JP2020200996A - 給湯器 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、本実施例に係る給湯システム1は、HP(ヒートポンプ)ユニット4と、タンクユニット6と、バーナユニット8を備えている。
HPユニット4は、外気から吸熱して水を加熱する熱源である。HPユニット4は、圧縮機10と、凝縮器12と、膨張弁14と、蒸発器16からなるヒートポンプ熱源17を備えている。ヒートポンプ熱源17は、電力を消費して水を加熱する。HPユニット4は、冷媒(例えばフロン系冷媒)を、圧縮機10、凝縮器12、膨張弁14、蒸発器16の順に循環させることで、外気から吸熱して水を加熱する。圧縮機10は、冷媒を加圧して高温高圧にする。凝縮器12は、水との熱交換により冷媒を冷却する。凝縮器12の水流路の両端部には、それぞれ、HP往き経路19とHP戻り経路21が接続されている。膨張弁14は、冷媒を減圧して低温低圧にする。蒸発器16は、外気との熱交換により冷媒を加熱する。HPユニット4はさらに、凝縮器12に水を循環させる循環ポンプ18と、凝縮器12に流れ込む水の温度を検出する往きサーミスタ20と、凝縮器12から流れ出る水の温度を検出する戻りサーミスタ22と、外気温度TOを検出する外気温度サーミスタ23と、HPユニット4の各構成要素の動作を制御するHPコントローラ24を備えている。
バーナユニット8は、バーナ80と、熱交換器82と、バイパスサーボ84と、水量サーボ86と、湯はり弁88を備えている。バーナ80は、燃料ガスの燃焼によって熱交換器82を流れる水を加熱する補助熱源機である。バーナ80には、ガス供給管(図示省略)を介して燃料ガスが供給される。熱交換器82には、バーナ往路90を介して、タンクユニット6の第1給湯経路62からの水が流れ込む。熱交換器82を通過した水は、バーナ復路92を介して、タンクユニット6の第2給湯経路66へ流れ出る。バーナ往路90には、バーナ往路90を流れる水の流量を調整する水量サーボ86と、バーナ往路90を流れる水の流量を検出する水量センサ91が取り付けられている。バーナ往路90とバーナ復路92の間は、バーナバイパス経路94を介して連通している。バーナ往路90とバーナバイパス経路94の接続部に、バイパスサーボ84が取り付けられている。バイパスサーボ84は、バーナ往路90からバーナバイパス経路94へ流れる水の流量を調整する。バーナ復路92には、熱交換器82から流れ出る水の温度を検出するバーナ給湯サーミスタ96が取り付けられている。バーナ復路92からは、湯はり経路98が分岐している。湯はり経路98には、湯はり弁88が取り付けられている。バーナユニット8からは、湯はり経路98を介して、給湯箇所である浴槽への湯はりが行われる。
給湯運転では、給湯設定温度TSの水を給湯箇所へ供給する。給湯設定温度TSは、ユーザによって設定される温度である。コントローラは、水側水量センサ54で検出される流量と、湯側水量センサ60で検出される流量を合算した流量(給湯流量ともいう)が最低動作流量(例えば2.4L/分)以上となると、カランの開栓や浴槽への湯はりなどにより給湯箇所への給湯が開始されたものと判断する。コントローラは、上部サーミスタ36で検出される温度に応じて、以下の非燃焼給湯運転または燃焼給湯運転を実行する。
沸上運転では、給湯システム2は、HPユニット4を駆動して、タンク30内の水の温度が沸上目標温度TAになるまで加熱する。沸上目標温度TAは、不揮発性メモリ76に記憶されている温度テーブル78を利用して決定される。図2に示すように、温度テーブル78では、給湯設定温度TSと、沸上目標温度TAと、が対応付けられている。例えば、給湯設定温度TSが「30℃」である場合、コントローラは、「35℃」を沸上目標温度TAとして特定する。なお、以下では、タンク30内において、沸上目標温度TAまで加熱されている水を「温水」と呼ぶ。
図3を参照して、コントローラによって実行される沸上処理について説明する。給湯システム2の電源がONされると、図3の処理が開始される。
E:電力使用量[kWh]
η:熱効率
給湯システム2が、「給湯器」の一例である。給水経路40及びタンク給水経路46が、「給水路」の一例である。HP往き経路19、HP戻り経路21、タンク往き経路31、及び、タンク戻り経路33が、「循環路」の一例である。タンク出湯経路56が、「出湯路」の一例である。コントローラが、「制御装置」の一例である。基準成績係数COPsが、「所定成績係数」の一例である。非燃焼給湯運転、燃焼給湯運転が、それぞれ、「第1の給湯運転」、「第2の給湯運転」の一例である。バーナ80が、「ガス熱源」の一例である。
本実施例では、基準成績係数COPsが、第1実施例の基準成績係数COPsとは異なる。本実施例の基準成績係数COPsは、ヒートポンプ熱源17を利用してある特定の熱量を供給する際に必要となる電気料金Chと、バーナ80を利用してある特定の熱量を供給する際に必要となるガス料金Cgと、が同じになる成績係数COPが設定されている。各料金Ch、Cgは、それぞれ、以下の式(4)、(5)によって求めることができる。式(4)、(5)の電力使用量E[kWh]は、ヒートポンプ熱源17を利用してある特定の熱量を生成するのに必要となる電力である。式(4)の電力単価Y[円/kWh]、式(5)のガス単価X[円/m3]、及び、式(5)の発熱量Q[kcal/m3]は、ユーザによって入力される値である。そして、式(4)、(5)に基づいて、基準成績係数COPsが求められる(式(6)参照)。
E:電力使用量[kWh]
Y:電力単価[円/kWh]
η:熱効率
Q:発熱量[kcal/kWh]
X:ガス単価[円/m3]
2 :給湯システム
4 :HPユニット
6 :タンクユニット
8 :バーナユニット
10 :圧縮機
12 :凝縮器
14 :膨張弁
16 :蒸発器
17 :ヒートポンプ熱源
18 :循環ポンプ
19 :HP往き経路
20 :往きサーミスタ
21 :HP戻り経路
22 :戻りサーミスタ
23 :外気温度サーミスタ
24 :HPコントローラ
30 :タンク
31 :タンク往き経路
32 :混合弁
33 :タンク戻り経路
34 :バイパス制御弁
36 :上部サーミスタ
37 :中間部サーミスタ
38 :下部サーミスタ
40 :給水経路
42 :減圧弁
44 :入水サーミスタ
46 :タンク給水経路
48 :タンクバイパス経路
50 :逆止弁
52 :逆止弁
54 :水側水量センサ
56 :タンク出湯経路
58 :逆止弁
60 :湯側水量センサ
62 :第1給湯経路
64 :混合サーミスタ
66 :第2給湯経路
68 :給湯出口サーミスタ
70 :逆止弁
71 :給水経路
72 :給湯バイパス経路
74 :タンクコントローラ
76 :不揮発性メモリ
78 :温度テーブル
79 :COP線図
80 :バーナ
82 :熱交換器
84 :バイパスサーボ
86 :水量サーボ
88 :湯はり弁
90 :バーナ往路
91 :水量センサ
92 :バーナ復路
94 :バーナバイパス経路
96 :バーナ給湯サーミスタ
98 :湯はり経路
100 :バーナコントローラ
102 :リモコン
Claims (5)
- 電力を消費して水を加熱するヒートポンプ熱源と、
前記ヒートポンプ熱源によって加熱された水を貯留するタンクと、
前記タンクに水を供給する給水路と、
前記ヒートポンプ熱源と前記タンクとを接続する循環路と、
前記タンクに接続されており、前記タンクに貯留されている水を給湯箇所へ供給する出湯路と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記ヒートポンプ熱源を駆動させ、沸上目標温度まで加熱された水を前記タンクに貯留する沸上運転と、
前記タンクに貯留されている水を給湯箇所に供給する第1の給湯運転と、
を実行可能に構成されており、
前記制御装置は、
外気温度、特定水温、及び、前記沸上目標温度に基づいて、前記ヒートポンプ熱源に関する成績係数を特定可能であり、
前記特定水温は、前記タンクに貯留されている水の温度である貯留水温度と、前記給水路から前記タンクに供給される水の温度である給水温度と、のうちのいずれかの温度であり、
前記制御装置は、
現在時刻よりも後の時刻における外気温度である推定外気温度を推定可能であり、
現在時刻の前記成績係数が所定成績係数よりも大きい状態において、前記推定外気温度、前記特定水温、及び、前記沸上目標温度に基づいて特定される前記成績係数が所定成績係数以下となるまでの時間である到達時間を特定し、
前記到達時間が特定される場合に、前記現在時刻から前記到達時間が経過するよりも前に、前記沸上運転を実行開始する、給湯器。 - 前記制御装置は、
前記沸上運転において、前記タンク内の水を前記沸上目標温度まで加熱するのに要する沸上運転時間を特定可能であり、
前記制御装置は、前記沸上運転時間が、前記到達時間以下である場合に、前記沸上運転を実行開始する、請求項1に記載の給湯器。 - 前記給湯器は、さらに、燃料ガスの燃焼によって水を加熱するガス熱源を備えており、
前記制御装置は、
前記ガス熱源を駆動させ、前記ガス熱源によって加熱された水を前記給湯箇所に供給する第2の給湯運転を実行可能に構成されており、
前記所定成績係数は、前記ヒートポンプ熱源を利用して特定の熱量を生成するのに必要な一次エネルギー消費量が、前記ガス熱源を利用して前記特定の熱量を生成するのに必要な一次エネルギー消費量以下となる場合の成績係数である、請求項1又は2に記載の給湯器。 - 前記給湯器は、さらに、燃料ガスの燃焼によって水を加熱するガス熱源を備えており、
前記制御装置は、
前記ガス熱源を駆動させ、前記ガス熱源によって加熱された水を前記給湯箇所に供給する第2の給湯運転を実行可能に構成されており、
前記所定成績係数は、前記ヒートポンプ熱源を利用して特定の熱量を生成するのに必要となる電気料金が、前記ガス熱源を利用して前記特定の熱量を生成するのに必要となるガス料金以下となる場合の成績係数である、請求項1又は2に記載の給湯器。 - 前記制御装置は、
現在の前記成績係数が前記所定成績係数以下である場合に、前記沸上運転を禁止するように構成されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の給湯器。
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