JP2007078200A

JP2007078200A - ヒートポンプ給湯器

Info

Publication number: JP2007078200A
Application number: JP2005263390A
Authority: JP
Inventors: Toru Harada; 徹原田; Shingo Fujibayashi; 新五藤林
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】沸き上げ動作中に、外気温度が変化し除霜運転が頻繁に入る条件になっても、夜間時間帯終了時間までに沸き上げ完了させることができる。ヒートポンプ給湯器を提供することを目的とする。
【解決手段】ヒートポンプの加熱能力と貯湯タンク２への給水温度と前記貯湯タンク２内の残湯量に基づき必要沸き上げ時間Ｈを算出し、夜間時間帯終了時間付近の特定時間に沸き上げを完了させるよう沸き上げ開始時間を制御するヒートポンプ給湯器において、外気温度の状態から除霜運転発生頻度を予測するにあたり、所定期間における夜間時間帯開始時の外気温度と沸き上げ完了までの総除霜運転時間から、所定期間における夜間時間帯開始時の外気温度に対する最も長い総除霜運転時間Ｈｊを設定し、前記沸き上げ時間を算出する制御手段を備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヒートポンプ給湯器及びその通電制御方法に関するものである。

従来、この種のヒートポンプ給湯器は、外気温度の状態から除霜運転発生頻度を予測し、予測される除霜運転発生頻度に対応して予め用意された加熱補正係数αを選択して、貯湯タンクの必要沸き上げ時間を算出するようにしている。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３１７０２５号公報

しかしながら、前記従来の構成では、夜間時間帯開始時に、ヒートポンプの加熱能力に基づき、必要沸き上げ時間Ｈを算出し、夜間時間帯終了時間付近の特定時間に沸き上げを完了させるよう沸き上げの開始時間を制御するヒートポンプ給湯器において、外気温度の状態から除霜運転発生頻度を予測し、予測される除霜運転発生頻度に対応して予め用意された加熱補正係数αを選択して前記必要沸き上げ時間Ｈを算出する制御手段をとっているので、前記必要沸き上げ時間Ｈを算出時からから沸き上げ動作停止までの外気温度の変化には対応できない。従って、ヒートポンプ運転開始時以降、外気温度が変化し除霜運転が頻繁に入る条件になると、夜間時間帯終了時間までに沸き上げ完了させることはできず、安価な深夜電力を効率的に使用することができないので、ランニングコストが上昇する。

また、夜間時間帯開始時から沸き上げ動作開始時までの外気温度の変化には対応できないので、前記と同様の課題が生ずる。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、夜間時間帯に外気温度が変化し、沸き上げ途中で除霜運転が発生しても夜間時間帯終了時刻に沸き上げを完了させることができるヒートポンプ給湯器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ給湯器は、ヒートポンプの加熱能力と貯湯タンクへの給水温度と前記貯湯タンク内の残湯量に基づき必要沸き上げ時間を算出し、夜間時間帯終了時間付近の特定時間に沸き上げを完了させるよう沸き上げ開始時間を制御するヒートポンプ給湯器において、外気温度の状態から除霜運転発生頻度を予測するにあたり、所定期間における夜間時間帯開始時の外気温度と沸き上げ完了までの総除霜運転時間から、所定期間における夜間時間帯開始時の外気温度に対する最も長い総除霜運転時間Ｈｊを設定し、前記沸き上げ時間を算出する制御手段を備えたものである。

これによって、沸き上げ動作中に、外気温度が変化し除霜運転が頻繁に入る条件になっても、所定期間中の夜間時間帯開始時の外気温度と沸き上げ完了までの総除霜運転時間Ｈｊを予め補正して必要沸き上げ時間を算出しているので、夜間時間帯終了時間までに沸き上げ完了させることができる。

また、本発明のヒートポンプ給湯器は、ヒートポンプの加熱能力と貯湯タンクへの給水温度と前記貯湯タンク内の残湯量に基づき必要沸き上げ時間を算出し、夜間時間帯終了時間付近の特定時間に沸き上げを完了させるよう沸き上げ開始時間を制御するヒートポンプ給湯器において、外気温度・湿度の状態から除霜運転発生頻度を予測するにあたり、所定
期間における夜間時間帯開始時の外気温度・湿度と沸き上げ完了までの総除霜運転時間から、所定期間における夜間時間帯開始時の外気温度・湿度に対する最も長い総除霜運転時間Ｈｊを設定し、前記沸き上げ時間を算出する制御手段を備えたものである。

これによって、より精度の高い除霜運転の発生頻度予測が可能になる。

本発明の本発明のヒートポンプ給湯器は、ヒートポンプの加熱能力と貯湯タンクへの給水温度と前記貯湯タンク内の残湯量に基づき必要沸き上げ時間を算出し、夜間時間帯終了時間付近の特定時間に沸き上げを完了させるよう沸き上げ開始時間を制御するヒートポンプ給湯器において、外気温度の状態から除霜運転発生頻度を予測するにあたり、所定期間における夜間時間帯開始時の外気温度と沸き上げ完了までの総除霜運転時間から、所定期間における夜間時間帯開始時の外気温度に対する最も長い総除霜運転時間Ｈｊを設定し、前記沸き上げ時間を算出する制御手段を備えたことにより、沸き上げ動作中に、外気温度が変化し除霜運転が頻繁に入る条件になっても、所定期間中の夜間時間帯開始時の外気温度と沸き上げ完了までの総除霜運転時間Ｈｊを予め補正して必要沸き上げ時間を算出しているので、夜間時間帯終了時間までに沸き上げ完了させることができる。

第１の発明は、ヒートポンプの加熱能力と貯湯タンクへの給水温度と前記貯湯タンク内の残湯量に基づき必要沸き上げ時間を算出し、夜間時間帯終了時間付近の特定時間に沸き上げを完了させるよう沸き上げ開始時間を制御するヒートポンプ給湯器において、外気温度の状態から除霜運転発生頻度を予測するにあたり、所定期間における夜間時間帯開始時の外気温度と沸き上げ完了までの総除霜運転時間から、所定期間における夜間時間帯開始時の外気温度に対する最も長い総除霜運転時間Ｈｊを設定し、前記沸き上げ時間を算出する制御手段を備えたことにより、沸き上げ動作中に、外気温度が変化し除霜運転が頻繁に入る条件になっても、所定期間中の夜間時間帯開始時の外気温度と沸き上げ完了までの総除霜運転時間Ｈｊを予め補正して必要沸き上げ時間を算出しているので、夜間時間帯終了時間までに沸き上げ完了させることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明では、外気温度の状態から除霜運転発生頻度を予測するにあたり、所定期間における夜間時間帯開始時の外気温度と沸き上げ完了までの総除霜運転時間から、所定期間における夜間時間帯開始時の外気温度に対する最も長い総除霜運転時間Ｈｊを設定し、沸き上げ時間を算出しているが、外気温度と湿度の状態から除霜運転の発生頻度を予測する。この場合は、より精度の高い除霜運転の発生頻度予測が可能となり、上記第１の発明以上の効果が期待できる。

第３の発明は、特に、第１の発明における必要沸き上げ時間算出を夜間時間帯開始時からヒートポンプ運転開始時まで行うことで、その間の外気温度の変化に応じて除霜運転の発生頻度の予測が可能となり、より精度の高い除霜運転の発生頻度予測が可能となるので、上記第１の発明以上の効果が期待できる。

第４の発明は、特に、第２の発明における必要沸き上げ時間算出を夜間時間帯開始時からヒートポンプ運転開始時まで行うことで、その間の外気温度・湿度の変化に応じて除霜運転の発生頻度の予測が可能となり、より精度の高い除霜運転の発生頻度予測が可能となるので、上記第２の発明以上の効果が期待できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の構成図、図２及び図３は本発明の実施の形態１における沸き上げ制御動作を示すフローチャートである。

図１において、給湯器本体１の内部には、貯水量３７０Ｌの貯湯タンク２があり、貯湯タンク２には、貯湯タンク２の下部と接続された給水配管３と、給水配管３に設けられた減圧弁４が接続されている。また、貯湯タンク２の下部側面に取り付けられ、貯湯タンク２内の給水水温を検出する水温センサ５を備えている。前記貯湯タンク２の上部と接続された給湯配管６には、逃し弁７が取り付けられている。また、前記貯湯タンク２の下部側面（タンク上部から２５０Ｌの位置）に取り付けられ、残湯２５０Ｌの有無を判断する第１残湯量センサ８と、前記貯湯タンク２の上部側面（タンク上部から１００Ｌの位置）に取り付けられ、残湯量１００Ｌの有無を判断する第２残湯量センサ９を備えている。

ヒートポンプ加熱機本体１０のヒートポンプサイクルで発生した熱を貯湯タンク２内の水に置換するため、冷水管１２と温水管１３とにより貯湯タンク２内の水をヒートポンプ加熱機本体１０との間で循環させる循環ポンプ１１が配設されている。貯湯タンク下部に接続された冷水管１２より循環ポンプ１１でヒートポンプ加熱機本体１０に水が供給され、ヒートポンプ加熱機本体１０で加熱された水を貯湯タンク上部の温水管１３により戻し貯湯タンク２内上部より貯湯する。１４は前記ヒートポンプ加熱機本体１０の冷水管１２に取り付けられ、貯湯タンク２の全量沸き上げ場合に、ヒートポンプ加熱機本体１０の加熱動作を停止するための温度を停止するための温度を検出する加熱動作停止温度センサである。１５はヒートポンプ加熱機本体２のケース外側に取り付けられ外気温度を検出する外気温度センサである。１６は前記貯湯タンク２内の水の沸き上げ、ヒートポンプ加熱機本体１０の運転開始・停止制御を行う制御手段であり、前記水温センサ５、加熱動作停止センサ１４、第１及び第２の残湯量センサ８、９、及びリモコン１７からの入力値に基づいて、前記ヒートポンプ加熱機本体１０の加熱動作開始・停止及び循環ポンプ１１の運転を制御する。また、前記制御手段１６には外気温度センサ１５で検知した外気温度に対して最も長い総除霜運転時間を記憶する記憶装置を備えている。

ヒートポンプ加熱機本体１０のヒートポンプサイクルは圧縮機１８、給湯用熱交換器１９、膨張弁２０、室外熱交換器２１を順次冷媒配管により接続して構成されている。ここで、室外熱交換器２１に吸熱させるための送風ファン２２が設けてあり、また、給湯用熱交換器１９は圧縮機１８より吐出された高温高圧のガス冷媒と給湯用の水とを熱交換するもので、冷媒が流れる冷媒通路２３と給湯用の水が流れる給湯用水通路２４を有する。また、２５は貯湯タンク２に戻すお湯の温度を検出する沸き上げ湯温センサである。

本実施の形態１におけるヒートポンプ給湯器のリモコン１７で沸き上げ設定温度を９０℃に設定した場合の沸き上げ制御動作について、図２のフローチャートを用いて説明する。なお、ここで、説明の関係上、ヒートポンプ加熱機の加熱能力は４．５ｋＷとし、また、前記制御手段１６は、過去１年間分の夜間時間帯開始時の外気温度に対するヒートポンプ加熱機動作中の最長総除霜運転時間とが予め記憶されているものとして説明する。

夜間時間帯開始時になり、沸き上げ制御をスタートすると（Ｓ１）、リモコン１６で設定された沸き上げ設定温度Ｔｏ（例えば、９０℃）を確認し（Ｓ２）、水温センサ５の検出温度より給水水温Ｔｗ（例えば、７℃）を確認し（Ｓ３）、第１及び第２の残湯量センサ８，９の検出温度から現在の貯湯タンク２内の残湯量Ｚ（１００Ｌ）を確認し（Ｓ４）、外気温センサ１５の検出温度より外気温Ｔｇ（例えば、２℃）を確認する（Ｓ５）。Ｓ５で確認した外気温度Ｔｇより、表１の関係から対応する最長総除霜運転時間Ｈｊを決定する。

次に、必要沸き上げ時間Ｈを次式により計算する（Ｓ７）。
Ｈ＝（Ａ−Ｚ）×（Ｔｏ−Ｔｗ）／（８６０×Ｗ）＋Ｈｊ／６０
＝（３７０−１００）×（９０−７）／（８６０×４．５）＋７５／６０
＝７時間２分
となる。

次に、通電開始時間Ｈｓを次式により計算する。（Ｓ８）。
Ｈｓ＝夜間時間帯終了時刻−Ｈ
＝７時００分−７時間２分
＝２３時５８分
となる。

次に、現在時刻がＨｓ（２３時５８分）になったかを判断し（Ｓ９）、現在時刻がＨｓ（２３時５８分）になると、ヒートポンプ加熱機に通電を開始して沸き上げ開始（Ｓ１０）し、加熱動作停止温度センサ１４の温度が予め設定された加熱停止温度以上になったか否か判断し（Ｓ１１）、加熱停止温度以上になった時点でヒートポンプ加熱機の通電を停止して沸き上げを停止し（Ｓ１２）、沸き上げ完了（Ｓ１３）となる。

このように、実施の形態１におけるヒートポンプ給湯器では、所定期間における夜間時間帯開始時の外気温度と沸き上げ完了までの総除霜運転時間から、所定期間における夜間時間帯開始時の外気温度に対する最も長い総除霜運転時間Ｈｊを設定し、前記沸き上げ時間を算出する制御手段を備えたことにより、沸き上げ動作中に、外気温度が変化し除霜運転が頻繁に入る条件になっても、所定期間中の夜間時間帯開始時の外気温度と沸き上げ完了までの総除霜運転時間Ｈｊを予め補正して必要沸き上げ時間を算出しているので、夜間時間帯終了時間までに沸き上げ完了させることができる。

尚、実施の形態１では、過去のデータの有る外気温度の場合で説明したが、無い場合は近い温度で、総除霜運転時間が、長い方を選択する。

例えば、必要沸き上げ時間Ｈ算出時の外気温度が１℃の場合、−２℃の時の９０分の方が、２℃の時の７５分よりも長いので、９０分を選択し必要沸き上げ時間Ｈを算出する。これにより、過去の総除霜運転時間のデータが無い外気温度であっても、夜間時間帯終了
時間までに沸き上げ完了させることができる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、所定期間における夜間時間帯開始時の外気温度と沸き上げ完了までの総除霜運転時間から、所定期間における夜間時間帯開始時の外気温度に対する最も長い総除霜運転時間Ｈｊを設定し、前記沸き上げ時間を算出する制御手段を備えたことにより、沸き上げ動作中に、外気温度が変化し除霜運転が頻繁に入る条件になっても、所定期間中の夜間時間帯開始時の外気温度と沸き上げ完了までの総除霜運転時間Ｈｊを予め補正して必要沸き上げ時間を算出しているが、外気温度と湿度の状態から除霜運転の発生頻度を予測するようにしてもよく、この場合は、より精度の高い除霜運転の発生頻度予測が行えるようになり、上記実施の形態１以上の効果が期待できる。

（実施の形態３）
実施の形態１では、夜間時間帯開始時に測定した外気温度により除霜運転時間を予測し必要沸き上げ時間を算出しているが、夜間時間帯開始時からヒートポンプ運転開始時まで行うことで、その間の外気温度の変化に応じて除霜運転の発生頻度の予測が可能となり、より精度の高い除霜運転の発生頻度予測が可能となるので、上記実施の形態１以上の効果が期待できる。

以上のように、本発明にかかるヒートポンプ給湯器は、ヒートポンプの加熱能力と貯湯タンクへの給水温度と前記貯湯タンク内の残湯量に基づき必要沸き上げ時間を算出し、夜間時間帯終了時間付近の特定時間に沸き上げを完了させるよう沸き上げ開始時間を制御するヒートポンプ給湯器において、外気温度の状態から除霜運転発生頻度を予測するにあたり、所定期間における夜間時間帯開始時の外気温度と沸き上げ完了までの総除霜運転時間から、所定期間における夜間時間帯開始時の外気温度に対する最も長い総除霜運転時間Ｈｊを設定し、前記沸き上げ時間を算出する制御手段を備えたことにより、沸き上げ動作中に、外気温度が変化し除霜運転が頻繁に入る条件になっても、所定期間中の夜間時間帯開始時の外気温度と沸き上げ完了までの総除霜運転時間Ｈｊを予め補正して必要沸き上げ時間を算出しているので、夜間時間帯終了時間までに沸き上げ完了させることができるので、夜間の電力を使用した蓄熱式空調機の蓄熱運転制御等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯器の構成図本発明の実施の形態１における沸きあげ制御動作のフローチャート

符号の説明

１給湯器本体
２貯湯タンク
３給水配管
４減圧弁
５水温センサ
６給湯配管
７逃し弁
８第１残湯量センサ
９第２残湯量センサ
１０ヒートポンプ加熱機本体
１１循環ポンプ
１２冷水管
１３温水管
１４加熱動作停止温度センサ
１５外気温度センサ
１６制御手段
１７リモコン
２５沸き上げ湯温センサ

Claims

ヒートポンプの加熱能力と貯湯タンクへの給水温度と前記貯湯タンク内の残湯量に基づき必要沸き上げ時間を算出し、夜間時間帯終了時間付近の特定時間に沸き上げを完了させるよう沸き上げ開始時間を制御するヒートポンプ給湯器において、外気温度の状態から除霜運転発生頻度を予測するにあたり、所定期間における夜間時間帯開始時の外気温度と沸き上げ完了までの総除霜運転時間から、所定期間における夜間時間帯開始時の外気温度に対する最も長い総除霜運転時間Ｈｊを設定し、前記沸き上げ時間を算出する制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ給湯器。
ヒートポンプの加熱能力と貯湯タンクへの給水温度と前記貯湯タンク内の残湯量に基づき必要沸き上げ時間Ｈを算出し、夜間時間帯終了時間付近の特定時間に沸き上げを完了させるよう沸き上げ開始時間を制御するヒートポンプ給湯器において、外気温度・湿度の状態から除霜運転発生頻度を予測するにあたり、所定期間における夜間時間帯開始時の外気温度・湿度と沸き上げ完了までの総除霜運転時間から、所定期間における夜間時間帯開始時の外気温度・湿度に対する最も長い総除霜運転時間Ｈｊを設定し、前記沸き上げ時間を算出する制御手段を備えたことを特徴とするヒートポンプ給湯器。
夜間時間帯開始時から沸き上げ開始まで、外気温度の状態から沸き上げ時間を算出する請求項１に記載のヒートポンプ給湯器。
夜間時間帯開始時から沸き上げ開始まで、外気・温度湿度の状態から沸き上げ時間を算出する請求項２に記載のヒートポンプ給湯器。