の蓄熱用流体が流れる第1流通部30aと、給水用配管31および給湯用配管32に接続された第2流通部30bとを有し、例えば、第1流通部30aの内部に第2流通部30bが挿通する二重管構造である。ここで、第1流通部30aは、熱ロスを低く抑えるために樹脂材を使用し、第2流通部30bは熱伝導率の高い銅材を使用することが望ましい。
Next, the hot water
また、第2流通部30bは、第1流通部30aと同様に円筒管でも良いが、その壁面に径方向の凹凸形状を設けても良い。この場合、第1流通部30aと第2流通部30bとの伝熱面積が増加して、蓄熱用流体と給湯用水との熱交換効率を向上できる。なお、第1流通部30aの外周には、蓄熱用流体の放熱を防止するための断熱材(図示せず)で覆うと良い。
Further, the
そして、給湯用熱交換器30は、図1に示すように、貯湯タンク10の外部に上下方向に配置されて第1流通部30aの下流端が貯湯タンク10の下方部10dと連通するように戻し管15に接続され、第1流通部30aの上流端が往き管14に接続されている。また、第2流通部30bは、その上流端が給水用配管31に接続され、下流端が給湯用配管32に接続されている。
As shown in FIG. 1, the hot
これにより、給湯用熱交換器30は、図1に矢印で示すように、第1流通部30aを上から下へ向かって流れる蓄熱用流体の流れ方向と、第2流通部30bを下から上へ向かって流れる給湯用水の流れ方向とが対向する対向流式の熱交換器である。
As a result, the hot water
なお、給水用配管31の上流は水道配管に接続されて水道水が給湯用熱交換器30に導水されるようにしている。また、給水用配管31には給水サーミスタ51が設けられており、水道水の温度情報を後述する給湯制御部41に出力するようにしている。
The upstream of the
また、給湯用配管32には、第2流通部30bで熱交換された給湯用水の流量を調節する流量調節弁34と、給湯用配管32の下流端と給水用配管31の合流部位において給湯温度調節手段である給湯用混合弁35が設けられている。そして、この給湯用混合弁35の出口側に給湯用配管33が接続されている。
Further, the hot
給湯用配管33は台所、浴室などの図示しない給湯水栓に通ずる給湯配管である。そして、その中途に給湯サーミスタ53および流量カウンタ58が設けられ、給湯サーミスタ53は給湯用配管33内の温度情報を、流量カウンタ58は給湯用配管33内の流量情報を後述する給湯制御部41に出力するようにしている。
The hot
なお、給湯用配管32には、給湯用熱交換器30により熱交換された蓄熱用流体の湯温を検出する熱交換後サーミスタ52が設けられ、給湯用配管33内の温度情報を後述する給湯制御部41に出力するようにしている。
The hot
流量調節弁34は、第2流通部30bを流通する流量を調節する弁であり、第2流通部30bを流通する流量が所定流量以下となるように後述する給湯制御部41により制御される。つまり、給水される水道圧および給湯経路の圧力損失のばらつきにより流量が過大とならないように熱交換後サーミスタ52により検出される給湯用水の湯温に基づいて制御される。
The flow
次に、給湯用混合弁35は、給湯用配管33に出湯させる給湯用水の湯温を調節する温度調節弁であり、それぞれの開口面積比を調節することで、第2流通部30bで熱交換された給湯用水と水道水との混合比を調節して設定温度に調節するように制御される。そして、給湯用混合弁35は、後述する給湯制御部41に電気的に接続されており、上記、給水サーミスタ51、熱交換後サーミスタ52、および給湯サーミスタ53により検出される給湯用水の温度情報に基づいて制御される。
Next, the hot water
因みに、給湯用混合弁35に流通される第2流通部30bで熱交換された給湯用水の湯温は、例えば、設定温度+1℃程度となるようにしている。つまり、循環回路11を循環する流量とその熱交換前サーミスタ54により検出される蓄熱用流体の湯温を制御させている。なお、給湯用混合弁35は、給湯サーミスタ53により検出される給湯用水の湯温に基づいてフィードバック制御を行なうようにしている。
Incidentally, the hot water temperature of the hot water supplied by the
次に、給湯制御部41は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵のROM(図示せず)には、予め設定された制御プログラムが設けられており、各サーミスタ51〜55からの温度情報、流量カウンタ58からの流量情報および図示しない操作盤に設けられた操作スイッチからの操作信号等に基づいて、第1循環ポンプ17、高中温混合弁16、流量調節弁34、給湯用混合弁35などの循環回路11および給湯用配管32、33内のアクチュエータ類を制御するように構成されている。
Next, the hot water
熱源制御部42は、給湯制御部41と同じように、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵のROM(図示せず)には、予め設定された制御プログラムが設けられており、図示しない各種サーミスタからの温度情報などに基づいてヒートポンプユニット20内のアクチュエータ類を制御する。
Like the hot water
そして、貯湯タンク10内の蓄熱用流体を加熱する沸き上げ運転を行うときには、この熱源制御部42により最上部に設けられた貯湯サーミスタ55の検出温度に基づいて電動ポンプ24の回転数制御を行っている。つまり、蓄熱用熱交換器26の蓄熱用流体通路26bを流通する蓄熱用流体の流量を電動ポンプ24の回転数を制御することで目標沸き上げ温度になるように制御している。
When the heating operation for heating the heat storage fluid in the hot
ところで、本実施形態の沸き上げ運転には、通常運転モードと省エネモードとを有しており、通常運転モードでは目標沸き上げ温度を上限値(例えば、65〜90℃以下)に設定し、省エネモードは目標沸き上げ温度を下限値(例えば、設定温度近傍〜65℃以下)に設定している。 By the way, the boiling operation of the present embodiment has a normal operation mode and an energy saving mode. In the normal operation mode, the target boiling temperature is set to an upper limit value (for example, 65 to 90 ° C. or less) to save energy. In the mode, the target boiling temperature is set to a lower limit value (for example, near the set temperature to 65 ° C. or less).
つまり、省エネモードは、貯湯タンク10内に蓄える蓄熱用流体の湯温を低下させることで外部に漏洩する熱損失の低減を図ったものであり、沸き上げ運転のランニングコストの低減が図れる。なお、この運転モードの選択は操作盤に設けられた操作スイッチ(図示せず)で選択するようにしている。
In other words, the energy saving mode is intended to reduce the heat loss leaked to the outside by lowering the hot water temperature of the heat storage fluid stored in the hot
次に、以上の構成による貯湯式給湯装置の沸き上げ運転の作動について図2に基づいて説明する。図2は省エネモードを選択したときの沸き上げ運転の制御処理を示すフローチャートである。まず、図示しない沸き上げ運転スイッチをオンすると沸き上げ運転がスタートする。そして、ステップ410にて、省エネモードが選択されているか否かを判定する。
Next, the operation of the boiling operation of the hot water storage type hot water supply apparatus having the above configuration will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing the control process of the boiling operation when the energy saving mode is selected. First, when a heating operation switch (not shown) is turned on, the boiling operation starts. In
ここで、運転モードの選択スイッチが省エネモードであれば、省エネモードの沸き上げ運転の制御処理がスタートする。ここで、通常運転モードであれば、通常運転モードの沸き上げ運転(詳細説明は省略する)が行われる。そして、ステップ420にて、現在の時間帯を判定する。ここで、深夜時間帯(例えば、23時〜翌朝7時)であれば、ステップ430にて、現在の貯湯量が所定量L1(例えば、50℃以上の蓄熱用流体が100リットル)以上あるか否かを判定する。
Here, if the operation mode selection switch is in the energy saving mode, the control process of the heating operation in the energy saving mode starts. Here, in the normal operation mode, the boiling operation in the normal operation mode (detailed explanation is omitted) is performed. In
ここで、所定量L1以上あればステップ420に戻って待機し、所定量L1未満の時にはステップ440に進む。なお、現在の貯湯量は、貯湯タンク10に設けられた複数の貯湯サーミスタ55のうち、貯湯タンク10の上方から計った貯湯量が100リットルに相当する水位レベルの位置に設けられた貯湯サーミスタ55で検出された湯温により算出する。
Here, if it is equal to or greater than the predetermined amount L1, the process returns to step 420 and waits. If it is less than the predetermined amount L1, the process proceeds to step 440. The current hot water storage amount is a hot
そして、貯湯量が所定量L1未満であれば、ステップ440にて、沸き上げ運転を行う。沸き上げ運転は、熱源制御部42によりヒートポンプサイクルを駆動させることで臨界圧力以上の高圧の冷媒が蓄熱用熱交換器26の冷媒通路26a側に流通される。
If the amount of stored hot water is less than the predetermined amount L1, in
この高圧冷媒に貯湯タンク10の下部から吸い込んだ低温の湯を蓄熱用流体通路26b側に流通させて加熱させ、加熱した蓄熱用流体が貯湯タンク10の上部から貯湯している動作である。そして、このときに、流体加熱用流路21では、蓄熱用熱交換器26で加熱された湯温が目標沸き上げ温度となる流量に電動ポンプ24の回転数を制御している。
This is an operation in which low-temperature hot water sucked into the high-pressure refrigerant from the lower part of the hot
ここで、目標沸き上げ温度は、給湯水栓(図示せず)から出湯する給湯時の設定温度に対して約5℃程度高めの温度で設定している。そして、ステップ450にて、最下部に設けられた貯湯サーミスタ55で検出された沸き上げ温度が所定温度K1(目標沸き上げ温度=設定温度+5℃)以上に達したか否かを判定し、所定温度K1未満であればステップ440に戻り沸き上げ運転を継続し、所定温度K1以上に達したときはステップ460に進んで沸き上げ運転を停止する。
Here, the target boiling temperature is set to a temperature about 5 ° C. higher than the set temperature at the time of hot water supply from a hot water tap (not shown). In
一方、ステップ420にて、現在の時間帯が深夜時間帯以外のときであれば、ステップ470にて、現在の貯湯量が所定量L2(例えば、50℃以上の蓄熱用流体が200リットル)以上あるか否かを判定する。
On the other hand, if the current time zone is other than the midnight time zone in
ここで、所定量L2以上あればステップ420に戻って待機し、所定量L2未満の時にはステップ480に進む。そして、ステップ480にて、沸き上げ運転を行う。なお、このときの目標沸き上げ温度は、ステップ440よりも低い温度、例えば、設定温度+3℃に設定している。
Here, if it is equal to or greater than the predetermined amount L2, the process returns to step 420 and waits. If it is less than the predetermined amount L2, the process proceeds to step 480. In
従って、ステップ490では、最下部に設けられた貯湯サーミスタ55で検出された沸き上げ温度が所定温度K2(目標沸き上げ温度=設定温度+3℃)以上に達したか否かを判定し、所定温度K2未満であればステップ480に戻り沸き上げ運転を継続し、所定温度K2以上に達したときはステップ460に進んで沸き上げ運転を停止する。
Accordingly, in
これにより、深夜時間帯においては、目標沸き上げ温度(設定温度+5℃)の蓄熱用流体が約300リットル貯湯タンク10内に貯湯され、深夜時間帯以外においては、目標沸き上げ温度(設定温度+3℃)の蓄熱用流体が約300リットル貯湯タンク10内に貯湯される。
Thereby, in the midnight time zone, the heat storage fluid having the target boiling temperature (set temperature + 5 ° C.) is stored in the approximately 300 liter hot
なお、上記ステップ430、470にて、所定量L1、L2を判定するのに50℃としたが、この数値に限らず、目標沸き上げ温度(設定温度+5℃または設定温度+3℃)以上としても良い。
In
そして、必要に応じて使用者が給湯用配管33の末端にある給湯水栓(図示しない)を開くと、流量カウンタ58により流量情報が給湯制御部41に出力されて、まず、第1循環ポンプ17が作動する。これにより、給湯用熱交換器30の第1流通部30aに貯湯タンク10内の蓄熱用流体が循環される。つまり、給湯用熱交換器30の第2流通部30bを流れる給湯用水が蓄熱用流体の熱エネルギーを受けて加熱されることになる。
When the user opens a hot water tap (not shown) at the end of the hot
なお、このときに第1流通部30aに流通される蓄熱用流体は、高中温混合弁16によって、高温取り出し管12から取り出される高温の蓄熱用流体、もしくは中温取り出し配管13から取り出される中温の蓄熱用流体、もしくは中温取り出し配管13から取り出される中温の蓄熱用流体と高温取り出し配管12から取り出される高温の蓄熱用流体との両方から混合させて所定温度以上の湯温の蓄熱用流体が第1流通部30aに供給されるように制御される。
At this time, the heat storage fluid circulated through the
また、このときに第1循環ポンプ17は、熱交換後サーミスタ52により検出される湯温に基づいて回転数を制御している。つまり、検出された熱交換後の湯温が所定温度(例えば、設定温度+1℃)より低いときは、第1循環ポンプ17の回転数を大きくして第1流通部30aに流通される蓄熱用流体の流量を増加させる。これにより、蓄熱用流体と給湯用水との熱交換量が増加するため、熱交換後の給湯用水の湯温が上昇する。
At this time, the
逆に、検出された湯温が所定温度(例えば、設定温度+1℃)より高いときは、第1循環ポンプ17の回転数を小さくして第1流通部30aに流通される蓄熱用流体の流量を減少させる。これにより、蓄熱用流体と給湯用水との熱交換量が減少するため、熱交換後の給湯用水の湯温が下降する。
On the other hand, when the detected hot water temperature is higher than a predetermined temperature (for example, a set temperature + 1 ° C.), the flow rate of the heat storage fluid circulated to the
そして、給湯用熱交換器30で所定温度(例えば、設定温度+1℃)に熱交換された給湯用水は、給湯用混合弁35aにおいて、給水用配管31から給水される水とが混合されて設定温度に調節された給湯用水が給湯用配管33から出湯される。
The hot-water supply water heat-exchanged to a predetermined temperature (for example, set temperature + 1 ° C.) by the hot-water
なお、本実施形態では、沸き上げ運転を行うときの目標沸き上げ温度を深夜時間帯のときに設定温度+5℃とし、深夜時間帯以外のときに設定温度+3℃として設定したが、このときの+5℃および+3℃は、貯湯タンク10、循環回路11および給湯用熱交換器30から外部に熱漏洩する熱損失αであり、この熱損失αを設定温度に加算することで、給湯用配管33から給湯する給湯用水を設定温度に調節することができる。
In this embodiment, the target boiling temperature when performing the boiling operation is set as the set temperature + 5 ° C. during the midnight time zone and as the set temperature + 3 ° C. during the time other than the midnight time zone. + 5 ° C. and + 3 ° C. are heat loss α that leaks heat from the hot
また、このように目標沸き上げ温度を下限値として設定したが、これに限らず、これよりも高めとなるように設定しても良い。ただし、最大を65℃以下であることが望ましい。これは、蓄熱用流体に硬度の高い地域の水を用いると、約65℃以上に加熱すると炭酸カルシウムCaCO3が析出される。 In addition, the target boiling temperature is set as the lower limit value as described above, but the present invention is not limited to this, and the target boiling temperature may be set higher than this. However, the maximum is desirably 65 ° C. or less. In this case, when water of high hardness is used as the heat storage fluid, calcium carbonate CaCO 3 is precipitated when heated to about 65 ° C. or higher.
つまり、65℃以上の目標沸き上げ温度で沸き上げ運転を行うと、蓄熱用熱交換器26の蓄熱用流路26b内に炭酸カルシウムCaCO3が堆積して、時間的経過を経て蓄熱用流路26b内を炭酸カルシウムCaCO3により閉塞させる問題がある。従って、約65℃以下で沸き上げ運転を行うと炭酸カルシウムCaCO3の析出を防止することができる。
That is, when the boiling operation is performed at a target boiling temperature of 65 ° C. or higher, calcium carbonate CaCO 3 is deposited in the heat
以上の第1実施形態の貯湯式給湯装置によれば、沸き上げ運転が省エネモードのときに、使用者が設定した設定温度に、貯湯タンク10、循環回路11および加熱用熱交換器30からの熱損失分αを加算して求めた目標沸き上げ温度に基づいて、沸き上げ運転を行うことにしている。
According to the hot water storage type hot water supply apparatus of the first embodiment described above, when the boiling operation is in the energy saving mode, the set temperature set by the user is supplied from the hot
これにより、蓄熱用流体を従来のように高温の状態(例えば、約65〜90℃程度)に加熱させることなく、むしろ下限値として50℃程度で良いため、貯湯タンク10内に保管しているとき、および加熱用熱交換器30に流通させるときに外部に漏洩する熱損失の低減が図れる。従って、沸き上げ運転のランニングコストを最少にすることができるとともに、蓄熱用熱交換器26の蓄熱用流体通路26b側に炭酸カルシウムCaCO3の析出が全くない。
Thus, since the heat storage fluid is not heated to a high temperature state (for example, about 65 to 90 ° C.) as in the prior art, rather, the lower limit value may be about 50 ° C., and therefore stored in the hot
給湯制御部41および熱源制御部42は、料金設定が安い深夜時間帯と料金設定が高い深夜時間帯以外とに分けて沸き上げ運転を行うとともに、目標沸き上げ温度が深夜時間帯と深夜時間帯以外とで異なることにより、深夜時間帯では外気温度と蓄熱用流体との温度差が概して拡大するため、例えば、深夜時間帯の目標沸き上げ温度を深夜時間帯以外よりも高めに設定しておくことで、料金設定が安いときに沸き上げ運転が行われ、深夜時間帯以外において湯切りを発生させることなく沸き上げ運転のランニングコストを最少にすることができる。
The hot water
また、深夜時間帯以外では、例えば、目標沸き上げ温度を設定温度近傍に設定することで短時間に沸き上げ運転を行うことができるとともに沸き上げ運転のランニングコストを最少にすることができる。さらに、目標沸き上げ温度は、約65℃程度以下であることにより、蓄熱用熱交換器26の蓄熱用流路26b内に炭酸カルシウムCaCO3の析出が防止できる。
In addition to the midnight time zone, for example, by setting the target boiling temperature in the vicinity of the set temperature, the boiling operation can be performed in a short time and the running cost of the boiling operation can be minimized. Furthermore, when the target boiling temperature is about 65 ° C. or less, precipitation of calcium carbonate CaCO 3 can be prevented in the heat
また、給湯用熱交換器30は、貯湯タンク10内の蓄熱用流体が流通する第1流通部30aと給湯用水が流通する第2流通部30bとを隣接して設け、かつ蓄熱用流体と給湯用水とが対向流となるように構成されていることにより、第1流通部30aを通過した後の蓄熱用流体の温度を加熱前の給湯用水の温度近傍まで低減できる。これにより、蓄熱用流体と給湯用水との熱交換時における熱ロスを小さくすることができる。従って、効率の良い給湯システムを実現できる。
The hot water
(第2実施形態)
以上の第1実施形態では、沸き上げ運転を行うときに、貯湯タンク10内の蓄熱用流体を全量加熱するように構成したが、これに限らず、例えば、単位期間内における給湯用として使用した給湯用水の使用熱量を算出して、その使用熱量をデータとして蓄積し、その蓄積された使用熱量のデータから所定期間(例えば、7日間)内の使用熱量、平均使用熱量およびばらつき熱量に基づいて当日の沸き上げ熱量を算出し、その沸き上げ熱量に相当する貯湯量に沸き上げるように構成しても良い。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, when the boiling operation is performed, the entire amount of the heat storage fluid in the hot
ここで、本実施形態の沸き上げ運転の特徴として、主に一日の区切り時刻(例えば、深夜時間帯となる23:00)に達すると、前日の23時から当日の23時までの単位期間(例えば、一日)内に消費した蓄熱用流体の蓄熱量から使用熱量を算出するようにしている。 Here, as a feature of the heating operation of the present embodiment, when a day break time (for example, 23:00, which is a midnight time zone) is mainly reached, a unit period from 23:00 on the previous day to 23:00 on the current day The amount of heat used is calculated from the amount of heat stored in the heat storage fluid consumed within (for example, one day).
そして、上述の区切り時刻以降の電力料金設定が最も安い深夜時間帯(例えば、23:00〜7:00の間)に沸き上げ運転を行うようにしている。そして、区切り時刻以外の時には、貯湯タンク10内の現在の蓄熱量を算出し、その蓄熱量が最低蓄熱量を下回ったときに沸き上げ運転を行うようにしている。
Then, the heating operation is performed in the midnight time zone (for example, between 23: 00 and 7:00) where the power rate setting after the above-described break time is the lowest. At other times, the current heat storage amount in the hot
具体的には、図3に示すフローチャートに基づいて沸き上げ運転を行う。まず、図示しない各種操作スイッチのうち、沸き上げ運転スイッチ(図示せず)を操作する。これにより、図3に示すように、給湯制御部41は沸き上げ運転の制御処理をスタートする(ステップ210)。
Specifically, the boiling operation is performed based on the flowchart shown in FIG. First, a heating operation switch (not shown) is operated among various operation switches (not shown). Thereby, as shown in FIG. 3, the hot water
そして、ステップ220における第1沸き上げ手段である沸き上げ運転を行う。この第1沸き上げ手段は、後述するステップ280の区切り時刻以外のときにおいて、貯湯タンク10内の現在の蓄熱量を監視し、その蓄熱量が所定量を下回ったときに沸き上げ運転を行うもので、まず、ステップ230にて、複数の貯湯サーミスタ55で検出された温度情報に基づいて、所定温度以上(例えば、50℃)の貯湯量を検出する。
And the boiling operation which is the 1st boiling means in
そして、その貯湯量に基づいて蓄熱量を算出する。次に、ステップ240にて、その蓄熱量をばらつき熱量と比較し、蓄熱量がばらつき熱量より下回っていないか否かを判定する。ここで、現在の蓄熱量がばらつき熱量を下回っているときは、ステップ250にて、沸き上げ運転を行う。そして、次のステップ260にて、現在の蓄熱量がばらつき熱量以上に達したか否かを判定する。
Then, the amount of stored heat is calculated based on the amount of stored hot water. Next, in
ここで、現在の蓄熱量がばらつき熱量以上であればステップ270にて、沸き上げ運転の停止を行う。なお、上述のステップ240、ステップ260におけるばらつき熱量は、後述するステップ280の一日の区切り時刻(例えば、23:00)に達する前においては、一日前に求めた過去の所定期間(例えば、7日間)内における単位期間(例えば、一日)毎の使用熱量、平均使用熱量およびばらつき熱量から求めた第1、第2沸き上げ熱量に応じたばらつき熱量σより換算して求めたものである。
Here, if the current heat storage amount is greater than or equal to the variation heat amount, the boiling operation is stopped in
また、ステップ240において、現在の蓄熱量がばらつき熱量を上回っているときには沸き上げ運転を行わない。次に、区切り時刻(例えば、23:00)に達したときは、ステップ280にて、現在時刻が23時に達したか否かを判定し、YESならば使用熱量算出手段であるステップ290にて、その日(例えば、前日の23時〜当日の23時まで)に消費した蓄熱量を累計して使用熱量を算出して、その一日あたりの使用熱量を給湯制御部41の図示しないROM内に記憶しておく。
In
なお、記憶する一日あたりの使用熱量は、過去の所定期間(例えば、7日間)分が蓄積するように記憶されている。なお、一日あたりの使用熱量の算出は、前日に沸き上げ運転を行った後に検出した所定温度以上(例えば、50℃)の貯湯量と現在の所定温度以上(例えば、50℃)の貯湯量とに基づく互いの蓄熱量との差で求めても良い。 Note that the stored amount of heat used per day is stored so that it accumulates for a predetermined period in the past (for example, 7 days). The amount of heat used per day is calculated based on the amount of hot water stored at a predetermined temperature or higher (for example, 50 ° C.) detected after the boiling operation on the previous day and the amount of hot water stored at a predetermined temperature or higher (for example, 50 ° C.). You may obtain | require by the difference with the mutual heat storage amount based on.
ここで、1日の使用熱量をQdayとすると、過去1週間前迄の各1日の使用熱量を、Qdayn、Qdayn−1、Qdayn−2、……、Qdayn−5、Qdayn−6とする。そして、次の平均熱量算出手段であるステップ300において、蓄積された過去7日間の使用熱量より平均使用熱量を、平均使用熱量Qav=(Qdayn+Qdayn−1+Qdayn−2+Qdayn−3+Qdayn−4+Qdayn−5+Qdayn−6)/7と算出する。
Here, assuming that the daily heat consumption is Qday, the daily heat consumption until one week before the past is Qdayn, Qdayn-1, Qdayn-2,..., Qdayn-5, Qdayn-6. Then, in
なお、ここでは、使用熱量の蓄積データの所定期間を過去7日間としたが、これに限らず、例えば、過去一ヶ月、季節別期間などに蓄積しても良い。次に、ばらつき熱量算出手段であるステップ310において、ばらつき熱量σを算出する。ここでは、ステップ300にて算出された平均使用熱量と蓄積された過去7日間の各使用熱量との差(偏差)を二乗し、それを算術平均した値の平方根より求める。なお、これは標準偏差である。
Here, the predetermined period of the accumulated data on the amount of heat used is the past seven days, but is not limited to this. For example, the accumulated data may be accumulated in the past month, a seasonal period, or the like. Next, in
そして、沸き上げ熱量判定手段であるステップ320にて、蓄積された過去7日間の使用熱量のうち、最新の使用熱量、つまり、ステップ290にて算出した前日の使用熱量が平均使用熱量よりも大きいか否かを判定する。
Then, in
ここで、前日の使用熱量が大きいときは、沸き上げ熱量算出手段であるステップ330にて、想定される当日の使用熱量である第1沸き上げ熱量を求める。このときは、平均使用熱量よりも大きいことで想定される当日の使用湯量が使用範囲外であると判定して、前日の使用熱量をそのまま第1沸き上げ熱量とする。
Here, when the amount of heat used on the previous day is large, in
逆に、前日の使用熱量が小さいときは、沸き上げ熱量算出手段であるステップ340にて、想定される当日の使用熱量である第2沸き上げ熱量を求める。このときは、平均使用熱量よりも小さいことで想定される当日の使用湯量が使用範囲内であると判定して、平均使用熱量を第2沸き上げ熱量とする。
On the other hand, when the amount of heat used on the previous day is small, the second amount of heating heat that is the amount of heat used on the current day is obtained in
そして、第1沸き上げ熱量である前日の使用熱量、および第2沸き上げ熱量である平均使用熱量は、それぞれの熱量、および沸き上げ目標温度(例えば、設定温度+5℃程度)に基づいて沸き上げ量を換算する。そして、第2沸き上げ手段であるステップ350では、ステップ320にて判定された側の開始条件である沸き上げ量を沸き上げ目標温度K1まで沸き上げ運転を行う。
Then, the amount of heat used on the previous day, which is the first boiling heat amount, and the average amount of heat used, which is the second boiling heat amount, are boiled based on the respective heat amounts and the boiling target temperature (for example, about the set temperature + 5 ° C.). Convert the amount. Then, in
この第2沸き上げ手段は、具体的にはステップ360にて、ヒートポンプユニット20に沸き上げ運転を作動するように出力するとともに、ステップ370にて、貯湯サーミスタ53で検出された湯温が沸き上げ目標温度K1に達するまで、ヒートポンプユニット20を運転させ、ステップ370にて、湯温が沸き上げ目標温度K1を上回ったときに、ステップ380にて、ヒートポンプユニット20の沸き上げ運転を停止するように制御される。
Specifically, in
これにより、深夜時間帯(例えば、23時から7時まで)において、翌日(当日の23時〜翌日の23時まで)に使用する給湯用の湯の使用熱量に相当する沸き上げ量を加熱することができる。 Thereby, in the midnight time zone (for example, from 23:00 to 7:00), the boiling amount corresponding to the use heat amount of hot water for hot water used on the next day (from 23:00 on the next day to 23:00 on the next day) is heated. be able to.
以上の実施形態によれば、使用熱量を算出する使用熱量算出手段と、平均使用熱量を算出する平均使用熱量算出手段と、ばらつき熱量を算出するばらつき熱量算出手段と、使用熱量、平均使用熱量およびばらつき熱量に基づいて沸き上げ熱量を算出する沸き上げ熱量算出手段と、沸き上げ熱量に基づいてヒートポンプユニット20を沸き上げ運転する第2沸き上げ制御手段とを有している。
According to the above embodiment, the usage heat amount calculating means for calculating the usage heat amount, the average usage heat amount calculation means for calculating the average usage heat amount, the variation heat amount calculation means for calculating the variation heat amount, the usage heat amount, the average usage heat amount and It has boiling heat amount calculation means for calculating the amount of boiling heat based on the variation amount of heat, and second boiling control means for boiling the
これにより、沸き上げ運転を行うときに、沸き上げ目標温度を、例えば、設定温度+5℃程度とすることにより、蓄熱用流体を従来のように高温の状態(例えば、約65〜90℃程度)に加熱させることなく、むしろ下限値として50℃程度で良いため、貯湯タンク10内に保管しているとき、および加熱用熱交換器30に流通させるときに外部に漏洩する熱損失の低減が図れる。従って、第1実施形態よりも、さらに沸き上げ運転のランニングコストを最少にすることができる。
Thereby, when performing the boiling operation, the boiling target temperature is set to, for example, about the set temperature + 5 ° C., so that the heat storage fluid is in a high-temperature state as in the past (for example, about 65 to 90 ° C.). Since the lower limit may be about 50 ° C. without heating, it is possible to reduce the heat loss that leaks to the outside when stored in the hot
(第3実施形態)
以上の実施形態では、沸き上げ運転を行うときに、圧縮機25側の能力制御については触れなかったが、これに限らず、深夜時間帯と深夜時間帯以外とで圧縮機25の能力を異なるように能力制御して沸き上げ運転を行っても良い。
(Third embodiment)
In the above embodiment, when the boiling operation is performed, the capacity control on the
具体的には、圧縮機25を電動モータが内蔵する電動圧縮機で形成し、その電動モータをインバータ制御機構(図示せず)により回転数を連続的に可変するように制御させる。なお、インバータ制御機構は熱源制御部42により制御する。
Specifically, the
そして、図4に示すフローチャートに基づいて沸き上げ運転を行う。具体的には、ステップ510にて、現在の時間帯を判定する。ここで、深夜時間帯(例えば、23時〜翌朝7時)であれば、ステップ520にて、沸き上げ運転を行う要求があったか否かを判定する。ここで、要求があればステップ530に進み、要求がなければ、ステップ530に戻って待機する。
And a boiling operation is performed based on the flowchart shown in FIG. Specifically, in
そして、ステップ530にて、定格能力の回転数をインバータ制御機構(図示せず)に出力する。これにより、圧縮機25が定格能力で運転される。一方、ステップ510にて、深夜時間帯以外(例えば、7時〜23時)であれば、ステップ540にて、沸き上げ運転を行う要求があったか否かを判定する。ここで、要求があればステップ550に進み、要求がなければ、ステップ530に戻って待機する。そして、ステップ550にて、定格能力を超える回転数をインバータ制御機構(図示せず)に出力する。これにより、圧縮機25が定格能力以上の能力で運転される。
In
以上の構成によれば、料金設定が安い深夜時間帯と料金設定が高い深夜時間帯以外とに分けて圧縮機25の回転数を異なる沸き上げ運転を行うことにより、深夜時間帯以外では短期間に所定の沸き上げが行えることでランニングコストの省エネ化を図ることができる。
According to the above configuration, by performing a heating operation in which the rotation speed of the
(他の実施形態)
以上の実施形態では、本発明を貯湯タンク10内の蓄熱用流体と給湯用水とを熱交換する給湯用熱交換器30を有する貯湯式給湯装置に適用させたが、これに限らず、給湯用熱交換器30の他に、浴槽内の浴水を追い焚きするための加熱用熱交換器である追い焚き用熱交換器60とを有する貯湯式給湯装置に本発明を適用させても良い。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the present invention is applied to the hot water storage type hot water supply apparatus having the hot water
具体的には、図5に示すように、循環回路11には、給湯用熱交換器30と並列に追い焚き用熱交換器60および循環回路11aを配設している。そして、追い焚き用熱交換器60の第3流通部60aに貯湯タンク10内の蓄熱用流体を流通させ、第4流通部60bに浴槽内の浴水を循環させるように構成している。
Specifically, as shown in FIG. 5, the
これにより、貯湯タンク10内の蓄熱用流体の蓄熱量を熱源として、追い焚き用熱交換器60で浴槽内の浴水を加熱することができる。また、給湯用熱交換器30により加熱された給湯用水を導く給湯用配管32は、その中途に浴槽内にお湯張りするための給湯用配管32a、33aが分岐されて設けられている。
Thereby, the bath water in the bathtub can be heated by the reheating
なお、本図で示す符号のうち、第1実施形態と構成が同じものは同一の符号で示しており説明を省略する。そして、上述した符号11a、60、60a、60b、32a、33a以外の符号については、先に出願人が出願した特開2004−14827の明細書によるため、ここでは説明を省略する。
Of the reference numerals shown in the figure, those having the same configuration as the first embodiment are indicated by the same reference numerals and description thereof is omitted. Since the codes other than the
また、以上の実施形態では、冷媒に二酸化炭素を用いたヒートポンプユニット20を熱源装置として説明したが、これに限らず、フロン、代替フロンなどの冷媒を用いる一般的なヒートポンプサイクルでも良い。
In the above embodiment, the
また、以上の実施形態では、貯湯タンク10は、必ずしも樹脂材料を使用する必要はなく、金属材料で成形しても良い。また、貯湯タンク10の形状は、直方体形状でなくても、例えば円筒形状でも良い。また、貯湯タンク10を大気開放形に形成したが、密閉タイプ構造の貯湯タンクでも良い。ただしこの場合には、減圧弁、圧力逃がし弁などのタンクを保護するための部品が必要となる。
Moreover, in the above embodiment, the hot
10…貯湯タンク
20…ヒートポンプユニット(加熱手段)
21…流体加熱用流路
25…圧縮機
26…蓄熱用熱交換器
27…膨張弁
28…空気熱交換器
30…給湯用熱交換器(加熱用熱交換器)
30a…第1流通部
30b…第2の流通部
41…給湯制御部(制御手段)
42…熱源制御部(制御手段)
60…給湯用熱交換器(加熱用熱交換器)
60a…第1流通部
60b…第2の流通部
10 ... Hot
DESCRIPTION OF
30a ...
42 ... Heat source control section (control means)
60 ... Heat exchanger for hot water supply (heat exchanger for heating)
60a ...
Claims (7)
前記貯湯タンク(10)内の最下部の蓄熱用流体を前記貯湯タンク(10)内の最上部に送る流体加熱用流路(21)と、
前記流体加熱用流路(21)に設けられ、前記流体加熱用流路(21)を流れる蓄熱用流体を加熱する加熱手段(20)と、
前記貯湯タンク(10)内の蓄熱用流体を一次側に流通させて二次側に流通する熱媒体を加熱する加熱用熱交換器(30、60)と、
前記貯湯タンク(10)内の貯湯量に基づいて前記加熱手段(20)を制御して沸き上げ運転を行う制御手段(41、42)とを備える貯湯式給湯装置において、
前記加熱用熱交換器(30、60)により加熱された熱媒体は、給湯箇所に給湯する給湯用水もしくは浴槽内の浴水を追い焚きするための浴水であって、
前記制御手段(41、42)は、沸き上げ運転が省エネモードのときに、使用者が設定した給湯設定温度もしくは追い焚き設定温度のいずれか一方に、前記貯湯タンク(10)、前記流体加熱用流路(21)および前記加熱用熱交換器(30、60)からの熱損失分(α)を加算して求めた目標沸き上げ温度に基づいて沸き上げ運転を行うことを特徴とする貯湯式給湯装置。 A hot water storage tank (10) for storing heat storage fluid therein;
A fluid heating flow path (21) for sending the lowest heat storage fluid in the hot water storage tank (10) to the uppermost part in the hot water storage tank (10);
A heating means (20) provided in the fluid heating channel (21) for heating the heat storage fluid flowing through the fluid heating channel (21);
A heat exchanger (30, 60) for heating that heats the heat medium flowing in the secondary side by flowing the heat storage fluid in the hot water storage tank (10) to the primary side;
In a hot water storage type hot water supply apparatus comprising control means (41, 42) for controlling the heating means (20) based on the amount of hot water stored in the hot water storage tank (10) and performing a boiling operation,
The heat medium heated by the heating heat exchanger (30, 60) is hot water for supplying hot water to a hot water supply location or bath water for chasing bath water in a bathtub,
When the heating operation is in the energy saving mode, the control means (41, 42) is configured to set the hot water storage tank (10), the fluid heating temperature to one of the hot water supply set temperature and the reheat set temperature set by the user. A hot water storage system that performs a boiling operation based on a target boiling temperature obtained by adding heat loss (α) from the flow path (21) and the heat exchanger (30, 60) for heating. Hot water supply device.
前記制御手段(41、42)は、深夜時間帯と深夜時間帯以外とで異なる前記圧縮機(25)の能力制御を行うことを特徴とする請求項2に記載の貯湯式給湯装置。 The heating means (20) includes a heat pump cycle circuit including a compressor (25), a heat storage heat exchanger (26), an expansion valve (27), and an air heat exchanger (28).
The hot water storage type hot water supply apparatus according to claim 2, wherein the control means (41, 42) performs capacity control of the compressor (25) which is different between a midnight time zone and a time other than a midnight time zone.
蓄積された単位期間内の使用熱量のデータから所定期間内の平均使用熱量を算出する平均使用熱量算出手段(300)と、
蓄積された単位期間内の使用熱量のデータから所定期間内のばらつき熱量を算出するばらつき熱量算出手段(310)と、
前記使用熱量算出手段(290)により蓄積された使用熱量、前記平均使用熱量算出手段(300)により算出された平均使用熱量および前記ばらつき熱量算出手段(310)により算出されたばらつき熱量に基づいて沸き上げ熱量を算出する沸き上げ熱量算出手段(330、340)と、
前記沸き上げ熱量算出手段(330、340)により算出された沸き上げ熱量に基づいて前記加熱手段(20)を沸き上げ運転する第2沸き上げ制御手段(350)とを有することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。 The control means (41, 42) calculates the amount of heat used for hot water supply and replenishment from the hot water storage tank (10) within a unit period and stores the amount of heat used as data. (290),
An average usage heat amount calculating means (300) for calculating an average usage heat amount within a predetermined period from the accumulated usage heat amount data within the unit period;
A variation calorific value calculation means (310) for calculating a variation calorific value within a predetermined period from the accumulated data on the amount of heat used within the unit period;
Boiling based on the used heat amount accumulated by the used heat amount calculation means (290), the average used heat amount calculated by the average used heat amount calculation means (300), and the variation heat amount calculated by the variation heat amount calculation means (310). Boiling heat amount calculating means (330, 340) for calculating the amount of heat to be raised;
The second heating control means (350) for heating the heating means (20) based on the amount of heating heat calculated by the heating heat quantity calculation means (330, 340). The hot water storage type hot water supply apparatus according to any one of claims 1 to 4.
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