JP2018159526A

JP2018159526A - Hot water supply system

Info

Publication number: JP2018159526A
Application number: JP2017057883A
Authority: JP
Inventors: 藤本　卓也; Takuya Fujimoto; 卓也藤本; 田中　宏典; Hironori Tanaka; 宏典田中; 七岡　寛; Hiroshi Nanaoka; 寛七岡; 洋黒木; Hiroshi Kuroki; 淳司大澤; Junji Osawa; 令熊埜御堂; Rei Kumanomido
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2018-10-11
Anticipated expiration: 2037-03-23
Also published as: JP6899678B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hot water supply system that can efficiently operate a heat pump unit regardless of day or night.SOLUTION: A hot water supply system comprises a hot water storage tank 20 inside which water is stored, a heat pump unit that can store a predetermined quantity of stored hot water heat in the hot water storage tank 20 by heating the water stored in the hot water storage tank 20 with the use of generated heat, and a control device that controls operation of the heat pump unit so as to perform limited water heating operation to store only a limited quantity of stored hot water heat smaller than the predetermined quantity of stored hot water heat in the hot water storage tank 20.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、熱を蓄えると共に、当該熱を用いて給湯を行う給湯システムの技術に関する。 The present invention relates to a technology of a hot water supply system that stores heat and supplies hot water using the heat.

従来、熱を蓄えると共に、当該熱を用いて給湯を行う給湯システムの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。 Conventionally, a technology of a hot water supply system that stores heat and supplies hot water using the heat is known. For example, as described in Patent Document 1.

特許文献１には、貯湯タンクと、貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱装置（具体的には、ヒートポンプ等）と、夜間時間帯に加熱装置を作動させる制御装置とを具備する給湯システムが記載されている。制御装置は、翌日の予測天候情報、及び翌日の貯湯タンクの湯の予測使用熱量に基づいて、加熱装置を夜間時間帯に適宜作動させる。このように、夜間に加熱装置を作動させることで、深夜電力（安価な電力）を用いて加熱することができるという利点がある。 Patent Document 1 describes a hot water supply system that includes a hot water storage tank, a heating device (specifically, a heat pump or the like) that heats hot water in the hot water storage tank, and a control device that operates the heating device during night time. Has been. Based on the predicted weather information for the next day and the predicted usage heat amount of the hot water in the hot water storage tank for the next day, the control device appropriately operates the heating device in the night time zone. As described above, by operating the heating device at night, there is an advantage that heating can be performed using midnight power (inexpensive power).

特許第５４６３１１４号公報Japanese Patent No. 5463114

しかしながら、加熱装置を夜間に作動させると、低外気温によるＣＯＰ（成績係数：ＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔＯｆＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）の低下や、貯湯損失の増加などにより、省エネ性が損なわれる場合もある。このため、昼夜問わずに効率的に加熱装置を作動させることが望ましい。しかし、特許文献１に記載の技術では、加熱装置を夜間に作動させることしか考慮されていない。 However, when the heating device is operated at night, the energy saving performance may be impaired due to a decrease in COP (Coefficient of Performance) due to a low outside air temperature, an increase in hot water storage loss, or the like. For this reason, it is desirable to operate the heating device efficiently regardless of day or night. However, the technique described in Patent Document 1 only considers operating the heating device at night.

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、昼夜問わず、効率的にヒートポンプユニットを運転させることが可能な給湯システムを提供することである。 The present invention has been made in view of the above situation, and a problem to be solved is to provide a hot water supply system capable of operating a heat pump unit efficiently regardless of day or night.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

即ち、請求項１においては、内部に熱媒体が貯溜される蓄熱槽と、発生させた熱を用いて前記蓄熱槽に貯溜される熱媒体を温めることで、前記蓄熱槽に設定貯湯熱量を蓄えることが可能なヒートポンプユニットと、前記蓄熱槽に、前記設定貯湯熱量よりも小さい制限貯湯熱量だけ蓄える制限湯沸し動作を行うように、前記ヒートポンプユニットの動作を制御する制御装置と、を具備するものである。 That is, in claim 1, the heat storage tank in which the heat medium is stored and the heat medium stored in the heat storage tank using the generated heat are used to store the set amount of stored hot water in the heat storage tank. A heat pump unit capable of controlling the operation of the heat pump unit so as to perform a limited hot water boiling operation for storing only a limited hot water heat amount smaller than the set hot water storage heat amount in the heat storage tank. is there.

請求項２においては、前記制御装置は、１日当たりに必要とされる熱量である必要給湯需要を予測し、前記制限貯湯熱量が前記必要給湯需要未満である場合、前記ヒートポンプユニットに前記制限湯沸し動作を１日あたり複数回実行させるものである。 In Claim 2, the said control apparatus estimates the required hot-water supply demand which is the calorie | heat amount required per day, and when the said limited hot-water supply calorie | heat amount is less than the said required hot-water supply demand, it performs the said limited hot water operation to the said heat pump unit. Is executed a plurality of times per day.

請求項３においては、前記制御装置は、複数回の前記制限湯沸し動作を実行することによる効率の低下が、前記制限湯沸し動作において前記蓄熱槽に前記制限貯湯熱量だけ蓄えることによる効率の増加よりも大きい場合、前記制限貯湯熱量の値を増加させるものである。 In Claim 3, the said control apparatus has the efficiency fall by performing the said limited hot water boiling operation | movement several times rather than the increase in efficiency by storing only the said amount of limited hot water storage in the said thermal storage tank in the said limited hot water operation. If it is larger, the value of the limited hot water storage amount is increased.

請求項４においては、前記制御装置は、複数回の前記制限湯沸し動作のうち最初の前記制限湯沸し動作を、昼間の時間帯に行うものである。 According to a fourth aspect of the present invention, the control device performs the first limited hot water heating operation among a plurality of times of the limited hot water heating operation in a daytime period.

請求項５においては、前記制御装置は、複数回の前記制限湯沸し動作のうち最初の前記制限湯沸し動作において、前記必要給湯需要又は前記制限貯湯熱量のうち、少ない方の熱量だけ前記蓄熱槽に蓄えるものである。 In Claim 5, the said control apparatus stores in the said thermal storage tank only the heat amount of the smaller one of the said required hot water supply demand or the said limited hot water storage amount in the said limited hot water boiling operation | movement among the said limited hot water boiling operations of multiple times. Is.

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.

請求項１においては、昼夜問わず、効率的にヒートポンプユニットを運転させることができる。 In claim 1, the heat pump unit can be operated efficiently regardless of day or night.

請求項２においては、貯湯槽に蓄えられる熱量を制限しながらも、１日当たりに必要とされる熱量（必要給湯需要）を賄うことができる。 In claim 2, while limiting the amount of heat stored in the hot water storage tank, the amount of heat required per day (necessary hot water supply demand) can be covered.

請求項３においては、より効率的にヒートポンプユニットを運転させることができる。 In claim 3, the heat pump unit can be operated more efficiently.

請求項４においては、より効率的にヒートポンプユニットを運転させることができる。 In claim 4, the heat pump unit can be operated more efficiently.

請求項５においては、より効率的にヒートポンプユニットを運転させることができる。 In claim 5, the heat pump unit can be operated more efficiently.

一実施形態に係る給湯システムの全体的な構成を示した模式図。The schematic diagram which showed the whole structure of the hot water supply system which concerns on one Embodiment. 給湯システムの制御に関する構成を示したブロック図。The block diagram which showed the structure regarding control of a hot water supply system. ヒートポンプユニットの運転パターンの決定方法を示したフローチャート。The flowchart which showed the determination method of the operation pattern of a heat pump unit. ヒートポンプユニットの効率が低下する様子を示した図。The figure which showed a mode that the efficiency of a heat pump unit fell. 実際にヒートポンプユニットの運転を制御した様子の一例を示した図。The figure which showed an example of the mode which actually controlled the operation | movement of the heat pump unit.

以下では、図１及び図２を用いて、第一実施形態に係る給湯システム１の構成について説明する。 Below, the structure of the hot water supply system 1 which concerns on 1st embodiment is demonstrated using FIG.1 and FIG.2.

給湯システム１は、ヒートポンプを用いて発生させた熱を蓄えると共に、当該熱を用いて沸かされた湯を供給するものである。給湯システム１は、住宅その他の建物や施設に適宜設けられる。給湯システム１は、主として貯湯槽２０、ヒートポンプユニット３０、給湯機構４０及び制御装置５０を具備する。 The hot water supply system 1 stores heat generated using a heat pump and supplies hot water boiled using the heat. The hot water supply system 1 is appropriately provided in a house or other building or facility. The hot water supply system 1 mainly includes a hot water tank 20, a heat pump unit 30, a hot water supply mechanism 40, and a control device 50.

図１に示す貯湯槽２０は、内部に貯溜された熱媒体を介して熱を蓄えるものである。具体的には、貯湯槽２０内には、熱媒体として水（湯）が満たされる。貯湯槽２０は、平面視における断面形状が略円形である略円柱状に形成される。 The hot water storage tank 20 shown in FIG. 1 stores heat via a heat medium stored inside. Specifically, the hot water tank 20 is filled with water (hot water) as a heat medium. The hot water tank 20 is formed in a substantially cylindrical shape having a substantially circular cross-sectional shape in plan view.

ヒートポンプユニット３０は、電力を消費して熱を発生させる（製造する）ものである。ヒートポンプユニット３０は、主として第一配管３１、圧縮機３２、熱交換器３３、膨張弁３４、蒸発器３５、ファン３６、第二配管３７及びポンプ３８を具備する。 The heat pump unit 30 consumes electric power and generates (manufactures) heat. The heat pump unit 30 mainly includes a first pipe 31, a compressor 32, a heat exchanger 33, an expansion valve 34, an evaporator 35, a fan 36, a second pipe 37 and a pump 38.

第一配管３１は、熱媒体（冷媒）が循環するための流路を形成するものである。第一配管３１は環状に形成される。第一配管３１内には、熱媒体（冷媒）が満たされる。 The first pipe 31 forms a flow path for circulating a heat medium (refrigerant). The first piping 31 is formed in an annular shape. The first pipe 31 is filled with a heat medium (refrigerant).

圧縮機３２は、電力を消費して、第一配管３１を流通する熱媒体を圧縮するものである。圧縮機３２は、第一配管３１の中途部に配置される。 The compressor 32 consumes electric power and compresses the heat medium flowing through the first pipe 31. The compressor 32 is disposed in the middle of the first pipe 31.

熱交換器３３は、温度差のある流体間で熱（熱エネルギー）を交換するものである。熱交換器３３は、第一配管３１の中途部に配置される。より具体的には、熱交換器３３は、第一配管３１を流通する熱媒体の流通方向において、圧縮機３２の下流側に配置される。 The heat exchanger 33 exchanges heat (thermal energy) between fluids having a temperature difference. The heat exchanger 33 is disposed in the middle of the first pipe 31. More specifically, the heat exchanger 33 is disposed on the downstream side of the compressor 32 in the flow direction of the heat medium flowing through the first pipe 31.

膨張弁３４は、第一配管３１を流通する熱媒体を膨張させるものである。膨張弁３４は、第一配管３１の中途部に配置される。より具体的には、膨張弁３４は、第一配管３１を流通する熱媒体の流通方向において、熱交換器３３の下流側に配置される。 The expansion valve 34 expands the heat medium flowing through the first pipe 31. The expansion valve 34 is disposed in the middle of the first pipe 31. More specifically, the expansion valve 34 is arranged on the downstream side of the heat exchanger 33 in the flow direction of the heat medium flowing through the first pipe 31.

蒸発器３５は、熱媒体を蒸発させるための熱交換器である。蒸発器３５は、第一配管３１の中途部に配置される。より具体的には、蒸発器３５は、第一配管３１を流通する熱媒体の流通方向において、膨張弁３４の下流側に配置される。 The evaporator 35 is a heat exchanger for evaporating the heat medium. The evaporator 35 is disposed in the middle of the first pipe 31. More specifically, the evaporator 35 is disposed on the downstream side of the expansion valve 34 in the flow direction of the heat medium flowing through the first pipe 31.

ファン３６は、蒸発器３５へと風（外気）を送るためのものである。 The fan 36 is for sending wind (outside air) to the evaporator 35.

第二配管３７は、熱交換器３３と貯湯槽２０との間で水が循環するための流路を形成するものである。第二配管３７の一端は、貯湯槽２０における下部に接続される。第二配管３７の中途部は、熱交換器３３の内部を通るように配置される。第二配管３７の他端は、貯湯槽２０における上部に接続される。 The second pipe 37 forms a flow path for water to circulate between the heat exchanger 33 and the hot water tank 20. One end of the second pipe 37 is connected to the lower part of the hot water tank 20. A midway portion of the second pipe 37 is disposed so as to pass through the inside of the heat exchanger 33. The other end of the second pipe 37 is connected to the upper part of the hot water tank 20.

ポンプ３８は、第二配管３７内の水を循環させるものである。ポンプ３８は、第二配管３７の中途部に配置される。ポンプ３８が駆動すると、第二配管３７内の水は、当該第二配管３７の一端（貯湯槽２０の下部側）から他端（貯湯槽２０の上部側）に向かって流通する。 The pump 38 circulates the water in the second pipe 37. The pump 38 is disposed in the middle of the second pipe 37. When the pump 38 is driven, the water in the second pipe 37 flows from one end (the lower side of the hot water tank 20) of the second pipe 37 toward the other end (the upper side of the hot water tank 20).

このように構成されたヒートポンプユニット３０において、圧縮機３２によって圧縮された熱媒体は、高温の気体となる。当該高温の熱媒体は、第一配管３１を介して熱交換器３３を流通する。熱交換器３３を流通する熱媒体の熱は、第二配管３７を流通する熱媒体（水）に移動する。これによって、熱交換器３３を流通する熱媒体の温度は低下し、当該熱媒体は液体になる。熱交換器３３を流通した第一配管３１内の熱媒体は、膨張弁３４において膨張することで、低温の液体（又は気体）になる。膨張弁３４を流通した低温の熱媒体は、蒸発器３５において外気から熱を受け取って蒸発し、再び気体になる。外気から熱を受け取った熱媒体は、再び圧縮機３２へと供給される。 In the heat pump unit 30 configured as described above, the heat medium compressed by the compressor 32 becomes a high-temperature gas. The high temperature heat medium flows through the heat exchanger 33 via the first pipe 31. The heat of the heat medium flowing through the heat exchanger 33 moves to the heat medium (water) flowing through the second pipe 37. Thereby, the temperature of the heat medium flowing through the heat exchanger 33 is lowered, and the heat medium becomes a liquid. The heat medium in the first pipe 31 that has circulated through the heat exchanger 33 expands in the expansion valve 34 to become a low-temperature liquid (or gas). The low-temperature heat medium flowing through the expansion valve 34 receives heat from the outside air in the evaporator 35, evaporates, and becomes gas again. The heat medium that has received heat from the outside air is supplied to the compressor 32 again.

また第二配管３７を流通する水は、熱交換器３３を通過することで、ヒートポンプユニット３０で発生した熱を受け取り、温度が上昇する。このように温度が上昇した水を貯湯槽２０に戻すことで、ヒートポンプユニット３０で得られた熱を貯湯槽２０に集めることができる。 Moreover, the water which distribute | circulates the 2nd piping 37 receives the heat which generate | occur | produced in the heat pump unit 30 by passing the heat exchanger 33, and temperature rises. Thus, by returning the water whose temperature has risen to the hot water storage tank 20, the heat obtained by the heat pump unit 30 can be collected in the hot water storage tank 20.

給湯機構４０は、貯湯槽２０に貯溜された水（高温水又は中温水）を適宜の設備へと供給するものである。給湯機構４０は、主として注水配管４１、給湯配管４２及び混合配管４３を具備する。 The hot water supply mechanism 40 supplies water (high temperature water or medium temperature water) stored in the hot water storage tank 20 to appropriate equipment. The hot water supply mechanism 40 mainly includes a water injection pipe 41, a hot water supply pipe 42, and a mixing pipe 43.

注水配管４１は、上水を貯湯槽２０へと案内する配管である。注水配管４１の一端は、貯湯槽２０における下部に接続される。 The water injection pipe 41 is a pipe that guides clean water to the hot water tank 20. One end of the water injection pipe 41 is connected to the lower part of the hot water tank 20.

給湯配管４２は、貯湯槽２０における上部に貯溜された水（湯）を取り出し、適宜の設備へと供給する配管である。給湯配管４２の一端は、貯湯槽２０における上部に接続される。給湯配管４２の他端は、湯が用いられる適宜の設備（例えば、浴室や洗面台等）に接続される（不図示）。 The hot water supply pipe 42 is a pipe that takes out water (hot water) stored in the upper part of the hot water storage tank 20 and supplies it to appropriate equipment. One end of the hot water supply pipe 42 is connected to the upper part of the hot water storage tank 20. The other end of the hot water supply pipe 42 is connected to an appropriate facility (for example, a bathroom or a washstand) in which hot water is used (not shown).

混合配管４３は、給湯配管４２を流通する水（湯）に上水を混合させるための配管である。混合配管４３の一端は、注水配管４１の中途部に接続される。混合配管４３の他端は、給湯配管４２の中途部に接続される。 The mixing pipe 43 is a pipe for mixing clean water with water (hot water) flowing through the hot water supply pipe 42. One end of the mixing pipe 43 is connected to a midway portion of the water injection pipe 41. The other end of the mixing pipe 43 is connected to the middle part of the hot water supply pipe 42.

このように構成された給湯機構４０において、浴室等の設備から湯が要求されると、図示せぬポンプが駆動され、貯湯槽２０から給湯配管４２を介して取り出された水（湯）に、混合配管４３を介して供給される上水が混合される。このように、貯湯槽２０からの水（湯）と上水を適宜混合することで、要求に応じた温度の水（湯）を得ることができる。このように混合された水（湯）は、給湯配管４２を介して浴室等の設備へと供給される。この場合、給湯配管４２を介して貯湯槽２０に貯溜された水が取り出されると共に、注水配管４１を介して上水が貯湯槽２０に供給される。このようにして、貯湯槽２０内は常に水で満たされる。 In the hot water supply mechanism 40 configured as described above, when hot water is requested from a facility such as a bathroom, a pump (not shown) is driven, and water (hot water) taken out from the hot water storage tank 20 through the hot water supply pipe 42 is Clean water supplied through the mixing pipe 43 is mixed. Thus, the water (hot water) of the temperature according to a request | requirement can be obtained by mixing the water (hot water) and hot water from the hot water storage tank 20 suitably. The water (hot water) thus mixed is supplied to equipment such as a bathroom via the hot water supply pipe 42. In this case, water stored in the hot water storage tank 20 is taken out via the hot water supply pipe 42, and clean water is supplied to the hot water storage tank 20 through the water injection pipe 41. In this way, the hot water tank 20 is always filled with water.

図２に示す制御装置５０は、給湯システム１の動作を制御するものである。制御装置５０は、主としてＣＰＵ等の演算処理装置、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶装置、Ｉ／Ｏ等の入出力装置、並びにモニター等の表示装置等により構成される。制御装置５０には、給湯システム１の動作を制御するための種々の情報やプログラム等が予め記憶される。制御装置５０は、上部温度センサ５１、下部温度センサ５２及び入水温度センサ５３に接続される。 A control device 50 shown in FIG. 2 controls the operation of the hot water supply system 1. The control device 50 is mainly composed of an arithmetic processing device such as a CPU, a storage device such as a RAM and a ROM, an input / output device such as an I / O, and a display device such as a monitor. Various information, programs, and the like for controlling the operation of hot water supply system 1 are stored in advance in control device 50. The control device 50 is connected to the upper temperature sensor 51, the lower temperature sensor 52, and the incoming water temperature sensor 53.

図１及び図２に示す上部温度センサ５１は、貯湯槽２０における上部に貯溜された水（高温水）の温度を検出するものである。上部温度センサ５１は、貯湯槽２０内の上部に配置される。 The upper temperature sensor 51 shown in FIGS. 1 and 2 detects the temperature of water (hot water) stored in the upper part of the hot water tank 20. The upper temperature sensor 51 is disposed in the upper part of the hot water tank 20.

下部温度センサ５２は、貯湯槽２０における下部に貯溜された水（低温水）の温度を検出するものである。下部温度センサ５２は、貯湯槽２０内の下部に配置される。 The lower temperature sensor 52 detects the temperature of water (low temperature water) stored in the lower part of the hot water tank 20. The lower temperature sensor 52 is disposed in the lower part of the hot water tank 20.

入水温度センサ５３は、第二配管３７を介して貯湯槽２０の下部からヒートポンプユニット３０の熱交換器３３へと供給される水の温度（以下、単に「入水温度」と称する）を検出するものである。入水温度センサ５３は、第二配管３７の中途部（熱交換器３３より上流側）に配置される。 The incoming water temperature sensor 53 detects the temperature of water supplied to the heat exchanger 33 of the heat pump unit 30 from the lower part of the hot water tank 20 via the second pipe 37 (hereinafter simply referred to as “incoming water temperature”). It is. The incoming water temperature sensor 53 is arranged in the middle of the second pipe 37 (upstream side of the heat exchanger 33).

また、制御装置５０は、ヒートポンプユニット３０（圧縮機３２等）に接続され、当該ヒートポンプユニット３０の動作を制御することができる。具体的には、制御装置５０は、ヒートポンプユニット３０を稼働（運転）又は停止させることができる。 The control device 50 is connected to the heat pump unit 30 (the compressor 32 or the like) and can control the operation of the heat pump unit 30. Specifically, the control device 50 can operate (run) or stop the heat pump unit 30.

また制御装置５０は、ヒートポンプユニット３０を運転させることで得られる水（具体的には、第二配管３７を流通することによって、熱交換器３３で温められる水）の温度の目標値（以下、単に「設定温度」と称する）を制御することができる。本実施形態においては、制御装置５０は、設定温度を段階的に制御することができる。具体的には、本実施形態に係る制御装置５０は、設定温度の最低値を４５℃として、当該設定温度を５℃ずつ（すなわち、５０℃、５５℃、６０℃・・・等）段階的に変更することが可能である。なお、設定温度の最低値は、給湯機構４０による給湯温度以上の値に設定することが可能である。 Moreover, the control apparatus 50 is the target value (henceforth, the following) of the temperature of the water (specifically, the water warmed by the heat exchanger 33 by distribute | circulating the 2nd piping 37) obtained by operating the heat pump unit 30. Simply referred to as "set temperature"). In this embodiment, the control apparatus 50 can control preset temperature in steps. Specifically, the control device 50 according to the present embodiment sets the minimum value of the set temperature to 45 ° C., and sets the set temperature in steps of 5 ° C. (that is, 50 ° C., 55 ° C., 60 ° C., etc.). It is possible to change to The minimum value of the set temperature can be set to a value equal to or higher than the hot water supply temperature by the hot water supply mechanism 40.

また、制御装置５０は、給湯機構４０（当該給湯機構４０のポンプ等）に接続され、当該給湯機構４０の動作を制御することができる。具体的には、制御装置５０は、給湯機構４０を稼働（運転）又は停止させることができる。 The control device 50 is connected to the hot water supply mechanism 40 (such as a pump of the hot water supply mechanism 40), and can control the operation of the hot water supply mechanism 40. Specifically, the control device 50 can operate (run) or stop the hot water supply mechanism 40.

以下では、図３及び図４を用いて、ある１日における、ヒートポンプユニット３０の運転パターンの決定方法について説明する。 Below, the determination method of the operation pattern of the heat pump unit 30 in a certain day is demonstrated using FIG.3 and FIG.4.

図３のステップＳ１０１において、制御装置５０は、１日（２４時間）の給湯需要（給湯需要Ｑ_ｄａｙ）の予測を行う。ここで、給湯需要Ｑ_ｄａｙとは、給湯機構４０によって貯湯槽２０の水（湯）が供給される適宜の設備において、１日に使用される（必要とされる）熱量を意味する。 In step S101 in FIG. 3, the control device 50 predicts a hot water supply demand (hot water supply demand Q _day ) for one day (24 hours). Here, the hot water supply demand Q _day means the amount of heat used (necessary) for one day in an appropriate facility in which water (hot water) in the hot water storage tank 20 is supplied by the hot water supply mechanism 40.

制御装置５０は、所定の時刻（例えば、午前０時）に、当該時刻から２４時間後までの給湯需要Ｑ_ｄａｙを予測する。制御装置５０は、過去のデータ等に基づいて給湯需要Ｑ_ｄａｙを予測することができる。例えば、制御装置５０は、過去の所定期間（例えば、過去一週間）における給湯需要を学習し、当該学習した給湯需要の傾向から給湯需要Ｑ_ｄａｙを予測することができる。 The control device 50 predicts the hot water supply demand Q _day at a predetermined time (for example, midnight) from the time until 24 hours later. The control device 50 can predict the hot water supply demand Q _day based on past data and the like. For example, the control apparatus 50 can learn the hot water supply demand in the past predetermined period (for example, the past one week), and can predict the hot water supply demand _Qday from the learned tendency of the hot water supply.

制御装置５０は、ステップＳ１０１の処理（１日の給湯需要Ｑ_ｄａｙの予測）を行った後、ステップＳ１０２に移行する。 The control apparatus 50 transfers to step S102, after performing the process of step S101 (prediction of the hot water supply demand _Qday of 1 _day ).

ステップＳ１０２において、制御装置５０は、１日の給湯需要Ｑ_ｄａｙが、当該１日の間に貯湯槽２０に蓄えることが可能な熱量（以下、単に「貯湯可能熱量」と称する）よりも大きいか否かを判定する。貯湯可能熱量は、以下の数１を用いて算出することができる。
貯湯可能熱量＝Ｃ×（Ｔ_ｔａｎｋ−Ｔ_{ｗａｔｅｒ}）×Ｖ_ｔａｎｋ×α×Ｎ（数１） In step S102, control device 50 determines whether daily hot water supply demand Qday is greater than the amount of heat that can be stored in hot water storage tank 20 during the _day (hereinafter simply referred to as "amount of heat that can be stored hot water"). Determine whether or not. The amount of heat that can be stored in hot water can be calculated using Equation 1 below.
Amount of heat that can be stored in hot water = C × (T _tank −T _water ) × V _tank × α × N ( _Equation 1)

ここで、Ｃは、貯湯槽２０に貯溜された熱媒体（すなわち水）の比熱である。また、Ｔ_ｔａｎｋは設定温度、Ｔ_{ｗａｔｅｒ}は入水温度、Ｖ_ｔａｎｋは貯湯槽２０の容量である。また、αは有効利用率（有効利用率αの詳細については、後述する）、Ｎは１日におけるヒートポンプユニット３０の運転回数である。なお、設定温度Ｔ_ｔａｎｋ及び運転回数Ｎには、予め初期値が設定されている。例えば、本実施形態においては、設定温度Ｔ_ｔａｎｋの初期値として５０℃、運転回数Ｎの初期値として１が設定されているものとする。 Here, C is the specific heat of the heat medium (that is, water) stored in the hot water tank 20. T _tank is the set temperature, T _water is the incoming water temperature, and V _tank is the capacity of the hot water tank 20. Further, α is an effective usage rate (details of the effective usage rate α will be described later), and N is the number of operations of the heat pump unit 30 in one day. Note that initial values are set in advance for the set temperature T _tank and the number of operations N. For example, in this embodiment, it is assumed that 50 ° C. is set as the initial value of the set temperature T _tank and 1 is set as the initial value of the number of operations N.

ここで、上記数１の有効利用率αについて詳細に説明する。 Here, the effective utilization rate α of Equation 1 will be described in detail.

図４には、ヒートポンプユニット３０を運転させ、貯湯槽２０に蓄えられた水の全量を沸き上げた場合（すなわち、水全体が設定温度Ｔ_ｔａｎｋになるまでヒートポンプユニット３０を運転させた場合）における、加熱量、消費電力及び入水温度の時間変化を示している。 In FIG. 4, when the heat pump unit 30 is operated and the total amount of water stored in the hot water tank 20 is boiled (that is, when the heat pump unit 30 is operated until the entire water reaches the set temperature T _tank ). It shows the time change of the heating amount, power consumption and incoming water temperature.

図４から分かるように、時刻ｔ１においてヒートポンプユニット３０を運転させ、しばらくの間は、加熱量（貯湯槽２０に蓄える熱量）、消費電力及び入水温度は略一定である。しかし、ある程度時間が経過すると（図４の時刻ｔ２近辺）、入水温度が上昇し、これに伴って加熱量が低下する。これは、ヒートポンプユニット３０が運転してある程度時間が経過すると、貯湯槽２０内の水の温度が全体的に（すなわち、貯湯槽２０の上部から下部に亘って全体的に）上昇し、当該貯湯槽２０の下部から温められた水がヒートポンプユニット３０の熱交換器３３へと供給されていることを示している。このように温められた水が熱交換器３３へと供給されると、当該供給される水の温度と設定温度の温度差が小さくなり、加熱量が減少（すなわち、ヒートポンプユニット３０の効率が低下）してしまう。 As can be seen from FIG. 4, the heat pump unit 30 is operated at time t <b> 1, and the heating amount (the amount of heat stored in the hot water tank 20), power consumption, and incoming water temperature are substantially constant for a while. However, when a certain amount of time elapses (near time t2 in FIG. 4), the incoming water temperature increases, and the heating amount decreases accordingly. This is because when the heat pump unit 30 is operated and a certain amount of time elapses, the temperature of the water in the hot water tank 20 rises as a whole (that is, as a whole from the upper part to the lower part of the hot water tank 20). It shows that the water heated from the lower part of the tank 20 is supplied to the heat exchanger 33 of the heat pump unit 30. When the water heated in this way is supplied to the heat exchanger 33, the temperature difference between the temperature of the supplied water and the set temperature is reduced, and the heating amount is reduced (that is, the efficiency of the heat pump unit 30 is reduced). )Resulting in.

そこで本実施形態においては、上記数１において、有効利用率αを乗算して貯湯可能熱量を算出することで、貯湯槽２０に蓄えられる水の温度（貯湯温度）を低減させ、貯湯槽２０に蓄えられる熱量を制限することとしている。このように、貯湯槽２０に蓄えられる熱量を制限することで、図４に示すような時刻ｔ２以降の入水温度の上昇が発生する前にヒートポンプユニット３０の運転を停止させ、当該ヒートポンプユニット３０の効率の低下を抑制することができる。 Therefore, in the present embodiment, the temperature of water stored in the hot water storage tank 20 (hot water storage temperature) is reduced by multiplying the effective utilization rate α and calculating the amount of heat that can be stored in the hot water tank 20 in the above formula 1, and The amount of heat that can be stored is limited. In this way, by limiting the amount of heat stored in the hot water tank 20, the operation of the heat pump unit 30 is stopped before the rise of the incoming water temperature after time t2 as shown in FIG. A decrease in efficiency can be suppressed.

なお、上述の如く貯湯槽２０に蓄えられる熱量を制限するために、有効利用率αは０＜α＜１００（％）の値に設定される。より具体的には、有効利用率αは、７５＜α＜９０（％）の値に設定されることが好ましい。有効利用率αを当該範囲内の値に設定することで、ヒートポンプユニット３０を比較的効率の良い状態で、比較的長時間運転させることができる。 In order to limit the amount of heat stored in the hot water tank 20 as described above, the effective utilization rate α is set to a value of 0 <α <100 (%). More specifically, the effective utilization rate α is preferably set to a value of 75 <α <90 (%). By setting the effective utilization rate α to a value within the range, the heat pump unit 30 can be operated for a relatively long time in a relatively efficient state.

制御装置５０は、給湯需要Ｑ_ｄａｙが貯湯可能熱量より大きいと判定した場合（ステップＳ１０２においてＹｅｓ）、ステップＳ１０３に移行する。
一方、制御装置５０は、給湯需要Ｑ_ｄａｙが貯湯可能熱量以下であると判定した場合（ステップＳ１０２においてＮｏ）、ステップＳ１０６に移行する。 When controller 50 determines that hot water supply demand Q _day is larger than the amount of heat that can be stored in hot water (Yes in step S102), control device 50 proceeds to step S103.
On the other hand, when determining that hot water supply demand Q _day is equal to or less than the amount of heat that can be stored in hot water (No in step S102), control device 50 proceeds to step S106.

ステップＳ１０３において、制御装置５０は、１日におけるヒートポンプユニット３０の運転回数Ｎの値を１つ増加させる。例えば、運転回数Ｎが初期値（すなわち、１）である場合には、制御装置５０は当該運転回数Ｎを２に変更する。 In step S103, the control device 50 increases the value of the operation frequency N of the heat pump unit 30 in one day by one. For example, when the operation number N is an initial value (that is, 1), the control device 50 changes the operation number N to 2.

ステップＳ１０２において給湯需要Ｑ_ｄａｙが貯湯可能熱量より大きいと判定された場合（ステップＳ１０２においてＹｅｓ）、このままでは貯湯槽２０に蓄えられる熱量（貯湯可能熱量）で１日の給湯需要Ｑ_ｄａｙを賄うことができないと予想される。この場合、制御装置５０は、ステップＳ１０３においてヒートポンプユニット３０の運転回数Ｎを増加させることで、貯湯可能熱量を増加させる（上記数１参照）。このように本実施形態においては、運転回数Ｎを適宜増加させることで、給湯需要Ｑ_ｄａｙを賄うことができるように貯湯可能熱量の増加を図っている。 Step If hot water demand _{Q day} is determined to be greater than the hot-water heat quantity in S102 (Yes in step S102), that cover the hot water demand _{Q day} daily in this state in the amount of heat is stored in the hot water storage tank 20 (the hot-water heat quantity) Is not expected. In this case, the controller 50 increases the amount of heat that can be stored in hot water by increasing the number of operations N of the heat pump unit 30 in step S103 (see Equation 1 above). As described above, in this embodiment, by appropriately increasing the number of operations N, the amount of heat that can be stored in hot water is increased so that the hot water supply demand Q _day can be covered.

制御装置５０は、ステップＳ１０３の処理を行った後、ステップＳ１０４に移行する。 After performing the process of step S103, the control device 50 proceeds to step S104.

ステップＳ１０４において、制御装置５０は、ヒートポンプユニット３０の立ち上がりに伴う損失（効率の低下）が、貯湯槽２０の貯湯温度の低減による効果（効率の増加）よりも大きいか否かを判定する。以下、詳細に説明する。 In step S <b> 104, the control device 50 determines whether or not the loss (decrease in efficiency) associated with the rise of the heat pump unit 30 is greater than the effect (increase in efficiency) due to the reduction in the hot water storage temperature of the hot water tank 20. Details will be described below.

ヒートポンプユニット３０は、立ち上がりの際（運転開始させる際）に一定の損失が発生する。当該損失は、ヒートポンプユニット３０を運転させるたびに発生するため、その合計（すなわち、ヒートポンプユニット３０の立ち上がりに伴う損失）は、ヒートポンプユニット３０の運転１回当たりの損失に運転回数Ｎを乗算することで算出することができる。 The heat pump unit 30 generates a certain loss when starting up (when starting operation). Since the loss occurs every time the heat pump unit 30 is operated, the total (that is, the loss associated with the rise of the heat pump unit 30) is obtained by multiplying the loss per operation of the heat pump unit 30 by the number N of operations. Can be calculated.

また、前述の如く、貯湯槽２０の貯湯温度（ひいては、貯湯可能熱量）を低減させることで、ヒートポンプユニット３０の効率の低下（図４に示す例では、時刻ｔ２以降における効率の低下）を抑制することができる。言い換えれば、貯湯槽２０の貯湯温度を低減させることで、ヒートポンプユニット３０の効率を向上させることができる。 Further, as described above, the reduction in the efficiency of the heat pump unit 30 (in the example shown in FIG. 4, the reduction in efficiency after time t2) is suppressed by reducing the hot water storage temperature of the hot water storage tank 20 (and hence the amount of heat that can be stored). can do. In other words, the efficiency of the heat pump unit 30 can be improved by reducing the hot water storage temperature of the hot water storage tank 20.

この両者、すなわちヒートポンプユニット３０の立ち上がりに伴う損失（効率の低下）と、貯湯槽２０の貯湯温度の低減による効果（効率の増加）とは、相反する関係にある。すなわち、貯湯温度を低減してヒートポンプユニット３０の効率の増加を図ろうとすると、貯湯可能熱量が低下するため、ヒートポンプユニット３０の運転回数Ｎを増加させる必要があり、ひいてはヒートポンプユニット３０の立ち上がりに伴う損失が増加することになる。 Both of these, that is, the loss accompanying the rise of the heat pump unit 30 (decrease in efficiency) and the effect (increase in efficiency) due to the reduction in the hot water storage temperature of the hot water tank 20 are in a conflicting relationship. That is, if the hot water storage temperature is reduced to increase the efficiency of the heat pump unit 30, the amount of heat that can be stored in the hot water decreases, so the number of operations N of the heat pump unit 30 needs to be increased, and as a result, the heat pump unit 30 rises. Loss will increase.

そこで本実施形態においては、制御装置５０は、ステップＳ１０４において、この両者、すなわちヒートポンプユニット３０の立ち上がりに伴う損失と、貯湯槽２０の貯湯温度（貯湯可能熱量）の低減による効果と、を比較している。これによって、ヒートポンプユニット３０の運転回数Ｎの低減と、貯湯温度（貯湯可能熱量）の低減のどちらを優先したほうが効率的であるかを判定することができる。 Therefore, in the present embodiment, in step S104, the control device 50 compares both of them, that is, the loss accompanying the rise of the heat pump unit 30, and the effect of reducing the hot water storage temperature (hot water storage heat amount) of the hot water storage tank 20. ing. This makes it possible to determine which of the reductions in the number of operations N of the heat pump unit 30 and the reduction in the hot water storage temperature (the amount of heat that can be stored) is more efficient.

制御装置５０は、ヒートポンプユニット３０の立ち上がりに伴う損失（効率の低下）が、貯湯槽２０の貯湯温度の低減による効果（効率の増加）よりも大きいと判定した場合（ステップＳ１０４でＹｅｓ）、ステップＳ１０５に移行する。
一方、制御装置５０は、ヒートポンプユニット３０の立ち上がりに伴う損失（効率の低下）が、貯湯槽２０の貯湯温度の低減による効果（効率の増加）以下であると判定した場合（ステップＳ１０４でＮｏ）、再度ステップＳ１０２に移行する。 If control device 50 determines that the loss (decrease in efficiency) associated with the start-up of heat pump unit 30 is greater than the effect (increase in efficiency) due to the decrease in hot water storage temperature of hot water tank 20 (Yes in step S104), step The process proceeds to S105.
On the other hand, the control device 50 determines that the loss (decrease in efficiency) associated with the rise of the heat pump unit 30 is equal to or less than the effect (increase in efficiency) due to the decrease in the hot water storage temperature of the hot water tank 20 (No in step S104). Then, the process proceeds to step S102 again.

ステップＳ１０５において、制御装置５０は、設定温度Ｔ_ｔａｎｋを１段階上昇させると共に、ヒートポンプユニット３０の運転回数Ｎを１とする（１回に戻す）。 In step S105, the control device 50 raises the set temperature T _tank by one step and sets the number of operations N of the heat pump unit 30 to 1 (returns to 1).

このように、ヒートポンプユニット３０の立ち上がりに伴う損失が、貯湯槽２０の貯湯温度の低減による効果よりも大きい場合（ステップＳ１０４でＹｅｓ）には、運転回数Ｎを増加させるよりも設定温度Ｔ_ｔａｎｋを上昇させるほうが効率的（経済的）であるため、制御装置５０は設定温度Ｔ_ｔａｎｋを１段階上昇させる。この際、制御装置５０は、設定温度Ｔ_ｔａｎｋを所定の値β（例えば、５℃）だけ上昇させる。また制御装置５０は、ヒートポンプユニット３０の運転回数Ｎを１回に戻す（リセットする）。 Thus, when the loss accompanying the rise of the heat pump unit 30 is greater than the effect due to the reduction of the hot water storage temperature of the hot water storage tank 20 (Yes in step S104), the set temperature T _tank is set to be higher than increasing the number of operations N. Since it is more efficient (economic) to raise the temperature, the control device 50 raises the set temperature T _tank by one step. At this time, the control device 50 increases the set temperature T _tank by a predetermined value β (for example, 5 ° C.). Moreover, the control apparatus 50 returns the operation frequency N of the heat pump unit 30 to 1 time (reset).

制御装置５０は、ステップＳ１０５の処理を行った後、再度ステップＳ１０２に移行する。すなわち、制御装置５０は、ステップＳ１０５において設定温度Ｔ_ｔａｎｋを上昇させると共に運転回数Ｎをリセットした状態で、再度運転回数Ｎ及び設定温度Ｔ_ｔａｎｋを決定するための処理（ステップＳ１０２からステップＳ１０５まで）を行う。 After performing the process of step S105, the control device 50 proceeds to step S102 again. That is, the control device 50 increases the set temperature T _tank in step S105 and resets the operation number N, and again determines the operation number N and the set temperature T _tank (from step S102 to step S105). I do.

なお、制御装置５０は、ステップＳ１０４において、ヒートポンプユニット３０の立ち上がりに伴う損失が、貯湯槽２０の貯湯温度の低減による効果（効率の増加）以下であると判定した場合（ステップＳ１０４でＮｏ）、当該設定温度Ｔ_ｔａｎｋのまま、再度運転回数Ｎ及び設定温度Ｔ_ｔａｎｋを決定するための処理（ステップＳ１０２からステップＳ１０５まで）を行う。 In addition, when it determines with the loss accompanying the starting of the heat pump unit 30 being less than the effect (increase in efficiency) by the reduction | decrease in the hot water storage temperature of the hot water storage tank 20 in step S104 (No in step S104), the control apparatus 50 is. The process (from step S102 to step S105) for determining the operation number N and the set temperature T _tank is performed again while the set temperature T _tank remains unchanged.

上述のようなステップＳ１０２からステップＳ１０５までの処理を適宜繰り返すことで、ヒートポンプユニット３０を効率的に運転させることが可能な設定温度Ｔ_ｔａｎｋ及び運転回数Ｎを決定することができる。制御装置５０は、当該設定温度Ｔ_ｔａｎｋ及び運転回数Ｎを決定することができた場合（すなわち、ステップＳ１０２でＮｏの場合）、ステップＳ１０６に移行することになる。 By appropriately repeating the processes from step S102 to step S105 as described above, it is possible to determine the set temperature T _tank and the number of operations N that allow the heat pump unit 30 to be operated efficiently. When the control device 50 can determine the set temperature T _tank and the number of operations N (that is, No in step S102), the control device 50 proceeds to step S106.

ステップＳ１０６において、制御装置５０は、ヒートポンプユニット３０の１回目の運転において製造する熱量Ｑ１を決定する。当該熱量Ｑ１は、以下の数２を用いて算出される。
Ｑ１＝ｍｉｎ（Ｑ_ｄａｙ，Ｃ×（Ｔ_ｔａｎｋ−Ｔ_{ｗａｔｅｒ}）×Ｖ_ｔａｎｋ×α （数２） In step S106, the control device 50 determines the amount of heat Q1 to be produced in the first operation of the heat pump unit 30. The amount of heat Q1 is calculated using the following formula 2.
Q1 = min ( _Qday , C × (T _tank −T _water ) × V _tank × α ( _Equation 2)

上記数２で示したように、制御装置５０は、給湯需要Ｑ_ｄａｙと、ヒートポンプユニット３０の１回の運転で貯湯槽２０に蓄えることが可能な熱量（Ｃ×（Ｔ_ｔａｎｋ−Ｔ_{ｗａｔｅｒ}）×Ｖ_ｔａｎｋ×α）のうち、小さいほうの熱量を、熱量Ｑ１として決定する。 As shown in the above equation 2, the control device 50 has the hot water supply demand Q _day and the amount of heat that can be stored in the hot water storage tank 20 by one operation of the heat pump unit 30 (C × (T _tank −T _water ) × Of V _tank × α), the smaller amount of heat is determined as the amount of heat Q1.

制御装置５０は、ステップＳ１０６の処理を行った後、ステップＳ１０７に移行する。 After performing the process of step S106, the control device 50 proceeds to step S107.

ステップＳ１０７において、制御装置５０は、ヒートポンプユニット３０の１回目の運転の開始時間（開始時刻）ｔ_{ｓｔａｒｔ}を決定する。 In step S107, the control device 50 determines the _start time (start time) t _start of the first operation of the heat pump unit 30.

ここで、ヒートポンプユニット３０の１回目の運転の終了時間（終了時刻）ｔ_ｅｎｄは、予め定められている。具体的には、当該終了時間ｔ_ｅｎｄは、ヒートポンプユニット３０を比較的外気温の高い昼間に運転させることができるような時間（例えば、１６時）に設定されている。このように、ヒートポンプユニット３０を昼間に運転させることで、ヒートポンプユニット３０の効率であるＣＯＰの向上を図ることができる。 Here, the end time (end time) t _end of the first operation of the heat pump unit 30 is determined in advance. Specifically, the end time t _end is set to a time (for example, 16:00) that allows the heat pump unit 30 to be operated in the daytime when the outside air temperature is relatively high. Thus, by operating the heat pump unit 30 during the daytime, it is possible to improve the COP that is the efficiency of the heat pump unit 30.

なお、本実施形態において、昼間とは日射によって比較的外気温が高くなる時間帯を意味しており、具体的には日の出から日の入りまでを意味している。 In the present embodiment, daytime means a time zone in which the outside air temperature becomes relatively high due to solar radiation, and specifically means from sunrise to sunset.

制御装置５０は、上記終了時間ｔ_ｅｎｄから逆算して、当該終了時間ｔ_ｅｎｄに熱量Ｑ１の製造が完了できるように、ヒートポンプユニット３０の１回目の運転の開始時間ｔ_{ｓｔａｒｔ}を決定する。具体的には、当該開始時間ｔ_{ｓｔａｒｔ}は、以下の数３を用いて算出される。
ｔ_{ｓｔａｒｔ}＝ｔ_ｅｎｄ−Ｑ１／Ｈ_ＨＰ（数３） The controller 50 calculates the start time t _start of the first operation of the heat pump unit 30 so that the manufacture of the heat quantity Q1 can be completed at the end time t _end by calculating backward from the end time t _end . Specifically, the start time t _start is calculated using the following formula 3.
t _start = t _end −Q1 / H _HP (Equation 3)

ここで、Ｈ_ＨＰは、ヒートポンプユニット３０が貯湯槽２０内の水を温める能力（加熱能力）であり、より具体的には、ヒートポンプユニット３０が単位時間（１時間）あたりに貯湯槽２０に蓄えることができる熱量である。 Here, H _HP is the ability of the heat pump unit 30 to heat the water in the hot water tank 20 (heating ability), and more specifically, the heat pump unit 30 stores in the hot water tank 20 per unit time (1 hour). The amount of heat that can be.

制御装置５０は、ステップＳ１０７の処理を行った後、ステップＳ１０８に移行する。 After performing the process of step S107, the control device 50 proceeds to step S108.

ステップＳ１０８において、制御装置５０は、運転回数Ｎ（ステップＳ１０２からステップＳ１０５までの処理によって決定された運転回数Ｎ）が１より大きいか否かを判定する。 In step S108, the control device 50 determines whether or not the number N of operations (the number N of operations determined by the processing from step S102 to step S105) is greater than one.

制御装置５０は、運転回数Ｎが１より大きい（すなわち、２以上である）と判定した場合（ステップＳ１０８においてＹｅｓ）、ステップＳ１０９に移行する。
一方、制御装置５０は、運転回数Ｎが１であると判定した場合（ステップＳ１０８においてＮｏ）、図３に示す処理を終了する。 If control device 50 determines that operation frequency N is greater than 1 (that is, 2 or more) (Yes in step S108), control device 50 proceeds to step S109.
On the other hand, when it is determined that the number of times of operation N is 1 (No in step S108), control device 50 ends the process shown in FIG.

ステップＳ１０９において、制御装置５０は、ヒートポンプユニット３０の２回目以降の運転において製造する熱量Ｑｎを決定する。当該熱量Ｑｎは、以下の数４を用いて算出される。
Ｑｎ＝（Ｑ_ｄａｙ−Ｑ１）／（Ｎ−１）（数４） In step S109, the control device 50 determines the amount of heat Qn to be produced in the second and subsequent operations of the heat pump unit 30. The heat quantity Qn is calculated using the following equation (4).
Qn = (Q _day −Q1) / (N−1) (Equation 4)

上記数４で示したように、制御装置５０は、１回目の運転で製造しきれなかった熱量（Ｑ_ｄａｙ−Ｑ１）を残りの運転回数（Ｎ−１）で等分して、２回目以降の運転において１回当たりに製造する熱量Ｑｎを決定する。 As shown in the above equation 4, the control device 50 equally divides the amount of heat (Q _day -Q1) that could not be manufactured in the first operation by the remaining number of operations (N-1) and subsequent times. The amount of heat Qn to be produced at one time in the operation is determined.

制御装置５０は、ステップＳ１０９の処理を行った後、図３に示す処理を終了する。 After performing the process of step S109, the control device 50 ends the process shown in FIG.

以上のように、制御装置５０は、ステップＳ１０２からステップＳ１０５までの処理によって、ヒートポンプユニット３０の運転回数Ｎ及び設定温度Ｔ_ｔａｎｋを決定する。また制御装置５０は、決定した運転回数Ｎ及び設定温度Ｔ_ｔａｎｋに基づいて、ステップＳ１０６からステップＳ１０９までの処理によって、ヒートポンプユニット３０の１回目の運転において製造する熱量Ｑ１、ヒートポンプユニット３０の１回目の運転の開始時間ｔ_{ｓｔａｒｔ}、及びヒートポンプユニット３０の２回目以降の運転において製造する熱量Ｑｎをそれぞれ決定する。 As described above, the control device 50 determines the operation frequency N and the set temperature T _tank of the heat pump unit 30 through the processing from step S102 to step S105. In addition, the control device 50 performs the process from step S106 to step S109 based on the determined number of operations N and the set temperature T _tank , the amount of heat Q1 produced in the first operation of the heat pump unit 30, and the first time of the heat pump unit 30. The start time t _start of the operation and the amount of heat Qn to be produced in the second and subsequent operations of the heat pump unit 30 are respectively determined.

なお、上述の如く、制御装置５０は、ヒートポンプユニット３０の１回目の運転の開始時間ｔ_{ｓｔａｒｔ}は決定するが、２回目以降の運転の開始時間は特に決定していない。ヒートポンプユニット３０の２回目以降の運転は、前回のヒートポンプユニット３０の運転により貯湯槽２０に蓄えられた熱量が、熱量Ｑｎ（２回目以降の運転で製造される熱量）だけ消費された時点で開始される。例えば、ヒートポンプユニット３０の１回目の運転によって熱量Ｑ１が製造された（貯湯槽２０に熱量Ｑ１だけ蓄えられた）場合、制御装置５０は、当該貯湯槽２０に蓄えられた熱量が消費され、Ｑ１−Ｑｎまで減少した時点でヒートポンプユニット３０の２回目の運転を開始する。 As described above, the control device 50 determines the _start time t _start of the first operation of the heat pump unit 30, but does not particularly determine the start time of the second and subsequent operations. The second and subsequent operations of the heat pump unit 30 are started when the amount of heat stored in the hot water tank 20 by the previous operation of the heat pump unit 30 is consumed by the amount of heat Qn (the amount of heat produced in the second and subsequent operations). Is done. For example, when the heat quantity Q1 is manufactured by the first operation of the heat pump unit 30 (only the heat quantity Q1 is stored in the hot water tank 20), the control device 50 consumes the heat quantity stored in the hot water tank 20, and Q1 When it decreases to -Qn, the second operation of the heat pump unit 30 is started.

以下では、図５を用いて、上述の如く決定された運転パターンに基づいて、実際に制御装置５０がヒートポンプユニット３０の運転を制御する様子の一例を説明する。 Hereinafter, an example of how the control device 50 actually controls the operation of the heat pump unit 30 based on the operation pattern determined as described above will be described with reference to FIG. 5.

なお、図５に示す一例では、図３の処理（ヒートポンプユニット３０の運転パターンの決定方法）によって、ヒートポンプユニット３０の運転回数Ｎが２回に決定されているものとする。また、ヒートポンプユニット３０の１回目の運転の終了時間（終了時刻）ｔ_ｅｎｄは、予め１６時に設定されているものとする。また、有効利用率αは、予め８０％に設定されているものとする。 In the example illustrated in FIG. 5, it is assumed that the operation frequency N of the heat pump unit 30 is determined to be two by the process of FIG. 3 (method for determining the operation pattern of the heat pump unit 30). The end time (end time) t _end of the first operation of the heat pump unit 30 is assumed to be set at 16:00 in advance. Further, it is assumed that the effective utilization rate α is set to 80% in advance.

また図５には、所定の時刻において貯湯槽２０に蓄えられている熱量を模式図（斜線）で示している。当該模式図には、設定温度Ｔ_ｔａｎｋで貯湯槽２０に蓄えることが可能な最大熱量に対して、実際に蓄えられている熱量の割合（％）を数値で示している。 FIG. 5 is a schematic diagram (shaded line) showing the amount of heat stored in the hot water tank 20 at a predetermined time. In the schematic diagram, the ratio (%) of the amount of heat actually stored with respect to the maximum amount of heat that can be stored in the hot water tank 20 at the set temperature T _tank is indicated by a numerical value.

図５に示すように、貯湯槽２０には、予め所定の熱量（２０％）が蓄えられている（図５の０時参照）。これは、急な給湯需要が発生した場合に備えて、最低限の熱量（湯量）を蓄えておくためである。図５には２０％の熱量を蓄えている例を示しているが、例えば湯張り１回分の熱量等を蓄えておいてもよい。 As shown in FIG. 5, a predetermined amount of heat (20%) is stored in advance in the hot water tank 20 (see 0 o'clock in FIG. 5). This is because a minimum amount of heat (hot water) is stored in preparation for a sudden hot water supply demand. Although FIG. 5 shows an example in which 20% of the heat amount is stored, for example, the heat amount for one hot water filling may be stored.

終了時間（終了時刻）ｔ_ｅｎｄから逆算された開始時間（開始時刻）ｔ_{ｓｔａｒｔ}になると、制御装置５０はヒートポンプユニット３０の１回目の運転を開始する。図５には、開始時間ｔ_{ｓｔａｒｔ}として１２時が設定された例を示している。ヒートポンプユニット３０の１回目の運転により、１６時の時点で、貯湯槽２０には熱量Ｑ１（上記数２参照）が蓄えられる。当該熱量Ｑ１は、具体的には、最大熱量に有効利用率α（すなわち、８０％）を乗じた値となる。 When the start time (start time) t _start calculated backward from the end time (end time) t _end is reached, the control device 50 starts the first operation of the heat pump unit 30. FIG. 5 shows an example in which 12 o'clock is set as the start time t _start . By the first operation of the heat pump unit 30, the amount of heat Q <b> 1 (see Equation 2 above) is stored in the hot water storage tank 20 at 16:00. Specifically, the heat quantity Q1 is a value obtained by multiplying the maximum heat quantity by the effective utilization rate α (ie, 80%).

その後、給湯需要によって貯湯槽２０に蓄えられた熱量が消費され、当該貯湯槽２０の熱量が、熱量Ｑｎ（上記数４参照）だけ消費されると、制御装置５０はヒートポンプユニット３０の２回目の運転を開始する。図５には、熱量Ｑｎが消費され、２１時の時点で貯湯槽２０の熱量が最大熱量の３０％まで減少した例を示している。また図５には、２１時に当該２回目の運転が開始する様子を示している。 Thereafter, when the amount of heat stored in the hot water storage tank 20 is consumed due to demand for hot water supply, and the amount of heat in the hot water storage tank 20 is consumed by the amount of heat Qn (see Equation 4 above), the control device 50 performs the second time of the heat pump unit 30. Start driving. FIG. 5 shows an example in which the amount of heat Qn is consumed and the amount of heat in the hot water tank 20 is reduced to 30% of the maximum amount of heat at 21:00. FIG. 5 shows a state in which the second operation starts at 21:00.

なお、消費された熱量は、例えば上部温度センサ５１及び下部温度センサ５２の検出結果や、給湯機構４０を介して貯湯槽２０から取り出された水（湯）の量から算出することができる。 The amount of heat consumed can be calculated from the detection results of the upper temperature sensor 51 and the lower temperature sensor 52 and the amount of water (hot water) taken out from the hot water storage tank 20 via the hot water supply mechanism 40, for example.

このように給湯システム１（制御装置５０）は、設定温度Ｔ_ｔａｎｋで貯湯槽２０に蓄えることが可能な熱量（設定貯湯熱量）に対して制限を加えた熱量、すなわち設定貯湯熱量よりも小さい制限貯湯熱量（熱量Ｑ１又は熱量Ｑｎ）だけを当該貯湯槽２０に蓄えるように、ヒートポンプユニット３０の動作を制御する。このような動作（制限湯沸し動作）によって、貯湯槽２０に蓄えられる熱量（すなわち、水の温度）を制限することで、当該貯湯槽２０の貯湯損失を抑制している。これによって、年間給湯保温効率の向上を図ることができる。また、電力の料金プランによっては、給湯システム１のランニングコストの低減を図ることができる場合がある。 As described above, the hot water supply system 1 (the control device 50) is configured to limit the amount of heat (set amount of stored hot water) that can be stored in the hot water storage tank 20 at the set temperature T _tank , that is, a limit smaller than the set amount of stored hot water. The operation of the heat pump unit 30 is controlled so that only the amount of stored hot water (the amount of heat Q1 or the amount of heat Qn) is stored in the hot water storage tank 20. By such an operation (restricted hot water boiling operation), the amount of heat stored in the hot water storage tank 20 (that is, the temperature of water) is limited, thereby suppressing hot water storage loss in the hot water storage tank 20. As a result, the annual hot water supply and heat insulation efficiency can be improved. Moreover, depending on the electric power charge plan, the running cost of the hot water supply system 1 may be reduced.

以上の如く、本実施形態に係る給湯システム１は、
内部に水（熱媒体）が貯溜される貯湯槽２０（蓄熱槽）と、
発生させた熱を用いて前記貯湯槽２０に貯溜される水を温めることで、前記貯湯槽２０に設定貯湯熱量（Ｃ×（Ｔ_ｔａｎｋ−Ｔ_{ｗａｔｅｒ}）×Ｖ_ｔａｎｋ）を蓄えることが可能なヒートポンプユニット３０と、
前記貯湯槽２０に、前記設定貯湯熱量よりも小さい制限貯湯熱量だけ蓄える制限湯沸し動作を行うように、前記ヒートポンプユニット３０の動作を制御する（図５参照）制御装置５０と、
を具備するものである。
このように構成することにより、昼夜問わず、効率的にヒートポンプユニット３０を運転させることができる。すなわち、貯湯槽２０に、設定貯湯熱量よりも小さい制限貯湯熱量だけ蓄えるようにヒートポンプユニット３０の動作を制御することで、当該ヒートポンプユニット３０の運転を深夜の時間帯に限らなくても、貯湯損失の抑制、年間給湯保温効率の向上及びランニングコストの低減等を図ることができる。 As described above, the hot water supply system 1 according to the present embodiment is
A hot water tank 20 (heat storage tank) in which water (heat medium) is stored,
A heat pump capable of storing a set amount of stored hot water (C × (T _tank −T _water ) × V _tank ) in the hot water storage tank 20 by warming _water stored in the hot water storage tank 20 using the generated heat. Unit 30;
A control device 50 for controlling the operation of the heat pump unit 30 so as to perform a limited hot water boiling operation in which the hot water storage tank 20 stores only a limited hot water heat amount smaller than the set hot water storage heat amount (see FIG. 5);
It comprises.
By configuring in this way, the heat pump unit 30 can be efficiently operated regardless of day or night. That is, by controlling the operation of the heat pump unit 30 so that the hot water storage tank 20 stores only a limited amount of stored hot water that is smaller than the set amount of stored hot water, even if the operation of the heat pump unit 30 is not limited to a midnight time zone, Suppression, improvement of the efficiency of hot water supply and warming of the year, reduction of running costs, and the like.

また、前記制御装置５０は、
１日当たりに必要とされる熱量である必要給湯需要（給湯需要Ｑ_ｄａｙ）を予測し、
前記制限貯湯熱量が前記必要給湯需要未満である場合（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、前記ヒートポンプユニットに前記制限湯沸し動作を１日あたり複数回実行させる（ステップＳ１０３）ものである。
このように構成することにより、貯湯槽２０に蓄えられる熱量を制限しながらも、１日当たりに必要とされる熱量（必要給湯需要）を賄うことができる。 The control device 50 includes:
Predict the required hot water supply demand (hot water supply demand Q _day ), which is the amount of heat required per _day ,
When the limited hot water storage heat amount is less than the required hot water supply demand (Yes in step S102), the heat pump unit is caused to perform the limited hot water boiling operation a plurality of times per day (step S103).
By comprising in this way, the amount of heat required per day (necessary hot water supply demand) can be covered while restricting the amount of heat stored in the hot water storage tank 20.

また、前記制御装置５０は、
複数回の前記制限湯沸し動作を実行することによる効率の低下が、前記制限湯沸し動作において前記貯湯槽２０に前記制限貯湯熱量だけ蓄えることによる効率の増加よりも大きい場合（ステップＳ１０４でＹｅｓ）、前記制限貯湯熱量の値を増加させる（ステップＳ１０５）ものである。
このように構成することにより、より効率的にヒートポンプユニット３０を運転させることができる。すなわち、貯湯槽２０に蓄えられる熱量を制限しながらも、効率を考慮して適宜当該熱量を増加させることができる。 The control device 50 includes:
If the decrease in efficiency due to performing the limited hot water boiling operation is larger than the increase in efficiency due to storing only the limited hot water storage amount in the hot water storage tank 20 in the limited hot water operation (Yes in step S104), The value of the limited hot water storage amount is increased (step S105).
By comprising in this way, the heat pump unit 30 can be operated more efficiently. That is, while limiting the amount of heat stored in the hot water tank 20, the amount of heat can be appropriately increased in consideration of efficiency.

また、前記制御装置５０は、
複数回の前記制限湯沸し動作のうち最初の前記制限湯沸し動作を、昼間の時間帯に行う（ステップＳ１０７）ものである。
このように構成することにより、より効率的にヒートポンプユニット３０を運転させることができる。すなわち、昼間にヒートポンプユニット３０の運転を行うことで、貯湯損失の低下を効果的に抑制することができる。 The control device 50 includes:
The first limited hot water heating operation among a plurality of the limited hot water heating operations is performed in the daytime time zone (step S107).
By comprising in this way, the heat pump unit 30 can be operated more efficiently. That is, by operating the heat pump unit 30 during the daytime, it is possible to effectively suppress a decrease in hot water storage loss.

また、前記制御装置５０は、
複数回の前記制限湯沸し動作のうち最初の前記制限湯沸し動作において、前記給湯需要Ｑ_ｄａｙ又は前記制限貯湯熱量のうち、少ない方の熱量だけ前記貯湯槽２０に蓄える（ステップＳ１０６）ものである。
このように構成することにより、より効率的にヒートポンプユニット３０を運転させることができる。すなわち、必要最低限の熱量だけを貯湯槽２０に蓄えることで、ヒートポンプユニット３０を効率的に運転させることができる。 The control device 50 includes:
In the first limited hot water heating operation among the limited hot water heating operations, a smaller amount of heat is stored in the hot water storage tank 20 among the hot water supply demand Q _day or the limited hot water storage amount (step S106).
By comprising in this way, the heat pump unit 30 can be operated more efficiently. That is, the heat pump unit 30 can be efficiently operated by storing only the minimum necessary amount of heat in the hot water tank 20.

なお、本実施形態に係る貯湯槽２０は、本発明の蓄熱槽の実施の一形態である。 In addition, the hot water storage tank 20 which concerns on this embodiment is one Embodiment of the heat storage tank of this invention.

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said structure, A various change is possible within the range of the invention described in the claim.

例えば、本実施形態においては、熱媒体として水を用いるものとしたが、熱媒体は任意に選択することが可能である。 For example, in the present embodiment, water is used as the heat medium, but the heat medium can be arbitrarily selected.

また、本実施形態においては、ヒートポンプユニット３０は電力を消費して運転されるものとしたが、例えばガスや石油等のその他のエネルギーを消費して運転する構成とすることも可能である。 In the present embodiment, the heat pump unit 30 is operated while consuming electric power, but may be configured to operate while consuming other energy such as gas or oil.

また、給湯需要を予測する方法は限定するものではなく、任意の方法で予測することが可能である。 Moreover, the method of predicting hot water supply demand is not limited, and can be predicted by an arbitrary method.

また、本実施形態においては、ステップＳ１０９において、ヒートポンプユニット３０の２回目以降の運転において製造する熱量Ｑｎは、１回目の運転で製造しきれなかった熱量を残りの運転回数で等分して決定するものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、２回目以降の熱量Ｑｎは任意の方法で決定することが可能である。例えば、２回目以降も１回目と同じ熱量（最大熱量に有効利用率αを乗じた値）だけ製造することも可能である。 In the present embodiment, in step S109, the amount of heat Qn to be produced in the second and subsequent operations of the heat pump unit 30 is determined by equally dividing the amount of heat that could not be produced in the first operation by the remaining number of operations. However, the present invention is not limited to this, and the second and subsequent heat quantities Qn can be determined by any method. For example, the second and subsequent times can be manufactured by the same amount of heat as the first time (a value obtained by multiplying the maximum heat amount by the effective utilization rate α).

１給湯システム
２０貯湯槽
３０ヒートポンプユニット
４０給湯機構
５０制御装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hot water supply system 20 Hot water storage tank 30 Heat pump unit 40 Hot water supply mechanism 50 Control apparatus

Claims

A heat storage tank in which a heat medium is stored;
A heat pump unit capable of storing a set amount of stored hot water in the heat storage tank by warming a heat medium stored in the heat storage tank using the generated heat; and
A control device for controlling the operation of the heat pump unit so as to perform a limited hot water boiling operation for storing only a limited hot water heat amount smaller than the set hot water storage heat amount in the heat storage tank;
A hot water supply system.

The control device includes:
Predicting the required hot water demand, which is the amount of heat required per day,
When the limited hot water storage amount is less than the required hot water supply demand, the heat pump unit is caused to perform the limited hot water boiling operation a plurality of times per day.
The hot water supply system according to claim 1.

The control device includes:
When the decrease in efficiency due to performing the limited hot water boiling operation is larger than the increase in efficiency due to storing only the limited hot water storage amount in the heat storage tank in the limited hot water operation, the value of the limited hot water storage amount is increased. Let
The hot water supply system according to claim 2.

The control device includes:
The first limited hot water operation among the plurality of limited hot water operations is performed in the daytime period.
The hot-water supply system of Claim 2 or Claim 3.

The control device includes:
In the first limited hot water heating operation among a plurality of the limited hot water heating operations, the heat storage tank stores only the lesser amount of heat among the required hot water supply demand or the limited hot water storage amount,
The hot water supply system according to any one of claims 2 to 4.