JP2022123529A - Hot water storage type water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、貯湯式給湯装置に関する。 The present disclosure relates to a hot water storage type hot water supply apparatus.
下記特許文献1に開示された給湯装置は、ヒートポンプユニットと貯湯タンクと循環ポンプと沸き上げ回路と出湯温度センサと目標出湯温度決定部とポンプ起動制御部とを含む。上記ポンプ起動制御部は、目標出湯温度が予め定められた閾値以下のときに、上記ヒートポンプユニットからの出湯温度を、予め定められた時間、上記目標出湯温度よりも低い第1段温度に制御した後、上記目標出湯温度に制御する二段起動を行う一方、上記目標出湯温度が予め定められた閾値を超えたときに、上記ヒートポンプユニットからの出湯温度を、最初から上記目標出湯温度に制御する一段起動を行う。
A hot water supply apparatus disclosed in
貯湯式給湯装置においては、沸き上げ運転の出湯温度が低いほど、貯湯タンクの貯湯温度が低くなる。このため、同じ貯湯熱量を貯湯タンクに貯えるためには、沸き上げ運転の出湯温度が低いほど、必要な沸き上げ湯量が多くなる。沸き上げ湯量が多くなると、1回の沸き上げ運転の終盤において、貯湯タンク内の上部にあった残湯が、貯湯タンク内の下部に到達してヒートポンプに流入し、ヒートポンプの入水温度が上昇する。その結果、COP(成績係数)が低下する。 In a hot water storage type hot water supply apparatus, the lower the outlet hot water temperature in the boiling operation, the lower the stored hot water temperature of the hot water storage tank. Therefore, in order to store the same amount of stored hot water heat in the hot water storage tank, the lower the outlet hot water temperature in the boiling operation, the larger the required amount of heated hot water. When the amount of hot water to be boiled increases, the remaining hot water in the upper part of the hot water storage tank reaches the lower part of the hot water storage tank and flows into the heat pump at the end of one heating operation, and the temperature of the water entering the heat pump rises. . As a result, the COP (coefficient of performance) is lowered.
本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、沸き上げ運転の終盤にヒートポンプの入水温度の上昇を抑制する上で有利になる貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the problems described above, and an object thereof is to provide a hot water storage type hot water supply apparatus that is advantageous in suppressing an increase in the temperature of water entering the heat pump at the end of the boiling operation. do.
本開示に係る貯湯式給湯装置は、貯湯タンクと、水を加熱するヒートポンプユニットと、ヒートポンプユニットから流出した湯を貯湯タンクに蓄積する運転である沸き上げ運転を制御する制御手段と、を備え、沸き上げ運転において、制御手段は、ヒートポンプユニットから流出した湯の温度である出湯温度を実質的に一定の温度に安定させる安定運転と、ヒートポンプユニットの起動後、安定運転の前に、出湯温度を一定の温度よりも低くする起動後運転とを実行し、一定の温度が第1温度となる第1モードと、一定の温度が第1温度よりも低い第2温度となる第2モードとを制御手段が選択可能であり、起動後運転の間の出湯温度の上昇分を起動後運転の時間で割った値である出湯温度変化率に関して、第1モードの出湯温度変化率よりも第2モードの出湯温度変化率が大きいものである。
また、本開示に係る貯湯式給湯装置は、貯湯タンクと、水を加熱するヒートポンプユニットと、貯湯タンクから流出した水がヒートポンプユニットに流入し、ヒートポンプユニットから流出した湯が貯湯タンクに流入するように水を循環させる循環ポンプと、ヒートポンプユニットから流出した湯を貯湯タンクに蓄積する運転である沸き上げ運転を制御する制御手段と、を備え、沸き上げ運転において、制御手段は、ヒートポンプユニットから流出した湯の温度である出湯温度を実質的に一定の温度に安定させる安定運転と、ヒートポンプユニットの起動後、安定運転の前に、出湯温度を一定の温度よりも低くする起動後運転とを実行し、一定の温度が第1温度となる第1モードと、一定の温度が第1温度よりも低い第2温度となる第2モードとを制御手段が選択可能であり、起動後運転の間の循環ポンプの回転数の低下分を起動後運転の時間で割った値であるポンプ回転数変化率に関して、第1モードのポンプ回転数変化率よりも第2モードのポンプ回転数変化率が大きいものである。
A hot water storage type hot water supply apparatus according to the present disclosure includes a hot water storage tank, a heat pump unit that heats water, and a control means that controls a boiling operation that is an operation for accumulating hot water flowing out of the heat pump unit in the hot water storage tank, In the boiling operation, the control means performs a stable operation in which the outlet hot water temperature, which is the temperature of the hot water flowing out of the heat pump unit, is stabilized at a substantially constant temperature, and a stable operation in which the outlet hot water temperature is stabilized after the heat pump unit is started and before the stable operation. A first mode in which the constant temperature is the first temperature and a second mode in which the constant temperature is a second temperature lower than the first temperature are controlled. The means can be selected, and the outlet heated water temperature change rate of the second mode is higher than the outlet heated water temperature change rate of the first mode, which is the value obtained by dividing the rise in the outlet heated water temperature during operation after startup by the time of operation after startup. The outlet hot water temperature change rate is large.
Further, the hot water storage type hot water supply apparatus according to the present disclosure includes a hot water storage tank, a heat pump unit that heats water, and a heat pump unit that allows water flowing out of the hot water storage tank to flow into the heat pump unit and hot water flowing out of the heat pump unit to flow into the hot water storage tank. a circulation pump for circulating water in the heat pump unit; and a control means for controlling a boiling operation in which the hot water flowing out of the heat pump unit is accumulated in the hot water storage tank. A stable operation is performed to stabilize the temperature of the discharged hot water, which is the temperature of the heated hot water, at a substantially constant temperature, and a post-startup operation is performed to lower the temperature of the discharged hot water below a certain temperature after the start of the heat pump unit and before stable operation. The control means can select a first mode in which the constant temperature is the first temperature and a second mode in which the constant temperature is a second temperature lower than the first temperature. Regarding the pump rotation speed change rate, which is the value obtained by dividing the decrease in the rotation speed of the circulation pump by the operation time after startup, the pump rotation speed change rate in the second mode is larger than the pump rotation speed change rate in the first mode. is.
本開示によれば、沸き上げ運転の終盤にヒートポンプの入水温度の上昇を抑制する上で有利になる貯湯式給湯装置を提供することが可能となる。 Advantageous Effects of Invention According to the present disclosure, it is possible to provide a hot water storage type hot water supply apparatus that is advantageous in suppressing an increase in the temperature of water entering the heat pump at the end of the boiling operation.
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、説明を簡略化または省略する。以下の説明において、「水」、「湯」、または「湯水」との記載は、原則として、液体の水を意味し、低温の水から高温の湯までが含まれうるものとする。 Embodiments will be described below with reference to the drawings. Elements that are common or correspond to each figure are denoted by the same reference numerals, and their explanations are simplified or omitted. In the following description, the terms "water", "hot water", and "hot water" basically mean liquid water, and can include low temperature water to high temperature water.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1による貯湯式給湯装置1を示す図である。図1に示すように、本実施の形態の貯湯式給湯装置1は、水を加熱するヒートポンプユニット2と、貯湯タンク11を有するタンクユニット3とを備えている。ヒートポンプユニット2は、室外に配置される。タンクユニット3は、室外または室内に配置される。本実施の形態ではヒートポンプユニット2とタンクユニット3とが別体となっているが、本開示による貯湯式給湯装置は、ヒートポンプユニット2及びタンクユニット3が一体となった構造を有するものでもよい。
FIG. 1 shows a hot water storage type hot
ヒートポンプユニット2は、冷媒を圧縮する圧縮機4と、冷媒-水熱交換器5と、膨張弁6と、蒸発器7と、ヒートポンプコントローラ9とを筐体の内部に備えている。冷媒として使用される物質は、特に限定されないが、例えばCO2、HFC、HC、HFO等を使用可能である。冷媒-水熱交換器5は、冷媒流路5a及び水流路5bを備える。冷媒流路5aを通る冷媒と、水流路5bを通る水との間で熱が交換される。圧縮機4、冷媒流路5a、膨張弁6、及び蒸発器7が冷媒管を介して接続されることにより、冷媒回路が形成されている。
The
膨張弁6は、高圧冷媒を減圧及び膨張させる減圧装置に相当する。蒸発器7は、ヒートポンプユニット2の外部から取り込まれる室外の空気である外気と、冷媒との間で熱を交換させる。蒸発器7は、外気の熱によって冷媒を蒸発させる。ヒートポンプユニット2は、外気が蒸発器7に流れるように送風する送風機10を備えている。
The
タンクユニット3は、貯湯タンク11と、循環ポンプ13と、給湯混合弁14と、タンクコントローラ16とを筐体の内部に備えている。
The
貯湯タンク11は、ヒートポンプユニット2により加熱された湯を貯留する。貯湯タンク11は、図示しない断熱材により覆われている。貯湯タンク11内では、温度の違いによる水の比重の違いにより、上層側が高温域で下層側が低温域となる温度成層が形成される。
The hot
本実施の形態における貯湯タンク11は、単一の容器により構成されている。変形例として、貯湯タンク11は、複数の容器が管を介して直列に接続された構造を有するものでもよい。その複数の容器においては、高温側すなわち上位側となる容器の下部が、当該容器に対して低温側すなわち下位側となる容器の上部に対して、管により連通する。
Hot
タンクユニット3に設けられた給水端17には、例えば上水道のような水源から供給される水が通る外部給水管(図示省略)が接続されている。給水端17の下流側は、第一給水管18と第二給水管19とに分岐している。第一給水管18は、貯湯タンク11の下部に接続されている。給湯混合弁14は、流入口a、流入口b、及び流出口cを有している。第二給水管19は、給湯混合弁14の流入口bに接続されている。
A
タンクユニット3に設けられた給湯端20には、例えばシャワー、蛇口、浴槽のような給湯先につながる外部給湯管(図示省略)が接続されている。給湯管21は、貯湯タンク11の上部を給湯混合弁14の流入口aにつないでいる。給湯管22は、給湯混合弁14の流出口cを給湯端20につないでいる。
A hot
給湯混合弁14は、貯湯タンク11の上部から給湯管21を通って供給される高温水と、第二給水管19から供給される低温水とを混合する。その混合された湯は、給湯管22及び外部給湯管を通って給湯先へ送られる。給湯混合弁14により高温水と低温水との混合比を調整することで、給湯温度を調整することができる。貯湯タンク11の上部に貯留された高温水が給湯管21へ流出すると、それと同量の低温水が第一給水管18から貯湯タンク11の下部に流入する。そのようにして、貯湯タンク11は、満水状態に維持される。
The hot
貯湯タンク11の下部は、タンク下部通路25を介して、循環ポンプ13の吸入口につながっている。ヒートポンプユニット2及びタンクユニット3は、ヒートポンプ入水配管23及びヒートポンプ出湯配管24により、互いに接続されている。循環ポンプ13の吐出口は、ヒートポンプ入水配管23を介して、冷媒-水熱交換器5の水流路5bの入口につながっている。冷媒-水熱交換器5の水流路5bの出口は、ヒートポンプ出湯配管24と、タンクユニット3内のタンク上部通路26とを介して、貯湯タンク11の上部につながっている。
A lower portion of the hot
以下の説明では、ヒートポンプユニット2に流入する水の温度を「ヒートポンプ入水温度」と称し、ヒートポンプユニット2から流出する湯の温度を「ヒートポンプ出湯温度」と称する。ヒートポンプユニット2には、圧縮機4から吐出される冷媒の温度である圧縮機吐出温度を検出する吐出温度センサ29と、ヒートポンプ入水温度を検出する入水温度センサ30と、ヒートポンプ出湯温度を検出する出湯温度センサ31と、外気温度を検出する外気温度センサ32とが設置されている。図示の例では、水流路5bの入口に入水温度センサ30が配置され、水流路5bの出口に出湯温度センサ31が設置されている。この例に代えて、例えばタンクユニット3内に入水温度センサ30及び出湯温度センサ31が配置されてもよい。
In the following description, the temperature of water flowing into the
貯湯タンク11には、互いに異なる高さの位置に配置された複数の貯湯温度センサ33が設けられている。これらの貯湯温度センサ33によれば、貯湯タンク11内の鉛直方向の水温分布を検出することができる。図示の例では4個の貯湯温度センサ33が設けられているが、貯湯温度センサ33の数はこれに限定されない。給水温度センサ34は、水源から給水端17へ供給される水の温度である給水温度を検出する。
The hot
ヒートポンプコントローラ9とタンクコントローラ16とは、有線または無線により、双方向にデータ通信可能に接続されている。ヒートポンプコントローラ9及びタンクコントローラ16は、貯湯式給湯装置1の動作を制御する制御手段に相当する。ヒートポンプコントローラ9及びタンクコントローラ16の少なくとも一方は、時刻を管理するタイマー機能を有していてもよい。ヒートポンプコントローラ9及びタンクコントローラ16の少なくとも一方は、年月日を管理するカレンダー機能を有していてもよい。
The
本実施の形態では、ヒートポンプコントローラ9とタンクコントローラ16とが連携して、貯湯式給湯装置1の動作を制御する。本実施の形態において、ヒートポンプコントローラ9が実行すると記載された処理については、ヒートポンプコントローラ9に代わってタンクコントローラ16が実行してもよいし、ヒートポンプコントローラ9とタンクコントローラ16とが連携して実行してもよい。また、タンクコントローラ16が実行すると記載された処理については、タンクコントローラ16に代わってヒートポンプコントローラ9が実行してもよいし、ヒートポンプコントローラ9とタンクコントローラ16とが連携して実行してもよい。
In the present embodiment,
本開示では、図示の例のように複数のコントローラが連携して貯湯式給湯装置1の動作を制御する構成に限定されるものではなく、単一のコントローラにより貯湯式給湯装置1の動作が制御される構成にしてもよい。
The present disclosure is not limited to a configuration in which a plurality of controllers cooperate to control the operation of the storage-type hot
本実施の形態の貯湯式給湯装置1は、リモコン50を備える。リモコン50とタンクコントローラ16とは、有線または無線により、双方向にデータ通信可能に接続されている。リモコン50は、例えば台所、浴室のような部屋に設置されてもよい。リモコン50は、運転動作指令、設定値の変更、その他に関する使用者の操作を受け付ける機能を有する。リモコン50は、ユーザーインターフェースに相当する。図示を省略するが、リモコン50には、貯湯式給湯装置1の状態に関する情報を表示するディスプレイ、使用者が操作するスイッチ等の操作部、スピーカ、マイク等が搭載されていてもよい。貯湯式給湯装置1は、異なる場所に設置される複数台のリモコン50を備えてもよい。リモコン50に代えて、またはリモコン50に加えて、例えばスマートフォン、タブレット端末、スマートスピーカ、テレビなどの他の機器が、貯湯式給湯装置1のユーザーインターフェースとして利用可能であってもよい。当該他の機器とタンクコントローラ16とが、インターネットあるいはローカルエリアネットワークのような通信回線を介して通信してもよい。
The hot water storage type hot
図2は、実施の形態1による貯湯式給湯装置1の機能ブロック図である。図2に示すように、圧縮機4、膨張弁6、送風機10、吐出温度センサ29、入水温度センサ30、出湯温度センサ31、及び外気温度センサ32のそれぞれは、ヒートポンプコントローラ9に対して電気的に接続されている。循環ポンプ13、給湯混合弁14、貯湯温度センサ33、及び給水温度センサ34のそれぞれは、タンクコントローラ16に対して電気的に接続されている。
FIG. 2 is a functional block diagram of hot water storage type hot
ヒートポンプコントローラ9の各機能は、処理回路により実現されてもよい。ヒートポンプコントローラ9の処理回路は、少なくとも1つのプロセッサ9aと少なくとも1つのメモリ9bとを備えてもよい。少なくとも1つのプロセッサ9aは、少なくとも1つのメモリ9bに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、ヒートポンプコントローラ9のそれぞれの各機能を実現してもよい。ヒートポンプコントローラ9の処理回路は、少なくとも1つの専用のハードウェアを備えてもよい。
Each function of the
タンクコントローラ16の各機能は、処理回路により実現されてもよい。タンクコントローラ16の処理回路は、少なくとも1つのプロセッサ16aと少なくとも1つのメモリ16bとを備えてもよい。少なくとも1つのプロセッサ16aは、少なくとも1つのメモリ16bに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、タンクコントローラ16のそれぞれの各機能を実現してもよい。タンクコントローラ16の処理回路は、少なくとも1つの専用のハードウェアを備えてもよい。
Each function of the
ヒートポンプコントローラ9は、例えばインバータ制御により、圧縮機4の回転数が可変となるように制御することができる。タンクコントローラ16は、例えばインバータ制御により、循環ポンプ13の回転数が可変となるように制御することができる。本開示において、「回転数」とは、単位時間当たりの回転数を意味しており、回転速度に相当する。
The
貯湯式給湯装置1は、沸き上げ運転を実行できる。沸き上げ運転は、ヒートポンプユニット2から流出した湯を貯湯タンク11に蓄積する運転である。ヒートポンプコントローラ9及びタンクコントローラ16は、沸き上げ運転を制御する。ヒートポンプコントローラ9及びタンクコントローラ16は、沸き上げ運転のときの動作を例えば以下のように制御する。圧縮機4及び循環ポンプ13が駆動される。圧縮機4により圧縮されることで高温高圧となった冷媒が冷媒-水熱交換器5の冷媒流路5aに流入する。冷媒流路5aを流れる冷媒は、水流路5bを流れる水により冷却される。冷媒流路5aを通過した冷媒は、膨張弁6により減圧されることで低温低圧の冷媒となる。この低温低圧冷媒は、蒸発器7に流入する。蒸発器7では、送風機10によって流れる外気と、低温低圧冷媒との間で熱を交換する。蒸発器7にて外気により加熱されることで冷媒が蒸発する。蒸発した冷媒が圧縮機4に吸入される。このようにして、冷凍サイクルが形成される。
The hot water storage type hot
貯湯タンク11の下部にある水は、タンク下部通路25、循環ポンプ13、及びヒートポンプ入水配管23を通って、冷媒-水熱交換器5の水流路5bに流入する。冷媒-水熱交換器5では、冷媒流路5aを流れる冷媒により、水流路5bを流れる水が加熱されて高温の湯になる。その加熱された高温の湯は、ヒートポンプ出湯配管24及びタンク上部通路26を通って、貯湯タンク11の上部に流入する。このような沸き上げ運転により、貯湯タンク11内で上から下に向かって高温水が徐々に蓄積されていくことで、貯湯タンク11内の貯湯熱量が増加する。
The water in the lower part of the hot
ヒートポンプユニット2を通過する水の流量を以下「沸き上げ水流量」と称する。沸き上げ水流量は、水流路5bを流れる水の体積流量に相当する。本実施の形態では、タンクコントローラ16が循環ポンプ13の回転数を調整することにより、沸き上げ水流量を調整可能である。循環ポンプ13の回転数が高いほど、沸き上げ水流量が高くなり、ヒートポンプ出湯温度が低くなる。沸き上げ運転のときのヒートポンプ出湯温度の目標値を以下「目標出湯温度」と称する。タンクコントローラ16は、出湯温度センサ31により検出されるヒートポンプ出湯温度が、目標出湯温度に等しくなるように、循環ポンプ13の回転数をフィードバック制御できる。
The flow rate of water passing through the
ヒートポンプユニット2の加熱能力[W]は、単位時間当たりにヒートポンプユニット2が水に与える熱量である。ヒートポンプコントローラ9は、ヒートポンプユニット2の加熱能力が目標値に等しくなるように、圧縮機4の回転数を調整してもよい。ヒートポンプコントローラ9は、吐出温度センサ29により検出される圧縮機吐出温度が目標値に等しくなるように、膨張弁6の開度を調整してもよい。膨張弁6の開度が大きいほど、冷媒流量が増加し、圧縮機吐出温度が低下する。
The heating capacity [W] of the
ここで、循環ポンプ13の回転数Fpと、沸き上げ水流量Gw[L/min]と、ヒートポンプ出湯温度Twoの関係を説明する。循環ポンプ13の回転数Fpと、沸き上げ水流量Gwとは、比例する関係にある。また、ヒートポンプユニット2の加熱能力をQhp[kW]、ヒートポンプ入水温度をTwi[℃]とすると、次式の関係が成り立つ。ただし、ρw[kg/m3]は水の密度であり、Cpw[kJ/kgK]は水の比熱である。
Qhp=Gw/(60×1000)×ρw×Cpw×(Two-Twi)
よって、加熱能力Qhpを一定と仮定すると、沸き上げ水流量Gwとヒートポンプ出湯温度Twoとは、反比例の関係になる。
Here, the relationship between the rotation speed Fp of the
Qhp=Gw/(60×1000)×ρw×Cpw×(Two−Twi)
Therefore, assuming that the heating capacity Qhp is constant, the boiling water flow rate Gw and the heat pump hot water temperature Two are in an inversely proportional relationship.
沸き上げ運転において、ヒートポンプコントローラ9及びタンクコントローラ16は、ヒートポンプユニット2の起動後、まず、起動後運転を実行し、起動後運転の終了後、安定運転を実行する。安定運転は、ヒートポンプ出湯温度を実質的に一定の温度に安定させる運転である。以下では、この「一定の温度」を「目標貯湯温度」と称する。安定運転のとき、タンクコントローラ16は、出湯温度センサ31により検出されるヒートポンプ出湯温度が目標貯湯温度に等しくなるように、循環ポンプ13の回転数を調整する。起動後運転は、ヒートポンプ出湯温度を目標貯湯温度よりも低くする運転である。起動後運転のとき、タンクコントローラ16は、出湯温度センサ31により検出されるヒートポンプ出湯温度が、目標貯湯温度よりも低い目標出湯温度に等しくなるように、循環ポンプ13の回転数を調整する。
In the boiling operation, the
ヒートポンプユニット2が起動した直後は、圧縮機4、冷媒-水熱交換器5、冷媒配管などが十分に温められていない。そのような状態でヒートポンプ出湯温度を高くしようとすると、循環ポンプ13の回転数を急激に低下させて沸き上げ水流量を低くすることとなる。その結果、実際のヒートポンプ出湯温度が、目標温度に対してオーバーシュートしたり、ハンチングが発生したりして、COPが低下する。これに対し、本実施の形態であれば、ヒートポンプ出湯温度を目標貯湯温度よりも低くする起動後運転を、安定運転の前に行うことで、そのようなCOPの低下を確実に抑制できる。
Immediately after the
タンクコントローラ16は、目標貯湯温度が第1温度となる第1モードと、目標貯湯温度が第1温度よりも低い第2温度となる第2モードとを選択可能である。本開示では、起動後運転の間のヒートポンプ出湯温度の上昇分を起動後運転の時間で割った値を「出湯温度変化率」と称する。ヒートポンプコントローラ9及びタンクコントローラ16は、第1モードの出湯温度変化率よりも第2モードの出湯温度変化率が大きくなるように制御する。
The
例えば、第1モードのときの、起動後運転の間のヒートポンプ出湯温度の上昇分をΔTwo1とし、起動後運転の時間をt1とすると、出湯温度変化率はΔTwo1/t1となる。第2モードのときの、起動後運転の間のヒートポンプ出湯温度の上昇分をΔTwo2とし、起動後運転の時間をt2とすると、出湯温度変化率はΔTwo2/t2となる。この場合、ヒートポンプコントローラ9及びタンクコントローラ16は、次式が成り立つように制御する。
ΔTwo1/t1<ΔTwo2/t2
For example, in the first mode, the rate of change in outlet heated water temperature is ΔTwo1/t1, where ΔTwo1 is the rise in the outlet hot water temperature of the heat pump during the operation after startup, and t1 is the operation time after startup. In the second mode, the rate of change in outlet heated water temperature is .DELTA.Two2/t2, where .DELTA.Two2 is the amount of rise in the heat pump outlet hot water temperature during operation after startup, and t2 is the time of operation after startup. In this case, the
ΔTwo1/t1<ΔTwo2/t2
図3は、起動後運転及び安定運転におけるヒートポンプ出湯温度と時間の関係の例を示すグラフである。図3において、一点鎖線のグラフは第1モードの目標出湯温度を示し、実線のグラフは第2モードの目標出湯温度を示す。図3の例では、第1モードの目標貯湯温度が65℃であり、第2モードの目標貯湯温度が55℃である。以下、図3の例について説明する。 FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between the outlet hot water temperature of the heat pump and time during operation after start-up and stable operation. In FIG. 3, the dashed line graph indicates the target outlet heated water temperature in the first mode, and the solid line graph indicates the target outlet heated water temperature in the second mode. In the example of FIG. 3, the target stored hot water temperature in the first mode is 65°C, and the target stored hot water temperature in the second mode is 55°C. The example of FIG. 3 will be described below.
圧縮機4の起動直後のヒートポンプ出湯温度は、40℃未満となる場合がある。図3の例では、圧縮機4の起動後、ヒートポンプ出湯温度が40℃に達した時点を、起動後運転の起点としている。第1モードの起動後運転の時間は、図3中のt1で示される。第1モードの起動後運転のときの目標出湯温度は、起動後運転の開始時の40℃から、起動後運転の終了時の65℃まで、時間当たりに一定の割合で上昇する。第1モードの起動後運転のとき、タンクコントローラ16は、出湯温度センサ31により検出されるヒートポンプ出湯温度が、目標出湯温度の上昇に合わせて上昇するように、循環ポンプ13の回転数を調整する。第1モードの出湯温度変化率ΔTwo1/t1は、(65℃-40℃)/t1、すなわち25℃/t1で表される。
The temperature of hot water discharged from the heat pump immediately after the
第2モードの起動後運転の時間は、図3中のt2で示される。t2<t1である。第2モードの起動後運転のときの目標出湯温度は、起動後運転の開始時の40℃から、起動後運転の終了時の55℃まで、時間当たりに一定の割合で上昇する。第2モードの起動後運転のときの目標出湯温度が上昇する傾きは、第1モードの起動後運転のときの目標出湯温度が上昇する傾きよりも大きい。第2モードの起動後運転のとき、タンクコントローラ16は、出湯温度センサ31により検出されるヒートポンプ出湯温度が、第1モードの起動後運転のときよりも大きい傾きで上昇する目標出湯温度に追従するように、循環ポンプ13の回転数を調整する。第2モードの出湯温度変化率ΔTwo2/t2は、(55℃-40℃)/t2、すなわち15℃/t2で表される。
The time of operation after start-up in the second mode is indicated by t2 in FIG. t2<t1. The target hot water outlet temperature in the second mode of operation after startup increases from 40° C. at the start of the operation after startup to 55° C. at the end of the operation after startup at a constant rate per hour. The inclination of the rise of the target hot water temperature in the second mode of operation after startup is greater than the inclination of the rise of the target hot water temperature in the first mode of operation after startup. During the operation after startup in the second mode, the
タンクコントローラ16がヒートポンプ出湯温度の制御を開始する起点となるヒートポンプ出湯温度の値を以下「起点出湯温度」と称する。図3の例における起点出湯温度は、40℃である。起点出湯温度は、例えば、給湯に利用できる範囲で低い温度であればよい。起点出湯温度は、40℃に限定されるものでなく、例えば、38℃でもよいし、42℃でもよい。
The value of the heat pump discharged hot water temperature at which the
圧縮機4の起動後、ヒートポンプ出湯温度が起点出湯温度に達する時点までの間は、ヒートポンプコントローラ9及びタンクコントローラ16は、ヒートポンプ出湯温度にかかわらず、圧縮機4の回転数及び循環ポンプ13の回転数を、それぞれ所定の値に固定して運転してもよい。ヒートポンプ出湯温度が起点出湯温度に達した後、タンクコントローラ16は、ヒートポンプ出湯温度が目標出湯温度に等しくなるように循環ポンプ13の回転数を調整するフィードバック制御を開始してもよい。
After the
上述した例では、ヒートポンプ出湯温度が起点出湯温度に達した時点を起動後運転の開始時として説明したが、本開示では、圧縮機4が起動した時点を起動後運転の開始時とみなしてもよい。 In the above example, the time at which the hot water outlet temperature of the heat pump reaches the starting point hot water temperature has been described as the start time of the post-startup operation. good.
沸き上げ運転の終盤になると、沸き上げ運転の開始前に貯湯タンク11内の上部にあった残湯が貯湯タンク11内の下部にまで移動し、ヒートポンプユニット2へ流入する可能性がある。そのようにして残湯がヒートポンプユニット2へ流入すると、ヒートポンプ入水温度が上昇し、ヒートポンプ入水温度が給水温度よりも高くなる。ヒートポンプ入水温度が高いほど、ヒートポンプユニット2のCOP(成績係数)が低下する。
At the end of the boiling operation, there is a possibility that residual hot water in the upper part of the hot
本開示では、沸き上げ運転の間にヒートポンプユニット2を通過する水の総体積を「沸き上げ湯量」と称する。沸き上げ湯量は、沸き上げ運転の間にヒートポンプユニット2から貯湯タンク11の上部に流入する湯の体積に相当する。沸き上げ運転で貯湯タンク11に追加すべき熱量が同じであるとすると、目標貯湯温度が低いほど、必要な沸き上げ湯量が多くなる。沸き上げ湯量が多いほど、貯湯タンク11内での残湯の下方向への移動量が大きくなるので、沸き上げ運転の終盤に、ヒートポンプ入水温度が上昇しやすくなり、COPが低下しやすくなる。
In the present disclosure, the total volume of water that passes through the
本実施の形態であれば、目標貯湯温度が低いときには、第2モードを選択することができる。第2モードは、出湯温度変化率が第1モードよりも大きいので、第1モードに比べて、短時間でヒートポンプ出湯温度を上昇させることができる。このため、第2モードであれば、目標貯湯温度に満たない温度の湯が貯湯タンク11に流入する時間を短縮できるので、沸き上げ湯量の増加を軽減できる。それゆえ、本実施の形態であれば、目標貯湯温度が低いときでも、沸き上げ運転の終盤に、ヒートポンプ入水温度が上昇しにくくなるので、COPの低下を防止する上で有利になる。
According to the present embodiment, the second mode can be selected when the target stored hot water temperature is low. In the second mode, the outlet heated water temperature change rate is higher than in the first mode, so the outlet heated water temperature of the heat pump can be raised in a shorter period of time than in the first mode. Therefore, in the second mode, it is possible to shorten the time for hot water having a temperature lower than the target hot water storage temperature to flow into the hot
目標貯湯温度を低く設定する場合には、貯湯タンク11に蓄熱可能な貯湯熱量が小さくなるため、1日当たりの沸き上げ運転の回数が増加する可能性がある。本実施の形態であれば、目標貯湯温度が低く、1日当たりの沸き上げ運転の回数が多い場合であっても、第2モードの沸き上げ運転を実行することで、沸き上げ湯量の増加を確実に抑制できる。
If the target stored hot water temperature is set low, the amount of stored hot water heat that can be stored in the hot
また、本実施の形態であれば、目標貯湯温度が高いときには、第1モードを選択することができる。目標貯湯温度が高いときには、目標貯湯温度が低いときよりも、ヒートポンプユニット2が起動してから暖まるまでの間に、ヒートポンプ出湯温度のオーバーシュートあるいはハンチングが発生しやすい。これに対し、第1モードであれば、起動後運転のときの出湯温度変化率が第2モードよりも小さく、ヒートポンプ出湯温度の変化が緩やかである。このため、第1モードであれば、ヒートポンプ出湯温度のオーバーシュートあるいはハンチングの発生を確実に抑制でき、COPの向上に有利になる。それゆえ、起動後運転の時間が長くなることで沸き上げ湯量が増加しても、トータルで見て効率の高い運転を実施することができる。
Further, according to the present embodiment, when the target stored hot water temperature is high, the first mode can be selected. When the target stored hot water temperature is high, overshooting or hunting of the heat pump discharged hot water temperature is more likely to occur during the period from when the
図4は、起動後運転及び安定運転における循環ポンプ13の回転数と時間の関係の例を示すグラフである。以下、循環ポンプ13の回転数を「ポンプ回転数」と呼ぶ場合がある。図4において、一点鎖線のグラフは第1モードのポンプ回転数を示し、実線のグラフは第2モードのポンプ回転数を示す。起動後運転のとき、タンクコントローラ16は、ポンプ回転数を次第に低下させることで、ヒートポンプ出湯温度を次第に上昇させる。安定運転においては、タンクコントローラ16は、ポンプ回転数を実質的に一定に保つことで、ヒートポンプ出湯温度が目標貯湯温度に等しい状態を維持する。
FIG. 4 is a graph showing an example of the relationship between the number of revolutions of the
本開示では、起動後運転の間のポンプ回転数の低下分を起動後運転の時間で割った値を「ポンプ回転数変化率」と称する。ヒートポンプコントローラ9及びタンクコントローラ16は、第1モードのポンプ回転数変化率よりも第2モードのポンプ回転数変化率が大きくなるように制御する。
In the present disclosure, the value obtained by dividing the decrease in the pump rotation speed during operation after start-up by the time of operation after start-up is referred to as "pump rotation speed change rate." The
図4の例において、第1モードの安定運転のときのポンプ回転数は、安定回転数Fp1となる。第1モードの起動後運転のときのポンプ回転数は、起動後運転の開始時の初期回転数Fpsから、起動後運転の終了時の安定回転数Fp1まで、時間当たりに一定の割合で低下する。第2モードの安定運転のときのポンプ回転数は、安定回転数Fp2となる。ここで、Fp2>Fp1である。第2モードの起動後運転のときのポンプ回転数は、起動後運転の開始時の初期回転数Fpsから、起動後運転の終了時の安定回転数Fp2まで、時間当たりに一定の割合で低下する。このような図4の例において、(Fps-Fp2)/t2で表される第2モードのポンプ回転数変化率は、(Fps-Fp1)/t1で表される第1モードのポンプ回転数変化率よりも大きい。 In the example of FIG. 4, the pump rotation speed during stable operation in the first mode is the stable rotation speed Fp1. The pump rotation speed during the operation after startup in the first mode decreases at a constant rate per hour from the initial rotation speed Fps at the start of the operation after startup to the stable rotation speed Fp1 at the end of the operation after startup. . The pump rotation speed during stable operation in the second mode is the stable rotation speed Fp2. Here, Fp2>Fp1. The pump rotation speed during the operation after startup in the second mode decreases at a constant rate per hour from the initial rotation speed Fps at the start of the operation after startup to the stable rotation speed Fp2 at the end of the operation after startup. . In the example of FIG. 4, the second mode pump rotation speed change rate represented by (Fps−Fp2)/t2 is the first mode pump rotation speed change represented by (Fps−Fp1)/t1. Greater than rate.
本実施の形態において、第2モードは、ポンプ回転数変化率が第1モードよりも大きいので、第1モードに比べて、短時間でポンプ回転数を安定回転数まで変化させることができる。このため、第2モードであれば、目標貯湯温度に満たない温度の湯が貯湯タンク11に流入する時間を短縮できるので、沸き上げ湯量の増加を軽減できる。それゆえ、本実施の形態であれば、目標貯湯温度が低いときでも、沸き上げ運転の終盤に、ヒートポンプ入水温度が上昇しにくくなるので、COPの低下を防止する上で有利になる。
In the present embodiment, since the second mode has a higher rate of change in the pump rotation speed than the first mode, the pump rotation speed can be changed to a stable rotation speed in a shorter time than in the first mode. Therefore, in the second mode, it is possible to shorten the time for hot water having a temperature lower than the target hot water storage temperature to flow into the hot
タンクコントローラ16は、目標貯湯温度が閾値以上の場合に第1モードの沸き上げ運転を選択し、目標貯湯温度が当該閾値に対して低い場合に第2モードの沸き上げ運転を選択してもよい。この場合、当該閾値以上の温度が第1温度に相当し、当該閾値に対して低い温度が第2温度に相当する。当該閾値は、65℃でもよい。本開示では、当該閾値は、65℃に限定されるものでなく、例えば、60℃でもよいし、70℃でもよい。
The
目標貯湯温度は、沸き上げ運転によって貯湯タンク11に貯える湯の主たる温度に相当する。本実施の形態であれば、起動後運転の間に、圧縮機4、冷媒-水熱交換器5、冷媒配管などが十分に加熱され、それらの温度が上昇する。これにより、安定運転のときには、ヒートポンプ出湯温度を目標貯湯温度に安定して維持することが可能となる。
The target stored hot water temperature corresponds to the main temperature of the hot water stored in the hot
ヒートポンプ出湯配管24などからの放熱のため、貯湯タンク11に流入する湯の温度は、ヒートポンプ出湯温度よりも僅かに低くなる可能性がある。この温度低下を考慮する場合には、安定運転において、タンクコントローラ16は、ヒートポンプ出湯温度が、目標貯湯温度に対して所定温度高い温度に安定するように循環ポンプ13の回転数を制御してもよい。
The temperature of the hot water flowing into the hot
タンクコントローラ16は、貯湯温度センサ33により検出される貯湯タンク11内の鉛直方向に沿った温度分布を用いて、貯湯タンク11内の貯湯熱量を計算することができる。タンクコントローラ16は、一定時間ごとに現在の貯湯熱量を算出する。貯湯熱量は、給湯に利用できる熱量に相当する。現在の貯湯熱量が、沸き上げ開始閾値を下回ると、ヒートポンプコントローラ9及びタンクコントローラ16は、沸き上げ運転を開始する。貯湯タンク11内の貯湯熱量が目標貯湯熱量に達すると、ヒートポンプコントローラ9及びタンクコントローラ16は、沸き上げ運転を終了する。
The
タンクコントローラ16は、給湯管21または給湯管22を流れる湯の温度及び量をセンサ(図示省略)により検出することで、給湯負荷を検出してもよい。タンクコントローラ16は、過去複数日間の給湯負荷を統計的に処理して得た学習結果に基づいて、目標貯湯熱量を定めてもよい。例えば、タンクコントローラ16は、現在から、ある決まった時刻までに予測される給湯負荷を基に、それに対して必要な熱量として、目標貯湯熱量を算出してもよい。
The
図3に示す例では、起動後運転のときの目標出湯温度が、時間当たりに一定の割合で上昇するものとした。変形例として、起動後運転の間に、目標出湯温度が、1ステップまたは複数ステップにより、段階的に上昇するようにしてもよい。 In the example shown in FIG. 3, it is assumed that the target outlet heated water temperature during the operation after starting rises at a constant rate per hour. As a modification, the target outlet heated water temperature may be increased stepwise in one or more steps during operation after startup.
図4に示す例では、起動後運転のときのポンプ回転数が、時間当たりに一定の割合で低下するものとした。変形例として、起動後運転の間に、ポンプ回転数が、1ステップまたは複数ステップにより、段階的に低下するようにしてもよい。 In the example shown in FIG. 4, it is assumed that the pump rotation speed during operation after startup decreases at a constant rate per hour. Alternatively, the pump speed may be stepped down in one or more steps during post-startup operation.
タンクコントローラ16は、第3モードをさらに選択可能でもよい。第3モードの目標貯湯温度は、第2モードと同じであり、比較的低い第2温度となる。第3モードの出湯温度変化率は、第2モードの出湯温度変化率よりも小さい。第3モードの出湯温度変化率の値は、第1モードの出湯温度変化率の値に等しくてもよい。第3モードのポンプ回転数変化率は、第2モードのポンプ回転数変化率よりも小さい。第3モードのポンプ回転数変化率の値は、第1モードのポンプ回転数変化率の値に等しくてもよい。
The
1回の沸き上げ運転で貯湯タンク11に追加される熱量を以下「沸き上げ熱量」と称する。沸き上げ熱量は、目標貯湯熱量と、沸き上げ運転開始前の貯湯タンク11内の貯湯熱量との差に相当する。
The amount of heat added to the hot
タンクコントローラ16は、目標貯湯温度が第2温度に相当し、かつ、目標貯湯熱量あるいは沸き上げ熱量が比較的少ない場合に、第2モードに代えて第3モードを選択してもよい。目標貯湯熱量あるいは沸き上げ熱量が比較的少ない場合には、沸き上げ湯量が少ないので、貯湯タンク11内での残湯の下方向への移動量が小さい。このため、沸き上げ運転の終盤においても、ヒートポンプ入水温度が上昇する可能性が低く、COPが低下しにくい。それゆえ、第2モードに代えて第3モードの沸き上げ運転を実行しても、沸き上げ運転の終盤にヒートポンプ入水温度が上昇することを防止できる。第3モードは、第2モードよりも、起動後運転のときのCOPが高くなる。このため、第2モードに代えて第3モードを選択することで、起動後運転のときのCOPが向上する。
The
図5は、沸き上げ運転を開始するときに実行される処理の例を示すフローチャートである。以下、図5のフローチャートについて説明する。沸き上げ運転を開始する前に、ステップS101として、タンクコントローラ16は、目標貯湯温度を設定する。タンクコントローラ16は、例えばリモコン50を用いて使用者が設定した給湯設定温度と、1回の沸き上げ運転の沸き上げ熱量との少なくとも一方の情報に応じて、目標貯湯温度を変えてもよい。
FIG. 5 is a flowchart showing an example of processing executed when starting the boiling operation. The flowchart of FIG. 5 will be described below. Before starting the boiling operation, in step S101, the
深夜時間帯は、電力料金単価が安価になる時間帯である。タンクコントローラ16は、1日の給湯負荷の多くをまかなう熱量を深夜時間帯の沸き上げ運転で貯湯タンク11に貯える場合には、目標貯湯温度を比較的高く設定し、沸き上げ熱量を多くする。このときの目標貯湯温度は例えば65℃である。その一方で、タンクコントローラ16は、例えば日中に太陽光発電などの電力を利用して沸き上げ運転を実施し、深夜時間帯の沸き上げ運転と合わせて、1日の給湯負荷をまかなう熱量を生成してもよい。そのように、1日の給湯負荷をまかなう熱量を複数回の沸き上げ運転に分散して生成する場合には、1回の沸き上げ運転当たりの沸き上げ熱量が少なくなるので、タンクコントローラ16は、目標貯湯温度を比較的低く設定する。このときの目標貯湯温度は例えば55℃である。
The late-night time zone is a time zone in which the power rate unit price is low. A
貯湯タンク11の容量は一定であるため、目標貯湯温度を下げると、貯湯タンク11に蓄熱可能な貯湯熱量が小さくなる。その一方で、目標貯湯温度を下げると、安定運転時のヒートポンプ出湯温度を低くすることができるため、圧縮機4の吐出圧力が低くなることで、沸き上げ運転の安定運転時のCOPが向上する。このため、1回の沸き上げ熱量が少ない場合には、目標貯湯温度を低くすることで、沸き上げ運転の消費電力量を小さくできる。
Since the capacity of the
目標貯湯温度が決定すると、ステップS102として、タンクコントローラ16は、目標貯湯温度が閾値以上かどうかを判定する。前述したように、この閾値は例えば65℃でもよい。目標貯湯温度が閾値以上である場合には、ステップS103に進み、ヒートポンプコントローラ9及びタンクコントローラ16は、第1モードの沸き上げ運転を実行する。
When the target stored hot water temperature is determined, in step S102, the
これに対し、目標貯湯温度が閾値よりも低い場合には、ステップS104に進み、タンクコントローラ16は、貯湯タンク11の低温水量Vcw[L]を演算する。低温水量Vcwは、貯湯タンク11内の下層側の水の体積である。ここで、図6を参照して、低温水量Vcwを算出する方法の例について説明する。
On the other hand, when the target hot water storage temperature is lower than the threshold, the
図6は、沸き上げ運転の開始前の貯湯タンク11内の温度分布の例を模式的に示す図である。図6中の左側の図に示すように、沸き上げ運転の開始前の貯湯タンク11内には、上層側に残湯があり、下層側に低温水があり、それらの間には温度境界層が形成される。図6中の右側のグラフは、4個の貯湯温度センサ33で検出される水温と、貯湯タンク11の容量との関係を示す。図6では、4個の貯湯温度センサ33を、位置が高い方から低い方へ、a,b,c,dとして区別している。
FIG. 6 is a diagram schematically showing an example of temperature distribution in the hot
低温水とは、貯湯タンク11内の下部にあって、貯湯タンク11の上部から給湯される湯よりも十分低い温度の水である。タンクコントローラ16は、水温が閾値温度Tcw以下の水を低温水とみなしてもよい。閾値温度Tcwは、例えば、給水温度センサ34により検出された給水温度よりも、所定温度(例えば5度程度)だけ高い値でもよい。タンクコントローラ16は、過去一定期間に給水温度センサ34が検出した給水温度を平均化した給水温度に、上記所定温度を加算した値を、閾値温度Tcwとして算出してもよい。タンクコントローラ16は、各貯湯温度センサ33の位置と、貯湯タンク11の容量との関係を予め記憶している。タンクコントローラ16は、各貯湯温度センサ33で検出した温度を基に、図6のグラフように、貯湯タンク11の容量に対する温度分布を作成する。この際、タンクコントローラ16は、上下に隣り合う貯湯温度センサ33の間の水温を、線形補間により算出してもよい。タンクコントローラ16は、この温度分布と閾値温度Tcwとが交わる位置における貯湯タンク11の容量を推定して、低温水量Vcwを算出する。本実施の形態では、タンクコントローラ16及び貯湯温度センサ33が、貯湯タンク11の低温水量Vcwを算出する手段に相当している。
Low-temperature water is water that is located in the lower part of the hot
貯湯タンク11の低温水量Vcwを算出すると、ステップS105として、タンクコントローラ16は、今回の沸き上げ運転における沸き上げ湯量Vhw[L]の予測値を次の式(1)により演算する。
Vhw=Qhw/[ρw×Cpw×(Two-Twi_ave)]×106
After calculating the low-temperature water amount Vcw of the hot
Vhw=Qhw/[ρw×Cpw×(Two−Twi_ave)]×10 6
ここで、Qhw[MJ]は沸き上げ熱量であり、Two[℃]はヒートポンプ出湯温度であり、Twi_ave[℃]はヒートポンプ入水温度の平均値である。タンクコントローラ16は、例えば、ステップS104で検出した低温水量Vcwの領域の温度分布を平均化することで、ヒートポンプ入水温度の平均値Twi_aveを計算できる。タンクコントローラ16は、ヒートポンプ出湯温度Twoとして、目標貯湯温度の値を用いてもよい。あるいは、タンクコントローラ16は、起動後運転の開始時のヒートポンプ出湯温度(図3の例では40℃)の値と、目標貯湯温度の値とを考慮して、出湯温度毎に沸き上げ湯量を分割して算出し、それらを合算することで、沸き上げ湯量Vhwを算出してもよい。本実施の形態では、タンクコントローラ16が、沸き上げ湯量Vhwを予測する手段に相当している。
Here, Qhw [MJ] is the amount of heat to be heated, Two [°C] is the hot water outlet temperature of the heat pump, and Twi_ave [°C] is the average value of the heat pump inlet water temperature. The
ステップS105で沸き上げ湯量Vhwを予測すると、タンクコントローラ16は、ステップS106として、沸き上げ湯量Vhwが貯湯タンク11の低温水量Vcwより小さいかどうかを判定する。沸き上げ湯量Vhwが貯湯タンク11の低温水量Vcwより小さい場合には、第3モードの沸き上げ運転を実行しても、沸き上げ運転の終盤にヒートポンプ入水温度が上昇しないと予想できる。このため、この場合には、ステップS107に進み、ヒートポンプコントローラ9及びタンクコントローラ16は、第3モードの沸き上げ運転を実行する。
After predicting the boiling water amount Vhw in step S105, the
これに対し、沸き上げ湯量Vhwが貯湯タンク11の低温水量Vcw以上である場合には、第3モードの沸き上げ運転を実行すると、沸き上げ運転の終盤にヒートポンプ入水温度が上昇すると予想できる。このため、この場合には、ステップS108に進み、ヒートポンプコントローラ9及びタンクコントローラ16は、第2モードの沸き上げ運転を実行する。以上の例のように、目標貯湯温度が第2温度となる場合において、沸き上げ湯量Vhwが低温水量Vcwに比べて多いときには第2モードを選択し、沸き上げ湯量Vhwが低温水量Vcwに比べて少ないときには第3モードを選択することで、COPを向上する上でより有利になる。
On the other hand, if the boiling water amount Vhw is equal to or higher than the low-temperature water amount Vcw in the hot
タンクコントローラ16は、一日のうちで目標貯湯温度が第2温度となる沸き上げ運転の回数をカウントし、その回数が基準以下であれば第3モードの沸き上げ運転を実行し、その回数が基準を超えると第2モードの沸き上げ運転を実行してもよい。例えば、タンクコントローラ16は、一日のうちで、目標貯湯温度が第2温度となる沸き上げ運転の回数が2回目までであれば第3モードの沸き上げ運転を実行し、目標貯湯温度が第2温度となる沸き上げ運転の回数が3回目になると第2モードの沸き上げ運転を実行してもよい。上記のようにした場合、一日のうちで目標貯湯温度が第2温度となる沸き上げ運転の回数が少なければ、第3モードの沸き上げ運転を実行することで、起動後運転のときのCOPを第2モードよりも高くできる。そして、一日のうちで目標貯湯温度が第2温度となる沸き上げ運転の回数が多くなると、一日の沸き上げ湯量の増加により、沸き上げ運転の終盤にヒートポンプ入水温度が上昇する可能性が大きくなる。その際には、第2モードの沸き上げ運転を実行することで、沸き上げ湯量を抑制し、沸き上げ運転の終盤のヒートポンプ入水温度の上昇を抑制できる。
The
タンクコントローラ16は、一日のうちで目標貯湯温度が第2温度となる沸き上げ運転の回数をカウントする場合、24時間が経過すると、カウントした回数をリセットする。タンクコントローラ16は、毎日特定の時刻になると、そのカウントした回数をリセットする。その特定の時刻は、深夜時間帯の終了時刻(例えば午前7時)でもよい。
When the
本開示では、起動後運転の間のヒートポンプユニット2の圧縮機4の回転数の上昇分を起動後運転の時間で割った値を「圧縮機回転数変化率」と称する。ヒートポンプコントローラ9及びタンクコントローラ16は、第1モードの圧縮機回転数変化率よりも第2モードの圧縮機回転数変化率が大きくなるように圧縮機4の回転数を変化させてもよい。これにより、第2モードの起動後運転のときの圧縮機4の回転数の時間当たりの上昇量が、第1モードの起動後運転のときの圧縮機4の回転数の時間当たりの上昇量よりも大きくなる。その結果、第2モードの起動後運転のときの時間当たりの冷媒流量の増加が、第1モードの起動後運転のときの時間当たりの冷媒流量の増加よりも大きくなる。それゆえ、第2モードの起動後運転のときに、ヒートポンプ出湯温度の上昇をより速くできる。
In the present disclosure, a value obtained by dividing the increase in the rotation speed of the
本開示では、起動後運転の間のヒートポンプユニット2の膨張弁6の開度の減少分を起動後運転の時間で割った値を「膨張弁開度変化率」と称する。ヒートポンプコントローラ9及びタンクコントローラ16は、第1モードの膨張弁開度変化率よりも第2モードの膨張弁開度変化率が大きくなるように膨張弁6の開度を変化させてもよい。起動後運転のときは、安定運転のときに比べて、膨張弁6の開度が大きい。起動後運転のとき、ヒートポンプコントローラ9は、目標出湯温度の上昇に合わせて、膨張弁6の開度を減少させて、圧縮機吐出温度を上昇させる。第2モードの起動後運転のときに、膨張弁6の開度を第1モードよりも速く減少させることで、時間当たりの圧縮機吐出温度の上昇が第1モードよりも大きくなる。それゆえ、第2モードの起動後運転のときに、ヒートポンプ出湯温度の上昇をより速くできる。
In the present disclosure, the value obtained by dividing the amount of decrease in the opening degree of the
1 貯湯式給湯装置、 2 ヒートポンプユニット、 3 タンクユニット、 4 圧縮機、 5 冷媒-水熱交換器、 5a 冷媒流路、 5b 水流路、 6 膨張弁、 7 蒸発器、 9 ヒートポンプコントローラ、 9a プロセッサ、 9b メモリ、 10 送風機、 11 貯湯タンク、 13 循環ポンプ、 14 給湯混合弁、 16 タンクコントローラ、 16a プロセッサ、 16b メモリ、 17 給水端、 18 第一給水管、 19 第二給水管、 20 給湯端、 21 給湯管、 22 給湯管、 23 ヒートポンプ入水配管、 24 ヒートポンプ出湯配管、 25 タンク下部通路、 26 タンク上部通路、 29 吐出温度センサ、 30 入水温度センサ、 31 出湯温度センサ、 32 外気温度センサ、 33 貯湯温度センサ、 34 給水温度センサ、 50 リモコン
1 hot water storage
Claims (8)
水を加熱するヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプユニットから流出した湯を前記貯湯タンクに蓄積する運転である沸き上げ運転を制御する制御手段と、
を備え、
前記沸き上げ運転において、前記制御手段は、前記ヒートポンプユニットから流出した湯の温度である出湯温度を実質的に一定の温度に安定させる安定運転と、前記ヒートポンプユニットの起動後、前記安定運転の前に、前記出湯温度を前記一定の温度よりも低くする起動後運転とを実行し、
前記一定の温度が第1温度となる第1モードと、前記一定の温度が前記第1温度よりも低い第2温度となる第2モードとを前記制御手段が選択可能であり、
前記起動後運転の間の前記出湯温度の上昇分を前記起動後運転の時間で割った値である出湯温度変化率に関して、前記第1モードの前記出湯温度変化率よりも前記第2モードの前記出湯温度変化率が大きい貯湯式給湯装置。 a water storage tank;
a heat pump unit for heating water;
a control means for controlling a boiling operation in which the hot water flowing out from the heat pump unit is stored in the hot water storage tank;
with
In the boiling operation, the control means includes a stable operation for stabilizing the outlet hot water temperature, which is the temperature of the hot water discharged from the heat pump unit, at a substantially constant temperature, and a stable operation after starting the heat pump unit and before the stable operation. and performing a post-startup operation in which the outlet heated water temperature is made lower than the constant temperature,
The control means can select a first mode in which the constant temperature is the first temperature and a second mode in which the constant temperature is a second temperature lower than the first temperature,
Regarding the outlet heated water temperature change rate, which is a value obtained by dividing the rise in the outlet heated water temperature during the operation after startup by the time of the operation after startup, the outlet heated water temperature change rate in the second mode is higher than the outlet heated water temperature change rate in the first mode. A hot water storage type hot water supply device with a large rate of change in outlet hot water temperature.
水を加熱するヒートポンプユニットと、
前記貯湯タンクから流出した水が前記ヒートポンプユニットに流入し、前記ヒートポンプユニットから流出した湯が前記貯湯タンクに流入するように水を循環させる循環ポンプと、
前記ヒートポンプユニットから流出した湯を前記貯湯タンクに蓄積する運転である沸き上げ運転を制御する制御手段と、
を備え、
前記沸き上げ運転において、前記制御手段は、前記ヒートポンプユニットから流出した湯の温度である出湯温度を実質的に一定の温度に安定させる安定運転と、前記ヒートポンプユニットの起動後、前記安定運転の前に、前記出湯温度を前記一定の温度よりも低くする起動後運転とを実行し、
前記一定の温度が第1温度となる第1モードと、前記一定の温度が前記第1温度よりも低い第2温度となる第2モードとを前記制御手段が選択可能であり、
前記起動後運転の間の前記循環ポンプの回転数の低下分を前記起動後運転の時間で割った値であるポンプ回転数変化率に関して、前記第1モードの前記ポンプ回転数変化率よりも前記第2モードの前記ポンプ回転数変化率が大きい貯湯式給湯装置。 a water storage tank;
a heat pump unit for heating water;
a circulation pump for circulating water so that water flowing out of the hot water storage tank flows into the heat pump unit and hot water flowing out of the heat pump unit flows into the hot water storage tank;
a control means for controlling a boiling operation in which the hot water flowing out from the heat pump unit is accumulated in the hot water storage tank;
with
In the boiling operation, the control means includes a stable operation for stabilizing the outlet hot water temperature, which is the temperature of the hot water discharged from the heat pump unit, at a substantially constant temperature, and a stable operation after starting the heat pump unit and before the stable operation. and performing a post-startup operation in which the outlet heated water temperature is made lower than the constant temperature,
The control means can select a first mode in which the constant temperature is the first temperature and a second mode in which the constant temperature is a second temperature lower than the first temperature,
Regarding the pump rotation speed change rate, which is a value obtained by dividing the decrease in the rotation speed of the circulation pump during the operation after startup by the time of the operation after startup, the pump rotation speed change rate is higher than the pump rotation speed change rate in the first mode. A hot water storage type hot water supply apparatus in which the rate of change of the pump rotation speed in the second mode is large.
前記沸き上げ運転の間に前記ヒートポンプユニットを通過する水の体積である沸き上げ湯量を予測する手段と、
をさらに備え、
前記一定の温度が前記第2温度となる場合において、前記沸き上げ湯量が前記低温水量に比べて多いときには前記第2モードが選択され、前記沸き上げ湯量が前記低温水量に比べて少ないときには前記第3モードが選択される請求項2または請求項4に記載の貯湯式給湯装置。 means for calculating a low-temperature water volume, which is the volume of water on the lower layer side in the hot water storage tank;
means for estimating a boiling water quantity, which is the volume of water passing through the heat pump unit during the boiling operation;
further comprising
When the constant temperature is the second temperature, the second mode is selected when the amount of hot water to be boiled is larger than the amount of low-temperature water, and the second mode is selected when the amount of hot water to be boiled is smaller than the amount of low-temperature water. The hot water storage type hot water supply apparatus according to claim 2 or 4, wherein three modes are selected.
前記回数が基準以下であれば前記第3モードが選択され、前記回数が前記基準を超えると前記第2モードが選択される請求項2、請求項4、及び請求項5のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。 The control means counts the number of times of the boiling operation at which the constant temperature becomes the second temperature in one day,
6. The method according to any one of claims 2, 4, and 5, wherein the third mode is selected if the number of times is less than a reference, and the second mode is selected if the number of times exceeds the reference. The hot water storage type hot water supply device described.
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