JP2020176805A - Heat pump water heater - Google Patents
Heat pump water heater Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020176805A JP2020176805A JP2019081237A JP2019081237A JP2020176805A JP 2020176805 A JP2020176805 A JP 2020176805A JP 2019081237 A JP2019081237 A JP 2019081237A JP 2019081237 A JP2019081237 A JP 2019081237A JP 2020176805 A JP2020176805 A JP 2020176805A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heating capacity
- hot water
- heat
- amount
- boiling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、ヒートポンプ給湯機に関する。 The present invention relates to a heat pump water heater.
下記特許文献1には、ヒートポンプ給湯機において、所定加熱能力を確保する下限側回転数と、最大回転数よりも所定量分低い上限側回転数との間で圧縮機を作動させると共に、貯湯タンク内の貯湯熱量が大きいほど、圧縮機の回転数を低い側に可変して圧縮機を作動させる技術が開示されている。
In
特許文献1の技術では、必要な熱量を沸き上げ運転によって生成するときの消費電力量が増加する可能性がある。このため、ヒートポンプ給湯機の利用者の電力料金が増加する可能性がある。
In the technique of
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、電力料金を抑制する上で有利になるヒートポンプ給湯機を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a heat pump water heater which is advantageous in suppressing electric power charges.
本発明に係るヒートポンプ給湯機は、水を加熱するヒートポンプサイクルを有し、加熱能力を変更可能な加熱手段と、貯湯タンクと、加熱手段により加熱された湯を貯湯タンクに貯める沸き上げ運転を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、沸き上げ運転の制御モードとして、加熱能力の値が異なる複数の運転モードを有し、加熱手段の消費電力に対する加熱能力の比は、エネルギー消費効率であり、複数の運転モードのうちで最小加熱能力となる最小加熱能力モードのエネルギー消費効率は、最小加熱能力よりも大きい定格加熱能力となる定格加熱能力モードのエネルギー消費効率以上であるものである。 The heat pump water heater according to the present invention has a heat pump cycle for heating water, and controls a heating means whose heating capacity can be changed, a hot water storage tank, and a boiling operation for storing hot water heated by the heating means in the hot water storage tank. The control means has a plurality of operation modes in which the value of the heating capacity is different as the control mode of the boiling operation, and the ratio of the heating capacity to the power consumption of the heating means is the energy consumption efficiency. The energy consumption efficiency of the minimum heating capacity mode, which is the minimum heating capacity among the plurality of operation modes, is equal to or higher than the energy consumption efficiency of the rated heating capacity mode, which is the rated heating capacity larger than the minimum heating capacity.
本発明によれば、電力料金を抑制する上で有利になるヒートポンプ給湯機を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a heat pump water heater that is advantageous in suppressing electric power charges.
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。本実施の形態では、湯の熱量は、例えば、水源から供給される水に等しい水温の水が持つ熱量に対する差として計算される。また、本実施の形態では、湯の熱量を記述する場合、原則として、所定の基準給湯温度の湯が持っている熱量に換算したときの湯量[L]を単位として湯の熱量を記述する。基準給湯温度の値は、例えば42℃でもよい。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. Common or corresponding elements in the drawings are designated by the same reference numerals to simplify or omit duplicate description. In the present embodiment, the calorific value of hot water is calculated as, for example, the difference with respect to the calorific value of water having a water temperature equal to that of water supplied from a water source. Further, in the present embodiment, when describing the calorific value of hot water, in principle, the calorific value of hot water is described in units of the hot water amount [L] when converted to the heat amount of hot water having a predetermined reference hot water supply temperature. The value of the reference hot water supply temperature may be, for example, 42 ° C.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1によるヒートポンプ給湯機を示す全体構成図である。図1に示すように、本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、水を加熱する加熱手段に相当するヒートポンプユニット100と、貯湯タンク11を有する貯湯ユニット200とを備えた貯湯式のヒートポンプ給湯機である。ヒートポンプユニット100及び貯湯ユニット200との間は、水が通る配管16a及び配管16kと、電気配線(図示省略)とを介して接続されている。本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、例えば家庭用のものでもよいし、施設等で用いられるものでもよい。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a heat pump water heater according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the heat pump water heater of the present embodiment is a hot water storage type heat pump water heater including a
ヒートポンプユニット100は、圧縮機1、水冷媒熱交換器2、膨張弁3及び空気熱交換器4等の機器を有しており、電力により作動する。これらの機器は、配管等により環状に接続され、圧縮機1により冷媒を循環させる冷媒回路101を構成している。冷媒回路101は、水を加熱するヒートポンプサイクルに相当する。水冷媒熱交換器2は、水と冷媒との間で熱を交換するもので、水の流入口及び流出口を有している。以下の説明では、ヒートポンプユニット100により加熱された湯を「加熱水」と呼ぶ場合がある。水冷媒熱交換器2は、流入口から流入した水を冷媒により加熱し、流出口から加熱水を流出させる。また、空気熱交換器4は、空気と冷媒との間で熱を交換する。ヒートポンプユニット100は、外気を空気熱交換器4へ送風するファン5をさらに備えている。なお、本開示において、単に「水」または「湯」と記載した場合には、低温の水から、高温の湯まで、あらゆる温度の液体の水が含まれうる。
The
貯湯ユニット200内には、貯湯タンク11のほか、循環ポンプ6a、追焚用ポンプ6b、切替弁7、切替弁8、切替弁9、及び混合弁10などが備えられている。循環ポンプ6aは、後述の貯湯回路201及び追焚回路202に水(加熱水を含む)を循環させ、水冷媒熱交換器2の流入口に向けて水を送る。循環ポンプ6aは、貯湯回路201及び追焚回路202の一部を構成している。追焚用ポンプ6bは、追焚熱交換器12に向けて、浴槽(図示省略)の水を送る。切替弁7は、例えば、Aポート、Bポート、Cポート、及びDポートの4つのポートを有する電磁駆動式の四方弁等により構成されている。切替弁7は、水冷媒熱交換器2の流出口から流出する加熱水の流路を、切替弁8と、貯湯タンク11の下部にある低温水戻し口11eとに切り替える切替機構を構成している。また、切替弁7は、貯湯タンク11の上部にある高温水取出口11aから流出した湯を低温水戻し口11eに戻す切替機構を構成している。
In addition to the hot water storage tank 11, the hot
切替弁8は、例えば、Eポート、Fポート、Gポート、及びHポートの4つのポートを有する電磁駆動式の四方弁等により構成されている。切替弁8は、Eポートから流入する水の流路を、貯湯タンク11の中間高さ部分にある追焚戻し口11cと、貯湯タンク11の上部にある高温水流出入口11bと、追焚熱交換器12とに切り替える切替機構を構成している。切替弁9は、例えば、Iポート、Jポート、及びKポートの3つのポートを有する電磁駆動式の三方弁等により構成されている。切替弁9は、貯湯タンク11の下部にある取水口11fから流出した水が循環ポンプ6aを通過して水冷媒熱交換器2へ流入する流路状態と、追焚熱交換器12から流出した水が循環ポンプ6aを通過して水冷媒熱交換器2へ流入する流路状態とを切り替える切替機構を構成している。
The
混合弁10は、Lポート、Mポート、及びNポートの3つのポートを有している。混合弁10は、貯湯タンク11の中間高さ部分にある中温水取出口11dから取り出される中温水と、水源に接続された給水端からの低温水とを混合または択一し、給湯混合部15へ流出させる。貯湯タンク11は、加熱水を貯留する。貯湯タンク11は、前述した高温水取出口11a、高温水流出入口11b、追焚戻し口11c、中温水取出口11d、低温水戻し口11e、及び取水口11fのほか、貯湯タンク11の下部に位置する給水口11gを備えている。給水口11gは、配管16pを介して給水端に接続されている。給水端から供給される低温水が配管16pを通って、貯湯タンク11内に流入する。
The
水冷媒熱交換器2の流出口は、配管16aを介して切替弁7のAポートに接続されている。切替弁7のBポートは、配管16bを介して切替弁8のEポートに接続されている。切替弁8のFポートは、配管16c及び配管16dを介して高温水取出口11aに接続されている。また、Fポートは、配管16c及び配管16eを介して追焚熱交換器12の一次側流入口に接続されている。追焚熱交換器12の1次側の流出口は、配管16fを介して切替弁9のJポートに接続されている。また、追焚熱交換器12の1次側の流出口は、配管16gを介して、中温水取出口11dと混合弁10のLポートとの間をつなぐ流路に接続されている。切替弁9のIポートは、配管16hを介して取水口11fに接続されている。切替弁9のKポートは、配管16jを介して循環ポンプ6aの吸込口に接続されている。循環ポンプ6aの吐出口は、配管16kを介して水冷媒熱交換器2の流入口に接続されている。また、循環ポンプ6aの吐出口は、配管16lを介して切替弁7のCポートに接続されている。切替弁7のDポートは、配管16mを介して低温水戻し口11eに接続されている。切替弁8のHポートは、配管16n及び配管16qを介して高温水流出入口11bに接続されている。切替弁8のGポートは、配管16oを介して追焚戻し口11cに接続されている。
The outlet of the water-
循環ポンプ6a、貯湯タンク11、配管16a,16b,16h,16j,16k,16n,16q、及び切替弁7,8,9は、水冷媒熱交換器2から流出する加熱水を貯湯タンク11内に貯湯する貯湯回路201を構成している。
The
循環ポンプ6a、追焚熱交換器12、配管16b,16d,16e,16f,16j,16l,16o、及び切替弁7,8,9は、追焚熱交換器12により負荷側の加熱対象水を加熱する追焚回路202を構成している。
The
追焚熱交換器12により加熱される加熱対象水は、前述した浴槽水に限定されるものではなく、例えば、床暖房用の循環水であってもよい。循環ポンプ6aは、必ずしも貯湯ユニット200に設置する必要はなく、ヒートポンプユニット100側に搭載してもよい。また、高温水流出入口11b、中温水取出口11d、配管16q、混合弁10、及び給湯混合部15は、貯湯タンク11から温水を取出して、浴槽あるいは給湯端に給湯する給湯回路203を構成している。
The water to be heated by the reheating
本実施の形態では、ヒートポンプユニット100の冷媒回路101による加熱能力の値を変更可能である。以下の説明では、ヒートポンプユニット100の冷媒回路101による加熱能力を単に「加熱能力」と呼ぶ場合がある。加熱能力は、ヒートポンプユニット100が時間当たりに水に与える熱量に相当する。加熱能力の単位は、例えばkW(キロワット)である。圧縮機1は、例えばインバータ制御式のDCブラシレスモータ等を備えた駆動装置(図示せず)により駆動される。この場合には、当該駆動装置により圧縮機1の回転数を調整することで、圧縮機1から吐出する冷媒の圧力及び温度を変化させたり、加熱能力の値を変更したりすることができる。ただし、本開示のヒートポンプ給湯機においては、そのような駆動装置を用いなくてもよく、例えば、ヒートポンプユニット100に複数台の圧縮機を搭載し、そのうちで稼動する圧縮機の台数を切り替えることで、吐出する冷媒の圧力及び温度、あるいは加熱能力の値を変更する構成としてもよい。
In the present embodiment, the value of the heating capacity of the
また、圧縮機1には、他の構造物を付加してもよい。そのような他の構造物としては、例えば、その吸込側に配置されて冷媒音を低減させるサクションマフラーのような容器と、圧縮機1の吐出側に流出した潤滑油を分離回収する油分離装置とが挙げられる。ヒートポンプユニット100の冷媒としては、例えば二酸化炭素、R410A、プロパン、プロピレンなどのように、高温出湯が可能な冷媒を用いるのが好ましいが、本開示のヒートポンプ給湯機においては、これらの冷媒に限定されるものではない。
Further, another structure may be added to the
次に、ヒートポンプ給湯機の制御系統について説明する。以下の説明では、水冷媒熱交換器2から流出する加熱水の温度を「沸き上げ温度」と呼ぶ。ヒートポンプユニット100は、水冷媒熱交換器2に流入する水の温度を検出する入水温度センサ13aと、沸き上げ温度を検出する沸き上げ温度センサ13bと、ヒートポンプユニット100の周囲の外気温度を検出する外気温度センサ13cとを備えている。沸き上げ温度センサ13bは、水冷媒熱交換器2の流出口の近傍に配置されている。また、冷媒回路101は、圧縮機1から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ13dと、圧縮機1に吸込まれる冷媒の温度を検出する吸込温度センサ13eと、空気熱交換器4の入口もしくは中間部となる位置で冷媒の温度を検出する蒸発温度センサ13fとを備えている。貯湯ユニット200には、複数の貯湯温度センサ13g,13h,13i,13jが設けられている。貯湯温度センサ13g,13h,13i,13jは、互いに異なる高さの位置において貯湯タンク11に設置され、それぞれの設置場所で貯湯タンク11内の水温を検出する。
Next, the control system of the heat pump water heater will be described. In the following description, the temperature of the heated water flowing out of the water
本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプユニット100に搭載された制御装置14と、貯湯ユニット200に搭載された制御装置50を備えている。制御装置14及び制御装置50のそれぞれは、メモリ及びプロセッサを有するマイクロコンピュータ等を備えている。制御装置14と制御装置50とは、双方向に通信可能に接続されている。本実施の形態では、制御装置14と制御装置50とが連携してヒートポンプ給湯機の動作を制御する。制御装置14及び制御装置50は、ヒートポンプユニット100により加熱された湯すなわち加熱水を貯湯タンク11に流入させる沸き上げ運転を制御する制御手段に相当している。
The heat pump water heater of the present embodiment includes a
以下では、説明の便宜上、制御装置14及び制御装置50を総称して単に「制御装置50」と呼ぶ。すなわち、以下の説明では、制御装置50が処理を実行するものとして記載するが、いずれの処理についても、制御装置14が単独で実行してもよいし、制御装置50が単独で実行してもよいし、制御装置14と制御装置50とが連携して実行してもよい。また、制御装置14及び制御装置50に代えて例えばリモコン51が処理を実行してもよい。その場合にはリモコン51が制御手段に相当する。また、本開示におけるヒートポンプ給湯機の制御手段は、本実施の形態のように複数の制御装置が連携する構成に限らず、単一の制御装置によって構成されるものでもよい。
Hereinafter, for convenience of description, the
制御装置50と、リモコン51との間は、有線通信または無線通信により、双方向に通信可能である。制御装置50とリモコン51とがネットワークを介して通信可能でもよい。リモコン51は、ユーザーインターフェースの例である。リモコン51は、情報を表示する表示部51aと、使用者が操作する操作部51bとを有する。リモコン51は、表示部51a及び操作部51bの両方の機能を有するタッチスクリーンを備えてもよい。使用者等の人間は、リモコン51を操作することで、ヒートポンプ給湯機を遠隔操作したり、各種の設定などを行ったりすることが可能である。表示部51aは、使用者等の人間に情報を報知する報知手段としての機能を有する。本実施の形態におけるリモコン51は、表示部51aを報知手段として備えるが、変形例として、例えば音声案内装置のような他の報知手段を備えてもよい。リモコン51は、例えば台所、リビング、浴室などの壁に設置されたものでもよい。または、例えばスマートフォンのような携帯情報端末がリモコン51のようなユーザーインターフェースとしての機能を有するように構成してもよい。複数のリモコン51が制御装置50に対して通信可能でもよい。
The
制御装置50には、ヒートポンプ給湯機が備える各種のセンサの出力と、リモコン51に対する使用者の操作内容の情報などが入力される。制御装置50は、これらの入力情報に基づいてヒートポンプユニット100及び貯湯ユニット200の動作をそれぞれ制御する。例えば、制御装置50は、圧縮機1、循環ポンプ6a、及び追焚用ポンプ6bの運転状態と、膨張弁3の開度と、切替弁7、切替弁8、切替弁9、及び混合弁10の流路方向あるいは切替位置等を制御する。また、制御装置50は、後述のように、沸き上げ運転、追焚運転等を実行する。制御装置50は、沸き上げ運転中に、沸き上げ温度の制御と、冷媒回路101の加熱能力の制御とを実行する。
The output of various sensors included in the heat pump water heater and information on the operation contents of the user with respect to the
制御装置50は、外部機器(図示省略)とさらに通信可能に接続されていてもよい。当該外部機器は、例えばHEMS(ホームエネルギーマネジメントシステム)コントローラでもよい。
The
本実施の形態において、深夜時間帯は、他の時間帯に比べて電気料金単価が割安な時間帯である。深夜時間帯は、例えば、23時から翌朝7時までの時間帯である。昼間時間帯は、深夜時間帯以外の時間帯である。昼間時間帯は、例えば、7時から23時までの時間帯である。この昼間時間帯は、深夜時間帯に比べて電気料金単価が割高な時間帯となる。ただし、深夜時間帯及び昼間時間帯は、本実施の形態での例に限定されるものではなく、それらの開始時刻及び終了時刻は、電力供給事業者との契約などに応じて変化し得るものである。制御装置50は、深夜時間帯及び昼間時間帯の開始時刻及び終了時刻の情報を記憶している。制御装置50は、タイマー機能を有しており、現在の時刻が深夜時間帯にあるか昼間時間帯にあるかを判別できる。また、制御装置50は、リモコン51または外部機器から、深夜時間帯及び昼間時間帯の開始時刻及び終了時刻の情報を取得してもよい。
In the present embodiment, the midnight time zone is a time zone in which the unit price of electricity is cheaper than that of other time zones. The midnight time zone is, for example, a time zone from 23:00 to 7:00 the next morning. The daytime time zone is a time zone other than the midnight time zone. The daytime time zone is, for example, a time zone from 7:00 to 23:00. This daytime time zone is a time zone in which the unit price of electricity is higher than that of the midnight time zone. However, the midnight time zone and the daytime time zone are not limited to the examples in this embodiment, and their start time and end time may change depending on the contract with the electric power supply company or the like. Is. The
本実施の形態における制御装置50は、給湯に使用された熱量(以下、「給湯使用熱量」と称する)を算出する給湯熱量算出手段52を備える。給湯熱量算出手段52は、給水温度センサ13kが検出する給水温度と、給湯温度センサ13lが検出する給湯温度と、風呂給湯温度センサ13mが検出する給湯温度と、給湯流量センサ17aが検出する給湯流量と、風呂給湯流量センサ17bが検出する給湯流量とに基づいて、給湯使用熱量を算出する。給水温度センサ13kが検出する給水温度とは、水源から給水端へ供給された低温水の温度である。給湯温度センサ13lが検出する給湯温度とは、給湯混合部15から浴槽以外の給湯端へ供給された湯の温度である。風呂給湯温度センサ13mが検出する給湯温度とは、給湯混合部15から浴槽へ供給された湯の温度である。給湯流量センサ17aが検出する給湯流量とは、給湯混合部15から上記給湯端へ供給された湯の流量である。風呂給湯流量センサ17bが検出する給湯流量とは、給湯混合部15から浴槽へ供給された湯の流量である。
The
制御装置50は、過去所定期間(例えば過去2週間)に給湯熱量算出手段52により算出された給湯使用熱量に関するデータを記憶することにより、給湯使用熱量を学習する機能を有している。例えば、制御装置50は、過去所定期間の給湯使用熱量を統計的に処理することにより、給湯使用熱量を学習する。また、制御装置50は、一日のうちの時間ごとに給湯使用熱量を学習してもよい。過去所定期間の給湯使用熱量は、過去の給湯負荷に相当する。
The
本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機は、深夜時間帯モードを設定可能とする設定手段を備えてもよい。例えば、使用者がリモコン51を操作することによって深夜時間帯モードを設定可能としてもよい。また、制御装置50が例えばHEMSコントローラのような外部機器からの指令を受信すると深夜時間帯モードが設定されるように構成してもよい。深夜時間帯モードは、特に電力単価の安い深夜時間帯により多くの熱量を貯湯タンク11に貯めることで電力料金を安価とするためのモードに相当する。深夜時間帯モードが設定された場合には、深夜時間帯における沸き上げ運転において、制御装置50は、冷媒回路101の加熱能力を所定の最高加熱能力に設定するとともに、沸き上げ温度が所定の最高沸き上げ温度になるように制御する。これにより、深夜時間帯に沸き上げ運転を集中させるため、昼間時間帯での沸き上げ運転が不要な程度の給湯使用量の場合には、ランニングコストの低減が可能となる。なお、最高沸き上げ温度は、例えば90℃でもよい。
The heat pump water heater in the present embodiment may be provided with a setting means capable of setting the midnight time zone mode. For example, the user may be able to set the midnight time zone mode by operating the
次に、図2を参照しつつ、ヒートポンプ給湯機の沸き上げ運転の動作について説明する。図2は、実施の形態1によるヒートポンプ給湯機における沸き上げ運転のときの水及び冷媒の流れを示す図である。図2に示すように、沸き上げ運転では、冷媒回路101及び貯湯回路201を作動させることにより、貯湯タンク11の取水口11fから流出させた低温水を冷媒回路101により加熱し、水冷媒熱交換器2の流出口から流出する高温の加熱水を高温水流出入口11bから貯湯タンク11内に流入させる。
Next, the operation of the boiling operation of the heat pump water heater will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing the flow of water and refrigerant during the boiling operation of the heat pump water heater according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, in the boiling operation, the
沸き上げ運転について、さらに以下に説明する。冷媒回路101では、圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒が水冷媒熱交換器2を流通する水に放熱しながら温度低下する。このとき、高圧側冷媒圧力が臨界圧以下であれば、冷媒は液化しながら放熱する。また、水冷媒熱交換器2から流出した高圧低温の冷媒は、膨張弁3を通過することにより低圧気液二相の状態に減圧される。そして、この冷媒は、空気熱交換器4内を流通しつつ外気から吸熱することにより、蒸発してガス化される。空気熱交換器4から流出した低圧冷媒は、圧縮機1に吸込まれて循環するので、この循環により冷凍サイクルすなわちヒートポンプサイクルが形成される。
The boiling operation will be further described below. In the
また、切替弁7により配管16aと配管16bとが相互に接続され、切替弁8により配管16bと配管16nとが相互に接続され、切替弁9により配管16hと配管16jとが相互に接続される。これにより、貯湯回路201が形成される。そして、循環ポンプ6aが作動すると、貯湯タンク11内の水は、取水口11fから配管16h,16j,16kを通って水冷媒熱交換器2に導入される。そして、この水は、水冷媒熱交換器2内でガス冷媒により加熱され、加熱水となって水冷媒熱交換器2から流出する。この加熱水は、配管16a,16b,16n,16qを通過して高温水流出入口11bから貯湯タンク11内に流入する。このように、沸き上げ運転が実行されると、貯湯タンク11の上部が高温水となり下部が低温水となる温度分布状態を維持しつつ、貯湯される。
Further, the switching
貯湯タンク11は、断熱材(図示省略)により覆われている。本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機は、貯湯タンク11の上側の部分を覆う上部断熱材と、上部断熱材よりも下側の位置で貯湯タンク11を覆う下部断熱材とを備えてもよい。その場合、上部断熱材の熱通過率が下部断熱材の熱通過率よりも小さくなるように構成することが望ましい。上述したように、貯湯タンク11は上部が高温で下部が低温となる積層式に貯湯される方式であり、貯湯タンク11の上側の部分の貯湯温度は、貯湯タンク11の下側の部分の貯湯温度よりも高い。上部断熱材の熱通過率が下部断熱材の熱通過率よりも小さくすることで、貯湯タンク11の上側の部分の断熱性能を特に高くすることができる。その結果、貯湯タンク11からの放熱量を低く抑える上でより有利になる。また、下部断熱材の構成を比較的簡単にできるので、コスト低減に有利になる。なお、上部断熱材を下部断熱材よりも厚くすることで上部断熱材の熱通過率が下部断熱材の熱通過率よりも小さくなるようにしてもよいし、下部断熱材の材料(例えば発泡プラスチック)よりも熱伝導率の低い材料(例えば真空断熱材)を上部断熱材に用いることによって上部断熱材の熱通過率が下部断熱材の熱通過率よりも小さくなるようにしてもよい。 The hot water storage tank 11 is covered with a heat insulating material (not shown). The heat pump water heater according to the present embodiment may include an upper heat insulating material that covers the upper portion of the hot water storage tank 11 and a lower heat insulating material that covers the hot water storage tank 11 at a position lower than the upper heat insulating material. In that case, it is desirable that the heat transfer rate of the upper heat insulating material is smaller than the heat passing rate of the lower heat insulating material. As described above, the hot water storage tank 11 is a method of storing hot water in a laminated manner in which the upper part is high temperature and the lower part is low temperature, and the hot water storage temperature of the upper part of the hot water storage tank 11 is the hot water storage temperature of the lower part of the hot water storage tank 11. Higher than the temperature. By making the heat transfer rate of the upper heat insulating material smaller than the heat transfer rate of the lower heat insulating material, the heat insulating performance of the upper portion of the hot water storage tank 11 can be particularly improved. As a result, it is more advantageous to keep the amount of heat radiated from the hot water storage tank 11 low. In addition, since the structure of the lower heat insulating material can be made relatively simple, it is advantageous in cost reduction. The heat transfer rate of the upper heat insulating material may be smaller than the heat transfer rate of the lower heat insulating material by making the upper heat insulating material thicker than the lower heat insulating material, or the material of the lower heat insulating material (for example, foamed plastic). ), A material having a lower thermal conductivity (for example, a vacuum heat insulating material) may be used for the upper heat insulating material so that the heat passing rate of the upper heat insulating material becomes smaller than that of the lower heat insulating material.
次に、沸き上げ運転時に制御装置50が実行する加熱水の温度制御及び冷媒回路101の加熱能力制御について説明する。まず、温度制御とは、沸き上げ温度センサ13bにより検出される沸き上げ温度が所定の目標沸き上げ温度に等しくなるように、循環ポンプ6aの回転数をフィードバック制御するものである。このフィードバック制御は、例えば、一定の時間間隔で周期的に実行される。沸き上げ運転では、目標沸き上げ温度を所定の貯湯目標温度に設定した状態で貯湯を実行する。すなわち、目標沸き上げ温度は、貯湯目標温度に等しい。例えば、制御装置50は、貯湯タンク11の容量との関係において、目標蓄熱量を貯湯タンク11に貯えることができるように貯湯目標温度すなわち目標沸き上げ温度を設定する。目標蓄熱量は、例えば、リモコン51の操作内容等に基づいて設定されるか、または過去の給湯使用熱量などに基づいて算出される。また、制御装置50は、貯湯目標温度すなわち目標沸き上げ温度が、予め定められた範囲内(例えば、65〜90℃)に収まるように設定する。
Next, the temperature control of the heated water and the heating capacity control of the
上記温度制御では、水冷媒熱交換器2に出入りする加熱水の流量を制御するだけなので、温度制御により実現される沸き上げ温度の最高値は、冷媒回路101の加熱能力に依存している。従って、冷媒回路101には、目標沸き上げ温度が設定範囲内の最大値(上記例では、90℃)に設定された場合でも、これを実現できるだけの加熱能力が要求される。このため、加熱能力制御では、例えば、貯湯タンク11内の残湯量あるいは残熱量、外気温度、給水温度等に基づいて上記要求を満たす加熱能力の目標値(目標加熱能力)を設定し、冷媒回路101の実際の加熱能力が目標加熱能力に等しくなるように、圧縮機1の回転数等を制御する。このように加熱能力を制御すれば、目標沸き上げ温度の設定及び外部条件がどのように変化した場合でも、要求される沸き上げ温度を安定的に確保することができる。加熱能力制御は、例えば、一定の時間間隔で周期的に実行される。また、圧縮機1の回転数には、耐久性の観点から上限回転数及び下限回転数が設けられている。
Since the above temperature control only controls the flow rate of the heated water entering and exiting the water-
また、本開示では、ヒートポンプユニット100として、例えば冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプユニットだけでなく、臨界圧力以下で作動するヒートポンプユニットを用いてもよい。この場合、冷媒としてはフロンガス、アンモニア等を用いてもよい。
Further, in the present disclosure, as the
制御装置50は、沸き上げ運転の制御モードとして、加熱能力の値が異なる複数の運転モードを有している。加熱能力が小さいほど、ヒートポンプユニット100の消費電力は低くなる。本実施の形態であれば、必要に応じて、加熱能力の小さい運転モードを選択することにより、ヒートポンプ給湯機の消費電力を低減することができる。これにより、ヒートポンプ給湯機が設置された世帯における他の電気機器を含めた消費電力(以下、「世帯消費電力」と称する)が上限値を超えないように抑制する上で有利になる。
The
ヒートポンプユニット100のエネルギー消費効率は、ヒートポンプユニット100の消費電力に対する加熱能力の比として表される。本実施の形態では、エネルギー消費効率として、COP(Coefficient Of Performance)を用いる。図3は、ヒートポンプユニット100の加熱能力とCOPとの関係を示す図である。ヒートポンプユニット100が同一の仕様であることを前提とすると、図3に示すように、COPは加熱能力に応じて変化する。
The energy consumption efficiency of the
本実施の形態における制御装置50は、沸き上げ運転の制御モードとして、加熱能力をq1とする運転モードと、加熱能力をq3とする運転モードとを備えている。ただし、q1<q3である。加熱能力q1は、複数の運転モードのうちの最小加熱能力に相当する。以下、加熱能力を最小加熱能力q1とする運転モードを「最小加熱能力モード」と称する。
The
加熱能力q3は、定格加熱能力に相当する。定格加熱能力は、例えば日本工業規格(JIS)による性能評価条件で運転する加熱能力に相当する。以下、加熱能力を定格加熱能力q3とする運転モードを「定格加熱能力モード」と称する。本実施の形態では、この定格加熱能力モードは、複数の運転モードのうちで最大加熱能力となる最大加熱能力モードに相当している。 The heating capacity q3 corresponds to the rated heating capacity. The rated heating capacity corresponds to, for example, the heating capacity operated under the performance evaluation conditions according to the Japanese Industrial Standards (JIS). Hereinafter, the operation mode in which the heating capacity is the rated heating capacity q3 is referred to as a “rated heating capacity mode”. In the present embodiment, this rated heating capacity mode corresponds to the maximum heating capacity mode which is the maximum heating capacity among the plurality of operation modes.
図3に示すように、最大の加熱能力から加熱能力を下げていくと、加熱能力が低くなるにつれてCOPが高くなる。しかしながら、ある値よりも加熱能力が低くなると、加熱能力が低くなるにつれてCOPは低下する。このようなCOPの低下は、ヒートポンプユニット100の構成要素となる機器の影響であり、例えば圧縮機1の効率が低下することに起因している。
As shown in FIG. 3, when the heating capacity is lowered from the maximum heating capacity, the COP increases as the heating capacity decreases. However, if the heating capacity is lower than a certain value, the COP decreases as the heating capacity decreases. Such a decrease in COP is due to the influence of the equipment that is a component of the
以下では、等しい熱量をヒートポンプユニット100で生成する場合の総消費電力量を単に「総消費電力量」と称する。エネルギー消費効率が高いほど、総消費電力量は少なくなる。本実施の形態において、最小加熱能力モードのときのエネルギー消費効率をCOP1とし、定格加熱能力モードのときのエネルギー消費効率をCOP3とすると、COP1はCOP3以上である。したがって、最小加熱能力モードによる総消費電力量は、定格加熱能力モードによる総消費電力量以下となる。このように、本実施の形態であれば、加熱能力を定格加熱能力よりも低くして、最小加熱能力モードが選択された場合に、総消費電力量が、定格加熱能力モードに比べて増加することを確実に防止できる。したがって、最小加熱能力モードが選択された場合の電力料金が、定格加熱能力モードのときの電力料金よりも高くなることを確実に抑制できる。それゆえ、電力料金を確実に抑制することができる。
Hereinafter, the total power consumption when the
図3から分かるとおり、加熱能力をq1よりも下げたと仮定すると、エネルギー消費効率が定格加熱能力q3のエネルギー消費効率よりも低くなる可能性があるので、総消費電力量が定格加熱能力モードよりも多くなり、電力料金が定格加熱能力モードよりも高くなる可能性がある。これに対し、本実施の形態であれば、加熱能力をq1よりも下げることはないため、電力料金を確実に抑制することができる。 As can be seen from FIG. 3, assuming that the heating capacity is lower than q1, the energy consumption efficiency may be lower than the energy consumption efficiency of the rated heating capacity q3, so that the total power consumption is higher than the rated heating capacity mode. It will be higher and the electricity charge may be higher than the rated heating capacity mode. On the other hand, in the present embodiment, since the heating capacity is not lowered below q1, the electric power charge can be surely suppressed.
本実施の形態における制御装置50は、沸き上げ運転の制御モードとして、加熱能力をq2とする運転モードをさらに備えている。ただし、q1<q2<q3である。加熱能力をq2とする運転モードは、加熱能力が最小加熱能力モードよりも大きく定格加熱能力モードよりも小さい中間能力モードに相当する。中間能力モードのときのエネルギー消費効率COP2は、最小加熱能力モードのときのエネルギー消費効率COP1よりも高い。本実施の形態であれば、このような中間能力モードを備えたことで、最小加熱能力モード及び定格加熱能力モードに比べて、総消費電力量をさらに抑制することが可能となるので、電力料金を抑制する上でさらに有利になる。エネルギー消費効率が最高となる加熱能力を中間能力モードの加熱能力q2として設定してもよい。
The
なお、上述した複数の運転モードのそれぞれにおいて、制御装置50は、沸き上げ運転が定常状態になったときの加熱能力が上記の値になるように制御すればよい。制御装置50は、例えば、沸き上げ温度が目標値に等しくなった状態を「定常状態」とみなしてもよい。上述した複数の運転モードのそれぞれにおいて、沸き上げ運転が定常状態になる前の加熱能力は、上記の値とは異なる値でもよい。また、制御装置50は、沸き上げ運転の制御モードとして、加熱能力を定格加熱能力q3よりも大きくする運転モードをさらに備えていてもよい。
In each of the plurality of operation modes described above, the
図4は、実施の形態1によるヒートポンプ給湯機における深夜時間帯の沸き上げ運転の制御フローチャートである。以下の説明では、深夜時間帯の沸き上げ運転で生成すべき目標熱量を「沸き上げ必要熱量」と称する。沸き上げ必要熱量は、1度の沸き上げ運転で生成する目標熱量に相当する。また、沸き上げ運転を実行する前に貯湯タンク11内に残っている湯の熱量を以下「残湯熱量」と称する。制御装置50は、貯湯温度センサ13g〜13jで検出する温度の少なくとも1つ以上を用いて残湯熱量を算出する。本実施の形態において、沸き上げ必要熱量及び残湯熱量は、基準給湯温度の湯の熱量に換算したときの湯量[L]を単位として計算される。
FIG. 4 is a control flowchart of the boiling operation in the midnight time zone in the heat pump water heater according to the first embodiment. In the following description, the target amount of heat to be generated in the boiling operation in the midnight time zone is referred to as "the amount of heat required for boiling". The required amount of heat for boiling corresponds to the target amount of heat generated in one boiling operation. Further, the amount of heat of the hot water remaining in the hot water storage tank 11 before the boiling operation is executed is hereinafter referred to as "remaining hot water heat amount". The
制御装置50は、例えば、深夜時間帯の開始時刻またはその直前に、図4のフローチャートの処理の実行を開始する。図4のステップS1で、制御装置50は、沸き上げ必要熱量を次のようにして算出する。まず、制御装置50は、過去所定期間内に学習した湯の使用実績と、使用者が設定した条件とに応じて、深夜時間帯の終了時までに貯湯タンク11に貯めるべき目標蓄熱量を算出する。この際、制御装置50は、過去の給湯負荷が大きいほど、目標蓄熱量が大きくなるように算出する。次いで、制御装置50は、上記目標蓄熱量から現在の残湯熱量を差し引くことにより沸き上げ必要熱量を算出する。
The
続いて、ステップS2として、制御装置50は、沸き上げ必要熱量[L]と、貯湯タンク容量[L]と、残湯体積[L]とを用いて、次の式(1)にしたがい、目標沸き上げ温度Toを算出する。
To=沸き上げ必要熱量[L]×(基準給湯温度[℃]−給水温度[℃])/(貯湯タンク容量[L]−残湯体積[L])+給水温度[℃] ・・・式(1)
Subsequently, as step S2, the
To = required heat for boiling [L] x (standard hot water supply temperature [° C] -water supply temperature [° C]) / (hot water storage tank capacity [L] -remaining hot water volume [L]) + water supply temperature [° C] (1)
ここで、貯湯タンク容量[L]は、貯湯タンク11の容量である。残湯体積[L]は、貯湯タンク11内に残っている湯の体積である。貯湯タンク容量[L]から残湯体積[L]を差し引いた値は、沸き上げ運転の開始から終了までに加熱される水の総体積に相当する。本実施の形態では、過去の給湯負荷が大きいほど、沸き上げ必要熱量が大きくなるので、目標沸き上げ温度Toが高くなる。 Here, the hot water storage tank capacity [L] is the capacity of the hot water storage tank 11. The remaining hot water volume [L] is the volume of hot water remaining in the hot water storage tank 11. The value obtained by subtracting the remaining hot water volume [L] from the hot water storage tank capacity [L] corresponds to the total volume of water heated from the start to the end of the boiling operation. In the present embodiment, the larger the past hot water supply load, the larger the amount of heat required for boiling, so that the target boiling temperature To becomes higher.
次いで、ステップS3として、制御装置50は、目標沸き上げ温度Toと残湯熱量Lrとに基づいて、沸き上げ運転のときの加熱能力Q1を決定する。図5は、目標沸き上げ温度Toと残湯熱量Lrと加熱能力との関係を示すテーブルである。本実施の形態では、制御装置50は、図5のテーブルにしたがって、加熱能力Q1の値を、q1,q2,q3のいずれかに決定する。なお、図5中のA,B,C,Dは、残湯熱量Lrが多いか少ないかを判定するための基準値であり、A<B<C<Dを満足する値である。また、目標沸き上げ温度Toの数値が図5中の数値以外の数値である場合には、次のようにする。例えば、目標沸き上げ温度Toが、70℃<To≦75℃を満足する場合には、図5中の「75」の欄の加熱能力を選択する。
Next, as step S3, the
本実施の形態では、図5のテーブルにしたがうことで、例えば以下のようになる。残湯熱量LrがA<Lr≦Bを満足し、かつ目標沸き上げ温度Toが80℃である場合には、制御装置50は、加熱能力Q1=q2と決定する。すなわち、この場合には、制御装置50は、中間能力モードを選択する。
In the present embodiment, according to the table of FIG. 5, for example, it becomes as follows. When the amount of heat remaining in the hot water Lr satisfies A <Lr ≦ B and the target boiling temperature To is 80 ° C., the
また、残湯熱量LrがA<Lr≦Cを満足する場合において、目標沸き上げ温度Toが70℃以下である場合には最小加熱能力モードが選択されて加熱能力Q1=q1と決定され、目標沸き上げ温度Toが70℃を超えて80℃以下である場合には中間能力モードが選択されて加熱能力Q1=q2と決定され、目標沸き上げ温度Toが80℃を超える場合には定格能力モードが選択されて加熱能力Q1=q3と決定される。このように、制御装置50は、残湯熱量Lrが等しい場合において、目標沸き上げ温度Toが高いときすなわち沸き上げ必要熱量が多いときには、目標沸き上げ温度Toが低いときすなわち沸き上げ必要熱量が少ないときに比べて、加熱能力が大きくなるように、複数の運転モードのうちの一つを選択する。これにより、沸き上げ必要熱量が多いときでも、深夜時間帯の終了時刻までに沸き上げ運転をより確実に完了させることが可能となるので、昼間時間帯の沸き上げ運転を回避または最小限とする上でより有利になる。
Further, when the residual hot water heat amount Lr satisfies A <Lr ≦ C, and the target boiling temperature To is 70 ° C. or lower, the minimum heating capacity mode is selected and the heating capacity Q1 = q1 is determined, and the target When the boiling temperature To exceeds 70 ° C and is 80 ° C or less, the intermediate capacity mode is selected and the heating capacity Q1 = q2 is determined, and when the target boiling temperature To exceeds 80 ° C, the rated capacity mode is selected. Is selected and the heating capacity Q1 = q3 is determined. As described above, in the
前述したように、過去所定期間の給湯使用熱量に基づいて算出される目標蓄熱量と、沸き上げ運転の実行前の残湯熱量Lrとの差が、沸き上げ必要熱量に相当する。このため、目標蓄熱量が多いほど、沸き上げ必要熱量が多くなり、目標沸き上げ温度Toが高くなる。したがって、残湯熱量LrがA<Lr≦Cを満足する場合において、制御装置50は、目標蓄熱量が多いときには目標蓄熱量が少ないときに比べて加熱能力が大きくなるように、複数の運転モードのうちの一つを選択すると言える。これにより、目標蓄熱量が多いときでも、深夜時間帯の終了時刻までに沸き上げ運転をより確実に完了させることが可能となるので、昼間時間帯の沸き上げ運転を回避または最小限とする上でより有利になる。
As described above, the difference between the target heat storage amount calculated based on the amount of heat used for hot water supply in the past predetermined period and the amount of residual hot water Lr before the execution of the boiling operation corresponds to the amount of heat required for boiling. Therefore, the larger the target heat storage amount, the larger the amount of heat required for boiling, and the higher the target boiling temperature To. Therefore, when the residual hot water heat amount Lr satisfies A <Lr ≦ C, the
また、残湯熱量Lrが第一基準値Cを超えている場合には、制御装置50は、目標沸き上げ温度Toにかかわらず、加熱能力Q1=q1と決定する。このように、本実施の形態における制御装置50は、残湯熱量Lrが第一基準値Cに対して多いときには、沸き上げ必要熱量にかかわらず、最小加熱能力モードで沸き上げ運転を実行する。これにより、最小加熱能力モードが選択される機会を増やすことができるので、世帯消費電力を抑制する上でより有利になる。
Further, when the residual hot water heat amount Lr exceeds the first reference value C, the
また、残湯熱量Lrが、第一基準値Cよりも小さい第二基準値A以下である場合には、制御装置50は、目標沸き上げ温度Toにかかわらず、加熱能力Q1=q3と決定する。このように、本実施の形態における制御装置50は、残湯熱量Lrが第二基準値Aに対して少ないときには、沸き上げ必要熱量にかかわらず、定格加熱能力モードすなわち最大加熱能力モードで沸き上げ運転を実行する。これにより、残湯熱量Lrが少ないときに、熱量を短時間で貯湯タンク11に追加することができるので、貯湯タンク11の湯切れが発生することをより確実に防止できる。また、深夜時間帯の終了時刻までに沸き上げ運転をより確実に完了させることが可能となるので、昼間時間帯の沸き上げ運転を回避または最小限とする上でより有利になる。
Further, when the residual hot water heat amount Lr is equal to or less than the second reference value A, which is smaller than the first reference value C, the
以上のように、本実施の形態おける制御装置50は、残湯熱量Lrが少なく、過去の給湯負荷が大きいほど、加熱能力の大きい運転モードで沸き上げ運転を実行する。これにより、深夜時間帯の中で目標蓄熱量をより確実に貯湯タンク11内に蓄えることができる。
As described above, the
ステップS3の処理に続いて、制御装置50は、ヒートポンプユニット100が加熱能力Q1で沸き上げ必要熱量を生成するために必要な時間である沸き上げ所要時間t1と、沸き上げ開始時刻とを算出する(ステップS4)。沸き上げ所要時間t1は、例えば、沸き上げ必要熱量を加熱能力Q1で除算した値に基づいて求めることができる。沸き上げ開始時刻は、深夜時間帯の終了時刻(例えば午前7時)から沸き上げ所要時間t1だけ遡った時刻とする。
Following the process of step S3, the
次いで、制御装置50は、沸き上げ開始時刻になったかどうか、すなわち現在時刻が沸き上げ開始時刻を過ぎたかどうかを判断する(ステップS5)。沸き上げ開始時刻になっていれば、制御装置50は、加熱能力Q1でヒートポンプユニット100の沸き上げ運転を開始する(ステップS6)。
Next, the
沸き上げ運転の実行中に、制御装置50は、例えば以下のようにして、当該沸き上げ運転の実行中に使用された給湯使用熱量を算出し、閾値La[L]を超える給湯使用熱量の発生の有無を確認する(ステップS7)。沸き上げ運転の実行中、制御装置50は、一定時間ごとに、現在までの総給湯使用熱量を給湯熱量算出手段52により算出する。そして、制御装置50は、今回算出された総給湯使用熱量La1[L]と、沸き上げ運転の開始時の総給湯使用熱量La0[L]との差が、閾値La[L]を超えたかどうかを判断する。
During the execution of the boiling operation, the
沸き上げ運転の実行中に使用された給湯使用熱量(La1[L]−La0[L])が閾値La[L]を超えた場合には、制御装置50は、加熱能力Q1=q3に変更し(ステップS8)、沸き上げ運転を継続する。制御装置50は、沸き上げ必要熱量の生成が完了した場合、あるいは深夜時間帯の終了時刻になった場合には、沸き上げ運転を終了する(ステップS9)。
When the amount of heat used for hot water supply (La1 [L] -La0 [L]) used during the execution of the boiling operation exceeds the threshold value La [L], the
図4のフローチャートによれば、複数の運転モードのうちで最大加熱能力となる最大加熱能力モードよりも低い加熱能力による沸き上げ運転の実行中に使用された給湯使用熱量が閾値を超えた場合には、制御装置50は、それまでよりも高い加熱能力となるように加熱能力を変更した上で沸き上げ運転を継続する。これにより、深夜時間帯の沸き上げ運転の最中に突発的な給湯負荷が発生した場合でも、深夜時間帯の終了時刻までに沸き上げ運転をより確実に完了させることが可能となるので、昼間時間帯の沸き上げ運転を回避または最小限とする上でより有利になる。
According to the flowchart of FIG. 4, when the amount of heat used for hot water supply used during the execution of the boiling operation with the heating capacity lower than the maximum heating capacity mode, which is the maximum heating capacity among the plurality of operation modes, exceeds the threshold value. The
また、制御装置50は、深夜時間帯の沸き上げ運転の実行中に、給湯流量センサ17aあるいは風呂給湯流量センサ17bが検出する給湯流量の変化により、湯の利用を検知した場合に、それまでよりも高い加熱能力となるように加熱能力を変更した上で沸き上げ運転を継続するようにしてもよい。これにより、上記効果と同様の効果が得られる。
Further, when the
本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプユニット100の実際のエネルギー消費効率である実エネルギー消費効率を取得する実エネルギー消費効率取得手段を備えていてもよい。例えば、貯湯回路201を流れる水の循環流量を検出する循環流量センサ(図示省略)と、ヒートポンプユニット100の実消費電力を検出する電力計(図示省略)とを設け、制御装置50が、上記循環流量と、入水温度センサ13aで検出される入水温度と、沸き上げ温度センサ13bで検出される沸き上げ温度とに基づいてヒートポンプユニット100の実加熱能力を算出し、その実加熱能力と上記実消費電力とに基づいて、実エネルギー消費効率を算出してもよい。なお、例えばホームエネルギーマネジメントシステムのような外部機器(図示省略)と通信することで、上記実消費電力の情報等を制御装置50が受信してもよい。
The heat pump water heater of the present embodiment may include a real energy consumption efficiency acquisition means for acquiring the actual energy consumption efficiency which is the actual energy consumption efficiency of the
以下の説明では、定格加熱能力よりも低い加熱能力による運転モードを「低加熱能力モード」と称する。本実施の形態では、最小加熱能力モード及び中間加熱能力モードのそれぞれが低加熱能力モードに相当する。制御装置50は、以下のようにしてもよい。制御装置50は、低加熱能力モードにおいて想定されるエネルギー消費効率の値を想定エネルギー消費効率として予め記憶している。低加熱能力モードの実行中に、制御装置50は、実エネルギー消費効率が想定エネルギー消費効率よりも低い場合には、低加熱能力モードから定格加熱能力モードへ切り替える。これにより、以下の効果が得られる。長期間の利用による経年劣化の影響により、低加熱能力モードによる実エネルギー消費効率が低下する可能性がある。その具体的な原因としては、例えば、水冷媒熱交換器2内の水流路にスケールが付着することによる熱交換性能の低下などが挙げられる。そのような経年劣化によって低加熱能力モードの実エネルギー消費効率が低下した場合に、低加熱能力モードから定格加熱能力モードへ切り替えることで、総消費電力量の増加を抑制できるとともに、深夜時間帯の終了時刻までに沸き上げ運転をより確実に完了させることが可能となり、昼間時間帯の沸き上げ運転を回避または最小限とする上でより有利になる。
In the following description, the operation mode with a heating capacity lower than the rated heating capacity is referred to as a "low heating capacity mode". In the present embodiment, each of the minimum heating capacity mode and the intermediate heating capacity mode corresponds to the low heating capacity mode. The
本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、加熱能力の変更を有効にするか無効にするかを、使用者その他の人間が事前に選択可能とする選択手段を備えていてもよい。そのような選択手段として、例えば、リモコン51に対するボタン操作などによって加熱能力の変更を有効にするか無効にするかを選択できるように構成し、制御装置50は、加熱能力の変更が有効にされたときにのみ、加熱能力を可変とする構成としてもよい。機器の動作及び性能を確認するための機器検定時などにおいて、加熱能力が変動しないようにすることが求められる場合がある。そのような場合には、加熱能力の変更を無効にすることで、加熱能力の変動を防止する操作を容易に行うことができる。
The heat pump water heater of the present embodiment may include a selection means that allows the user or other person to select in advance whether to enable or disable the change in the heating capacity. As such a selection means, for example, it is configured to enable or disable the change of the heating capacity by operating a button on the
本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、沸き上げ運転の実行中に、複数の運転モードのうちのいずれが実行されているかの情報と、現在の加熱能力に関する情報との少なくとも一方の情報を報知する報知手段を備えていてもよい。そのような報知手段として、例えば、リモコン51の表示部51aに上記の情報を表示してもよい。これにより、優れた利便性が得られる。
The heat pump water heater of the present embodiment notifies at least one of information on which of a plurality of operation modes is being executed and information on the current heating capacity during the execution of the boiling operation. A notification means may be provided. As such a notification means, for example, the above information may be displayed on the
1 圧縮機、 2 水冷媒熱交換器、 3 膨張弁、 4 空気熱交換器、 5 ファン、 6a 循環ポンプ、 6b 追焚用ポンプ、 7,8,9 切替弁、 10 混合弁、 11 貯湯タンク、 11a 高温水取出口、 11b 高温水流出入口、 11c 追焚戻し口、 11d 中温水取出口、 11e 低温水戻し口、 11f 取水口、 11g 給水口、 12 追焚熱交換器、 13a 入水温度センサ、 13b 沸き上げ温度センサ、 13c 外気温度センサ、 13d 吐出温度センサ、 13e 吸込温度センサ、 13f 蒸発温度センサ、 13g,13h,13i,13j 貯湯温度センサ、 13k 給水温度センサ、 13l 給湯温度センサ、 13m 風呂給湯温度センサ、 14 制御装置、 15 給湯混合部、 17a 給湯流量センサ、 17b 風呂給湯流量センサ、 50 制御装置、 51 リモコン、 51a 表示部、 51b 操作部、 52 給湯熱量算出手段、 100 ヒートポンプユニット、 101 冷媒回路、 200 貯湯ユニット、 201 貯湯回路、 202 追焚回路、 203 給湯回路 1 Compressor, 2 Water refrigerant heat exchanger, 3 Expansion valve, 4 Air heat exchanger, 5 Fan, 6a circulation pump, 6b Reheating pump, 7, 8, 9 switching valve, 10 Mixing valve, 11 Hot water storage tank, 11a High temperature water outlet, 11b High temperature water outflow port, 11c Reheating return port, 11d Medium temperature water intake port, 11e Low temperature water return port, 11f Water intake port, 11g Water supply port, 12 Reheating heat exchanger, 13a Water inlet temperature sensor, 13b Boiling temperature sensor, 13c outside air temperature sensor, 13d discharge temperature sensor, 13e suction temperature sensor, 13f evaporation temperature sensor, 13g, 13h, 13i, 13j hot water storage temperature sensor, 13k water supply temperature sensor, 13l hot water supply temperature sensor, 13m bath hot water supply temperature Sensor, 14 control device, 15 hot water supply mixing unit, 17a hot water supply flow rate sensor, 17b bath hot water supply flow rate sensor, 50 control device, 51 remote control, 51a display unit, 51b operation unit, 52 hot water supply heat amount calculation means, 100 heat pump unit, 101 refrigerant circuit , 200 hot water storage unit, 201 hot water storage circuit, 202 reheating circuit, 203 hot water supply circuit
Claims (11)
貯湯タンクと、
前記加熱手段により加熱された湯を前記貯湯タンクに貯める沸き上げ運転を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記沸き上げ運転の制御モードとして、前記加熱能力の値が異なる複数の運転モードを有し、
前記加熱手段の消費電力に対する前記加熱能力の比は、エネルギー消費効率であり、
前記複数の運転モードのうちで最小加熱能力となる最小加熱能力モードの前記エネルギー消費効率は、前記最小加熱能力よりも大きい定格加熱能力となる定格加熱能力モードの前記エネルギー消費効率以上であるヒートポンプ給湯機。 A heating means that has a heat pump cycle that heats water and can change the heating capacity,
Hot water storage tank and
A control means for controlling the boiling operation of storing the hot water heated by the heating means in the hot water storage tank, and
With
The control means has a plurality of operation modes in which the value of the heating capacity is different as the control mode of the boiling operation.
The ratio of the heating capacity to the power consumption of the heating means is the energy consumption efficiency.
The energy consumption efficiency of the minimum heating capacity mode, which is the minimum heating capacity among the plurality of operation modes, is equal to or higher than the energy consumption efficiency of the rated heating capacity mode, which is a rated heating capacity larger than the minimum heating capacity. Machine.
前記沸き上げ運転を実行する前に前記貯湯タンクに残っている熱量は、残湯熱量であり、
前記制御手段は、前記残湯熱量が等しい場合において、前記沸き上げ必要熱量が多いときには前記沸き上げ必要熱量が少ないときに比べて前記加熱能力が大きくなるように、前記複数の運転モードのうちの一つを選択する請求項1に記載のヒートポンプ給湯機。 The target amount of heat generated in the above-mentioned boiling operation is the amount of heat required for boiling.
The amount of heat remaining in the hot water storage tank before the boiling operation is executed is the amount of heat remaining in the hot water.
The control means is among the plurality of operation modes so that when the amount of heat remaining in the hot water is equal, the heating capacity becomes larger when the amount of heat required for boiling is large than when the amount of heat required for boiling is small. The heat pump water heater according to claim 1, wherein one is selected.
前記複数の運転モードのうちで最大加熱能力となる最大加熱能力モードよりも低い加熱能力による前記沸き上げ運転の実行中に使用された前記給湯使用熱量が閾値を超えた場合には、前記制御手段は、それまでよりも高い加熱能力となるように加熱能力を変更する請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。 Equipped with a hot water supply heat amount calculation means for calculating the amount of heat used for hot water supply, which is the amount of heat used for hot water supply.
When the amount of heat used for hot water supply used during the execution of the boiling operation with a heating capacity lower than the maximum heating capacity mode, which is the maximum heating capacity among the plurality of operation modes, exceeds the threshold value, the control means. Is a heat pump water heater according to any one of claims 1 to 4, wherein the heating capacity is changed so as to have a higher heating capacity than before.
前記制御手段は、前記定格加熱能力よりも低い加熱能力による運転モードである低加熱能力モードにおいて想定される前記エネルギー消費効率の値を想定エネルギー消費効率として記憶しており、前記低加熱能力モードの実行中に前記実エネルギー消費効率が前記想定エネルギー消費効率よりも低い場合には、前記低加熱能力モードから前記定格加熱能力モードへ切り替える請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。 The real energy consumption efficiency acquisition means for acquiring the actual energy consumption efficiency which is the actual energy consumption efficiency of the heating means is provided.
The control means stores the value of the energy consumption efficiency assumed in the low heating capacity mode, which is an operation mode with a heating capacity lower than the rated heating capacity, as the assumed energy consumption efficiency, and is in the low heating capacity mode. The heat pump according to any one of claims 1 to 5, wherein when the actual energy consumption efficiency is lower than the assumed energy consumption efficiency during execution, the mode is switched from the low heating capacity mode to the rated heating capacity mode. Water heater.
前記制御手段は、過去所定期間の前記給湯使用熱量に基づいて、前記沸き上げ運転の終了時に前記貯湯タンク内に確保すべき目標蓄熱量を算出し、前記目標蓄熱量が多いときには前記目標蓄熱量が少ないときに比べて前記加熱能力が大きくなるように、前記複数の運転モードのうちの一つを選択する請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。 Equipped with a hot water supply heat amount calculation means for calculating the amount of heat used for hot water supply, which is the amount of heat used for hot water supply.
The control means calculates a target heat storage amount to be secured in the hot water storage tank at the end of the boiling operation based on the heat supply amount used in the past predetermined period, and when the target heat storage amount is large, the target heat storage amount. The heat pump water heater according to any one of claims 1 to 7, wherein one of the plurality of operation modes is selected so that the heating capacity becomes larger than when the amount is small.
前記中間能力モードの前記エネルギー消費効率は、前記最小加熱能力モードの前記エネルギー消費効率よりも高い請求項1から請求項10のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。 The plurality of operation modes include an intermediate capacity mode in which the heating capacity is larger than the minimum heating capacity mode and smaller than the rated heating capacity mode.
The heat pump water heater according to any one of claims 1 to 10, wherein the energy consumption efficiency in the intermediate capacity mode is higher than the energy consumption efficiency in the minimum heating capacity mode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019081237A JP7226062B2 (en) | 2019-04-22 | 2019-04-22 | heat pump water heater |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019081237A JP7226062B2 (en) | 2019-04-22 | 2019-04-22 | heat pump water heater |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020176805A true JP2020176805A (en) | 2020-10-29 |
JP7226062B2 JP7226062B2 (en) | 2023-02-21 |
Family
ID=72935655
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019081237A Active JP7226062B2 (en) | 2019-04-22 | 2019-04-22 | heat pump water heater |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7226062B2 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009162458A (en) * | 2008-01-10 | 2009-07-23 | Hitachi Appliances Inc | Heat pump hot water supply system |
JP2009287794A (en) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | Mitsubishi Electric Corp | Heat pump type water heater |
JP2012215361A (en) * | 2011-04-01 | 2012-11-08 | Corona Corp | Storage type water heater |
JP2015161418A (en) * | 2014-02-26 | 2015-09-07 | 株式会社富士通ゼネラル | Heat pump type heating hot water supply device |
JP2017072265A (en) * | 2015-10-05 | 2017-04-13 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Heat pump water heater |
JP2018204819A (en) * | 2017-05-31 | 2018-12-27 | 三菱電機株式会社 | Storage water heater |
JP2019027740A (en) * | 2017-08-02 | 2019-02-21 | ダイキン工業株式会社 | Hot water supply system |
-
2019
- 2019-04-22 JP JP2019081237A patent/JP7226062B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009162458A (en) * | 2008-01-10 | 2009-07-23 | Hitachi Appliances Inc | Heat pump hot water supply system |
JP2009287794A (en) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | Mitsubishi Electric Corp | Heat pump type water heater |
JP2012215361A (en) * | 2011-04-01 | 2012-11-08 | Corona Corp | Storage type water heater |
JP2015161418A (en) * | 2014-02-26 | 2015-09-07 | 株式会社富士通ゼネラル | Heat pump type heating hot water supply device |
JP2017072265A (en) * | 2015-10-05 | 2017-04-13 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Heat pump water heater |
JP2018204819A (en) * | 2017-05-31 | 2018-12-27 | 三菱電機株式会社 | Storage water heater |
JP2019027740A (en) * | 2017-08-02 | 2019-02-21 | ダイキン工業株式会社 | Hot water supply system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7226062B2 (en) | 2023-02-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2013167409A (en) | Heat pump liquid heater | |
JP2017133775A (en) | Heat pump device | |
JP7151442B2 (en) | heat pump water heater | |
JP7279350B2 (en) | heat pump water heater | |
JP6344156B2 (en) | Hybrid hot water supply system | |
JP7226062B2 (en) | heat pump water heater | |
JP4375095B2 (en) | Heat pump water heater | |
JP2021162287A (en) | Heat pump water heater | |
JP7135811B2 (en) | heat pump water heater | |
JP2019070502A (en) | Storage water heater | |
JP7294087B2 (en) | heat pump water heater | |
JP2022123523A (en) | heat pump water heater | |
JP7251499B2 (en) | heat pump water heater | |
JP6067189B2 (en) | Heating hot water system | |
WO2020225905A1 (en) | Storage type hot water supply system | |
JP2023131421A (en) | heat pump water heater | |
KR20100029374A (en) | Hot water circulation system associated with heat pump and method for controlling the same | |
JP2023093872A (en) | Hot water storage type hot water supply device | |
JP7205321B2 (en) | heat pump water heater | |
JP2021018021A (en) | Hot water storage type water heater | |
JP2022092430A (en) | Hot water storage type hot water supply device | |
JP2023166859A (en) | heat pump water heater | |
JP2022175244A (en) | heat pump water heater | |
JP7363658B2 (en) | Hot water storage type water heater | |
JP3856003B2 (en) | Heat pump water heater |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211018 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221012 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221115 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221212 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230110 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230123 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7226062 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |