JP2023104720A - Storage water heater - Google Patents
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- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
Description
本開示は、貯湯式給湯機に関する。 The present disclosure relates to a storage hot water heater.
特許文献1には、再生可能エネルギーを利用した発電装置において余剰電力が発生した場合にヒートポンプ貯湯式給湯装置を適切に制御するための技術が開示されている。この技術では、太陽光発電で余剰電力が発生した際に、現在の貯湯量が目標貯湯量か否かに係わらずヒートポンプを動作させ、系統への逆潮流を抑制することとしている。 Patent Literature 1 discloses a technique for appropriately controlling a heat pump hot water storage type hot water supply apparatus when surplus power is generated in a power generation apparatus using renewable energy. With this technology, when surplus power is generated by photovoltaic power generation, the heat pump is operated regardless of whether the current amount of hot water storage is the target amount of hot water storage, thereby suppressing reverse power flow to the grid.
貯湯式給湯機では、日々の湯水の使用量に応じて前日の夜間にわき上げ量を決定し、決定された量のわき上げを行うように制御されている。このため、特許文献1の技術では、余剰電力を利用して当日の使用量以上の湯をわき上げていることとなり、余剰電力の効率的な利用の点において課題がある。 In the hot water storage type water heater, the amount of water to be pumped is determined during the night of the previous day according to the amount of hot water used each day, and is controlled to perform the determined amount of water. Therefore, in the technique of Patent Document 1, the surplus power is used to heat up more hot water than the amount used for the day, and there is a problem in terms of efficient use of the surplus power.
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、太陽光発電による余剰電力を給湯に利用する上で有利になる貯湯式給湯機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 water heater that is advantageous in utilizing surplus power generated by photovoltaic power generation for hot water supply.
本開示の貯湯式給湯機は、下部接続口と、下部接続口よりも上部の上部接続口と、上部接続口と下部接続口との間の中間部接続口と、を有する貯湯タンクと、貯湯タンクの下部接続口から取り出された水を加熱する加熱手段と、太陽光発電装置のPV発電量から宅内消費電力量を差し引いた電力量である余剰電力量の情報を取得する情報取得部と、情報取得部から取得される情報に基づいて、加熱手段から流出した湯を貯湯タンクに流入させる沸き上げ運転を制御する制御部と、を備え、沸き上げ運転として、通常沸き上げ運転と、目標沸き上げ温度が通常沸き上げ運転よりも低い運転である中温沸き上げ運転と、を実行可能であり、通常沸き上げ運転のときには、加熱手段から流出した湯を上部接続口から貯湯タンクに流入させ、中温沸き上げ運転のときには、加熱手段から流出した湯を中間部接続口から貯湯タンクに流入させ、沸き上げ運転において、制御部は、夜間の時間帯に商用電力を利用して通常沸き上げ運転を実行し、昼間の時間帯に余剰電力量が基準量より高い場合、余剰電力を利用して中温沸き上げ運転を実行するように構成されるものである。 A hot water storage type water heater of the present disclosure includes a hot water storage tank having a lower connection port, an upper connection port above the lower connection port, and an intermediate connection port between the upper connection port and the lower connection port; A heating means for heating the water taken out from the lower connection port of the tank, an information acquisition unit for acquiring information on the amount of surplus power, which is the amount of power generated by subtracting the amount of indoor power consumption from the PV power generation amount of the photovoltaic power generation device, a control unit for controlling a boiling operation in which the hot water flowing out of the heating means flows into the hot water storage tank based on the information acquired from the information acquisition unit, and the boiling operation includes normal boiling operation and target boiling operation. A medium-temperature boiling operation, which is an operation in which the raising temperature is lower than that of the normal boiling operation, can be executed. During the boiling operation, the hot water flowing out from the heating means is made to flow into the hot water storage tank from the intermediate connection port, and during the boiling operation, the control unit performs normal boiling operation using commercial power during the nighttime hours. However, when the surplus power amount is higher than the reference amount during the daytime, the medium temperature heating operation is performed using the surplus power.
本開示の貯湯式給湯機によれば、太陽光発電による余剰電力を給湯に利用する上で有利になる。 According to the hot water storage type hot water heater of the present disclosure, it is advantageous in using surplus power generated by solar power generation for hot water supply.
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。 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 overlapping descriptions are simplified or omitted.
実施の形態.
1.貯湯式給湯機35の回路構成
図1は、実施の形態による貯湯式給湯機35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機35は、タンクユニット33、HP(ヒートポンプ)ユニット7、及びリモコン装置44を備える。HPユニット7とタンクユニット33との間は、HP往き配管14とHP戻り配管15と図示しない電気配線とを介して接続されている。タンクユニット33には、制御部36が内蔵されている。制御部36は、例えば、少なくとも一つのメモリと少なくとも一つのプロセッサとを有するマイクロコンピュータを備える。タンクユニット33及びHPユニット7が備える各種弁類、ポンプ類等の作動は、これらと電気的に接続された制御部36により制御される。
Embodiment.
1. Circuit Configuration of Storage
リモコン装置44は、運転動作指令及び設定値の変更などに関する使用者の操作を受け付ける機能を有する。リモコン装置44は、ユーザーインターフェースの例である。制御部36とリモコン装置44の間は、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。図示を省略するが、リモコン装置44には、貯湯式給湯機35の状態等の情報を表示する表示部、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る。
The
外部通信アダプタ46は、リモコン装置44に対し、双方向にデータ通信可能に接続される。リモコン装置44と外部通信アダプタ46との間は、有線通信でも無線通信でもよい。外部通信アダプタ46とHEMSコントローラ47とは、相互通信可能に無線または有線で接続されている。HEMSコントローラ47は、家庭内の電力エネルギーを管理するホームエネルギーマネジメントシステムのコントローラである。HEMSコントローラ47は、住居で用いられる家電機器と無線または有線により通信可能になっている。家電機器は、例えば、冷暖房装置、洗濯機、照明器具、浴室乾燥機、浴室換気扇、台所換気扇、IH(Induction Heating)調理器、電子レンジ、食器洗い機、テレビのうちの少なくとも一つを含んでもよい。HEMSコントローラ47は、自動で、またはリモコン装置44から受信するユーザー指示に応じて、家電機器を制御できる。HEMSコントローラ47と、家電機器とは、ホームネットワークを介して通信可能でもよい。また、HEMSコントローラ47は、インターネット通信網を介して、外部サーバとの間で、情報を相互にやり取りできるように構成されていてもよい。外部サーバとしては、天気予報情報を配信する気象庁サーバが例示される。
The
貯湯式給湯機35を有する家庭に太陽光発電装置48が備えられている。太陽光発電装置48は、太陽光発電パネルと、太陽光発電パネルにより発電された直流電力を交流電力に変換するインバータとを有している。太陽光発電装置48により発電された電力を、分電盤を介して、貯湯式給湯機35及び図示しない家電機器に供給可能である。HEMSコントローラ47は、太陽光発電装置48と通信可能に接続されており、太陽光発電装置48の発電電力情報を収集可能である。また、HEMSコントローラ47は、図示しない分電盤と接続されており、宅内の電力使用状況と、分電盤の分岐回路毎の電力消費量の情報とを取得可能である。
A home having a hot water storage type
太陽光発電装置48が発電しない時間帯においては、電力会社の商用電源から電力が家庭に供給される。また、太陽光発電装置48の発電中に、太陽光発電装置48の発電電力が家庭の消費電力に対して不足する場合には、その不足分の電力が商用電源から家庭に供給される。以下、商用電源から家庭に供給される電力を「商用電力」と称する。
Electric power is supplied to the home from the commercial power supply of the electric power company during the time period when the photovoltaic
太陽光発電装置48の発電中に、太陽光発電装置48の発電電力が、貯湯式給湯機35以外の家電機器の全消費電力よりも大きい場合には、その余剰電力を利用して、貯湯式給湯機35が沸き上げ運転を実行できる。以下では、余剰電力を利用した沸き上げ運転を「余剰電力沸き上げ運転」と称する。
If the power generated by the photovoltaic
太陽光発電装置48により発電された時間当たりの電力量を以下「PV発電量」と称する。また、貯湯式給湯機35の時間当たりの消費電力量を以下「給湯機消費電力量」と称する。また、貯湯式給湯機35以外の家電機器の時間当たりの消費電力量を「宅内消費電力量」と称する。また、PV発電量から宅内消費電力量を差し引いた値を「余剰電力量」と称する。余剰電力量が0よりも大きい場合、余剰電力沸き上げ運転を実行することができる。特に、余剰電力量が給湯機消費電力量よりも大きい場合、商用電力の買電を行うことなく余剰電力沸き上げ運転を実行することができる。
The amount of power generated per hour by the photovoltaic
HPユニット7は、水を加熱する加熱手段の例である。HPユニット7は、圧縮機1、水冷媒熱交換器3、膨張弁4、空気熱交換器6を冷媒循環配管5にて環状に接続した冷媒回路を備える。HPユニット7は、この冷媒回路によりヒートポンプサイクルの運転を行う。水冷媒熱交換器3では、圧縮機1により圧縮された冷媒と、タンクユニット33から導かれた水との間で熱を交換することで、水が加熱される。
The HP
HPユニット7は、水冷媒熱交換器3の出湯口または当該出湯口に連通する配管に設けられた出湯温度センサ39と、水冷媒熱交換器3の入水口または当該入水口に連通する配管に設けられた入水温度センサ40とを備える。出湯温度センサ39は、水冷媒熱交換器3から流出する湯の温度を検出する。入水温度センサ40は、水冷媒熱交換器3に流入する水の温度を検出する。
The HP
タンクユニット33には、以下の各種部品及び配管などが内蔵されている。貯湯タンク8は、湯水を貯留する。貯湯タンク8の内部では、温度による水の密度の差によって、上側が高温で下側が低温になる温度成層を形成することができる。
The
図1に示すように、貯湯タンク8は、上部、中間部、及び下部を備える。貯湯タンク8の中間部は、貯湯タンク8の上部と、貯湯タンク8の下部との間の高さの部分である。なお、貯湯タンク8は、図示のような単一のタンクで構成されるものに限らず、直列に接続された複数のタンクを備えるものでもよい。本開示では、貯湯タンク8の高さ方向すなわち上下方向の位置についての記載に関して、貯湯タンク8が直列に接続された複数のタンクを備えるものである場合には、最上位のタンクから最下位のタンクまでの全体の階層において、上下方向の位置が特定されるものとする。
As shown in FIG. 1, the hot
貯湯タンク8の下部には、水導入口8aと、下部接続口としての水導出口8bと、温水導入口8cとが設けられている。貯湯タンク8の上部には、上部接続口としての温水導入出口8dが設けられている。貯湯タンク8の中間部には、中間部接続口としての中温水導入口8eが設けられている。
At the bottom of the hot
水導入口8aには、第三給水配管9cが接続されている。水道等の水源から第一給水配管9aを通って供給される水は、減圧弁31で圧力を調圧された上で、第三給水配管9cを通って貯湯タンク8内に流入する。貯湯タンク8の表面には、上部貯湯温度センサ41、中間部貯湯温度センサ42、及び下部貯湯温度センサ43が、互いに異なる高さの位置に取り付けられている。上部貯湯温度センサ41は、貯湯タンク8の上部の水温である上部水温を検出する。中間部貯湯温度センサ42は、貯湯タンク8の中間部の水温である中間部水温を検出する。図示の例では、中間部貯湯温度センサ42は、中温水導入口8eと同じ高さの位置、または中温水導入口8eに近い高さの位置における水温を検出する。下部貯湯温度センサ43は、貯湯タンク8の下部の水温である下部水温を検出する。制御部36は、上部貯湯温度センサ41、中間部貯湯温度センサ42、及び下部貯湯温度センサ43で貯湯タンク8内の湯水の温度分布を検出することにより、貯湯タンク8内の残湯量及び蓄熱量を検出することもできる。なお、図示の例に限らず、4個以上の貯湯温度センサを貯湯タンク8に設けてもよい。
A third
タンクユニット33には、風呂用熱交換器20及び風呂循環ポンプ29が内蔵されている。風呂用熱交換器20は、一次側流路及び二次側流路を有する。風呂用熱交換器20は、一次側流路を流れる湯水と二次側流路を流れる浴水との間で熱を交換する熱交換器に相当する。本実施の形態では、風呂の浴槽30から循環する浴水が二次側流路を流れる例について説明する。
The
風呂往き配管27は、風呂用熱交換器20の二次側流路の出口と浴槽30との間を接続している。風呂往き配管27の途中には、風呂用熱交換器20から流出する浴水の温度を検出するための風呂往き温度センサ37が設置されている。風呂戻り配管28は、風呂用熱交換器20の二次側流路の入口と浴槽30との間を接続している。風呂戻り配管28の途中には、浴水を風呂用熱交換器20の二次側流路に循環させるための風呂循環ポンプ29と、浴槽30から出た浴水の温度を検出するための風呂戻り温度センサ38と、が設けられている。
The bath-going
タンクユニット33には、三方弁11、熱源ポンプ12、四方弁18、及び中温用四方弁19がさらに内蔵されている。三方弁11、四方弁18、及び中温用四方弁19のそれぞれは、湯水の流路を切り替え可能な流路切替手段に相当する。貯湯式給湯機35は、これらの流路切替手段と、HP往き配管14及びHP戻り配管15と、後述する配管類とを含む配管装置を備える。熱源ポンプ12は、この配管装置に湯水を循環させるためのポンプであり、HP往き配管14の途中に配置される。
The
三方弁11は、入口となるaポート及びbポートと、出口となるcポートとを有する。三方弁11は、a-c、b-cの2つの経路の間で流路切替可能に構成されている。四方弁18は、入口となるbポート及びcポートと、出口となるaポート及びdポートとを有する。四方弁18は、b-a、b-d、c-a、c-dの4つの経路の間で流路切替可能に構成されている。中温用四方弁19は、入口となるaポートと、出口となるbポート、cポート、及びdポートとを有する。中温用四方弁19は、a-d、a-b、a-cの3つの経路の間で流路切替可能に構成されている。
The three-
タンクユニット33は、水導出口配管10、下部送湯配管13a、上部送湯配管13b、HP往き配管14、第一バイパス配管16、第二バイパス配管17、中温配管19a、温水導入配管20a、及び温水導出配管20bを有している。水導出口配管10は、水導出口8bと、三方弁11のaポートとの間を接続している。HP往き配管14は、三方弁11のcポートと、HPユニット7における水冷媒熱交換器3の入水口との間を接続している。HP戻り配管15は、水冷媒熱交換器3の出湯口と、四方弁18のcポートとの間を接続している。下部送湯配管13aは、四方弁18のdポートと、中温用四方弁19のaポートとの間を接続している。第一バイパス配管16は、四方弁18のaポートと、温水導入口8cとの間を接続している。温水導入配管20aは、中温用四方弁19のcポートと、風呂用熱交換器20の一次側流路の入口との間を接続している。上部送湯配管13bは、中温用四方弁19のdポートと、温水導入出口8dとの間を接続している。中温配管19aは、中温用四方弁19のbポートと、中温水導入口8eとの間を接続している。
The
温水導出配管20bは、風呂用熱交換器20の一次側流路の出口と、三方弁11のbポートとの間を接続している。第二バイパス配管17は、HP往き配管14における熱源ポンプ12とHPユニット7との間から分岐し、四方弁18のbポートに接続されている。
The hot water lead-out
タンクユニット33は、第一給水配管9a、第二給水配管9b、第三給水配管9c、給湯用混合弁22、風呂用混合弁23、第一給湯配管24、及び第二給湯配管25を有している。
The
給湯用混合弁22は、第一入口、第二入口、及び出口を備える混合手段である。風呂用混合弁23は、第一入口、第二入口、及び出口を備える混合手段である。
The hot water
第一給水配管9aの一端は水道等の水源に接続される。第一給水配管9aの他端には減圧弁31を介して第二給水配管9b及び第三給水配管9cが接続される。第二給水配管9bは、給湯用混合弁22及び風呂用混合弁23のそれぞれの第一入口に接続されている。給湯配管21の一端は、温水導入出口8dに連通する。給湯配管21の他端は、給湯用混合弁22及び風呂用混合弁23のそれぞれの第二入口に接続されている。
One end of the first
給湯用混合弁22は、貯湯タンク8から給湯配管21を通って供給される高温水と、第二給水配管9bから供給される低温水との流量比を調整することにより、使用者がリモコン装置44にて設定した設定温度の湯を生成し、第一給湯配管24に流入させる。給湯用混合弁22で温度調整された湯は、第一給湯配管24から給湯栓34を経由して、例えばシャワー、カラン等の蛇口(図示省略)に供給される。
The mixing
風呂用混合弁23は、貯湯タンク8から給湯配管21を通って供給される高温水と、第二給水配管9bから供給される低温水との流量比を調整することにより、使用者がリモコン装置44にて設定した設定温度の湯を生成し、第二給湯配管25に流入させる。風呂用混合弁23で設定温度に調整された湯は、風呂用流量センサ45、風呂用電磁弁26、風呂往き配管27、風呂戻り配管28を経て、浴槽30へ流入する。
The
2.制御部36の構成
図2は、実施の形態による貯湯式給湯機35の制御部36の構成の一例を示す図である。制御部36は、貯湯式給湯機35に設けられた各部を制御する。図2に示す例において、制御部36は、情報取得部36aと、演算処理部36bと、機器制御部36cと、通信部36dと、記憶部36eとを有している。制御部36は、例えば、マイクロコンピュータ等の演算装置上でソフトウェアを実行することにより各種機能を実現してもよい。もしくは、制御部36は、各種機能を実現する回路デバイス等のハードウェア等で構成されてもよい。
2. Configuration of
情報取得部36aは、各種センサの検知情報と、熱源ポンプ12の回転数などの機器稼働情報とを取得する。また、情報取得部36aは、貯湯式給湯機35と接続しているHEMSコントローラ47から、現在の余剰電力量の情報を取得する。
The
商用電力を買電するときの電力料金単価が、深夜時間帯になると割安になるという電気料金体系がある。以下では、電力料金単価が割安になる深夜時間帯を「夜間」と称し、一日のうちで「夜間」以外の時間帯を「昼間」と称する場合がある。「夜間」と「昼間」が具体的にどの時間帯となるかは、電気料金体系等によって異なる。一例として、23時から7時までの時間帯を「夜間」とし、7時から23時までの時間帯を「昼間」としてもよい。 There is an electricity rate system in which the unit price of electricity when purchasing commercial power becomes cheaper in the middle of the night. Hereinafter, the late-night hours when the power rate unit price is relatively low may be referred to as "nighttime", and the hours other than "nighttime" may be referred to as "daytime". The specific time zones of "nighttime" and "daytime" differ depending on the electricity rate system and the like. As an example, the time period from 23:00 to 7:00 may be defined as "night" and the time period from 7:00 to 23:00 may be defined as "daytime."
演算処理部36bは、一日の負荷終了後に、翌日の給湯負荷量、及び湯張り負荷量の予測値を用いて、給湯負荷及び湯張り負荷に対応した夜間の目標沸き上げ量を決定してもよい。機器制御部36cは、演算処理部36bでの処理結果に応じて、圧縮機1、膨張弁4、三方弁11、四方弁18、中温用四方弁19、風呂用混合弁23、風呂用電磁弁26、給湯用混合弁22、熱源ポンプ12及び風呂循環ポンプ29を制御する。
After the load for the day ends, the
通信部36dは、リモコン装置44と有線通信または無線通信可能に接続され、リモコン装置44との間で情報の送受信を行う。また、通信部36dは、HEMSコントローラ47と通信し、余剰電力量の情報を受信する。記憶部36eは、制御部36の各部で用いられる各種の値を記憶する。例えば、記憶部36eは、蓄熱量管理のため、夜間の目標沸き上げ量、昼間の目標沸き上げ量、及び現時点で貯湯タンク8に貯留されている湯水の貯湯量等を記憶する。
The
3.沸き上げ運転
本実施の形態において、制御部36は、沸き上げ運転として、通常沸き上げ運転と、中温沸き上げ運転とを択一的に実行可能である。中温沸き上げ運転は、目標沸き上げ温度が、通常沸き上げ運転のそれよりも低い運転である。中温沸き上げ運転の目標沸き上げ温度は、例えば40℃でもよい。通常沸き上げ運転の目標沸き上げ温度は、80℃以上が好ましい。通常沸き上げ運転の目標沸き上げ温度は、例えば80℃でもよい。通常沸き上げ運転により生成される湯を以下「高温水」と称する。中温沸き上げ運転により生成される湯を以下「中温水」と称する。また、水導入口8aから貯湯タンク8内に導入される水源の水を以下「低温水」と称する。
3. Boiling Operation In the present embodiment, the
通常沸き上げ運転と中温沸き上げ運転とは、貯湯タンク8の下部からHPユニット7を通って貯湯タンク8に至る回路が異なる。図3は、通常沸き上げ運転において形成される回路の構成図である。通常沸き上げ運転は、貯湯タンク8の下部からHPユニット7を通って貯湯タンク8の上部に至る回路を形成し、HPユニット7により加熱された湯すなわち高温水を貯湯タンク8に蓄積する運転である。制御部36は、貯湯タンク8内の残湯量または蓄熱量に応じて、通常沸き上げ運転の開始及び停止などを制御する。通常沸き上げ運転においては、HPユニット7及び熱源ポンプ12が運転され、以下のようになる。貯湯タンク8の下部にある低温水が、水導出口8b、水導出口配管10、三方弁11、HP往き配管14、及び熱源ポンプ12を経由して水冷媒熱交換器3に流入する。この低温水が水冷媒熱交換器3内で加熱されることで生成した高温水は、HP戻り配管15、四方弁18、下部送湯配管13a、中温用四方弁19、及び上部送湯配管13bを経由して、温水導入出口8dから貯湯タンク8内に流入する。このように湯水が循環する回路が通常沸き上げ回路に相当する。通常沸き上げ運転が実行されると、貯湯タンク8の内の上部から下部へ向かって高温水が貯えられていき、この高温水の層が徐々に厚くなっていく。制御部36は、上部貯湯温度センサ41、中間部貯湯温度センサ42、下部貯湯温度センサ43により検出される貯湯タンク8内の貯湯量または蓄熱量が規定量を超えると、通常沸き上げ運転を終了する。
The circuit from the lower part of the hot
図4は、中温沸き上げ運転において形成される回路の構成図である。中温沸き上げ運転は、貯湯タンク8の下部からHPユニット7を通って貯湯タンク8の中間部に至る回路を形成し、HPユニット7により加熱された湯すなわち中温水を貯湯タンク8に蓄積する運転である。中温沸き上げ運転においては、HPユニット7及び熱源ポンプ12が運転され、以下のようになる。貯湯タンク8の下部にある低温水が、水導出口8b、水導出口配管10、三方弁11、HP往き配管14、及び熱源ポンプ12を経由して水冷媒熱交換器3に流入する。この低温水が水冷媒熱交換器3内で加熱されることで生成した中温水は、HP戻り配管15、四方弁18、下部送湯配管13a、中温用四方弁19、及び中温配管19aを経由して、中温水導入口8eから貯湯タンク8内に流入する。このように湯水が循環する回路が中温沸き上げ回路に相当する。中温沸き上げ運転が実行されると、貯湯タンク8の内の中間部から下部へ向かって中温水が貯えられていき、この中温水の層が徐々に厚くなっていく。制御部36は、下部貯湯温度センサ43により検知される貯湯タンク8の下部の水温が目標沸き上げ温度以上となると、中温沸き上げ運転を終了する。
FIG. 4 is a configuration diagram of a circuit formed in medium temperature boiling operation. In the medium temperature boiling operation, a circuit is formed from the lower part of the hot
制御部36は、主に夜間の時間帯に商用電力を利用した通常沸き上げ運転を実行する。また、制御部36は、昼間の時間帯において余剰電力沸き上げ運転を実行可能な場合、余剰電力を利用した中温沸き上げ運転を実行する。余剰電力を利用した中温沸き上げ運転を行うことにより、以下の効果が得られる。貯湯タンク8内の低温水が中温水に置換されるので、その後の夜間の時間帯の通常沸き上げ運転において沸き上げ時間が短縮される。これにより、消費電力を抑制する上で有利になる。また、断水、停電等の災害が発生した場合、貯湯タンク8内の湯水をそのまま使用することが考えられる。このような場合において、貯湯タンク8内に貯留されている中温水は使い勝手が良い。
The
また、制御部36は、昼間の時間帯において余剰電力沸き上げ運転を実行可能な場合であっても、中間部貯湯温度センサ42によって検知される中間部水温が中温沸き上げ運転における目標沸き上げ温度よりも高い場合、余剰電力を利用した中温沸き上げ運転を実行しない。これにより、余剰電力を利用した中温沸き上げ運転によって貯湯タンク8内の中温水の温度が低下することを防ぐことができる。
Further, even when the surplus electric power boiling operation can be executed during the daytime, the
また、制御部36は、余剰電力を利用した中温沸き上げ運転の実行中において、余剰電力量が基準量以下となった場合、実行中の中温沸き上げ運転を終了する。これにより、商用電力の買電が発生することを確実に抑制できるので、電気料金の低減に有利になる。
Further, if the amount of surplus electric power becomes equal to or less than the reference amount during execution of the medium-temperature boiling operation using surplus electric power, the
また、制御部36は、余剰電力を利用した中温沸き上げ運転の実行中において、下部貯湯温度センサ43によって検知される下部水温が中温沸き上げ運転における目標沸き上げ温度以上となった場合、余剰電力を利用した中温沸き上げ運転を終了する。これにより、余剰電力を利用した中温沸き上げ運転が必要以上に継続されることを防ぐことができるので、余剰電力の不必要な消費を防ぐことができる。
In addition, when the lower water temperature detected by the lower stored hot
4.余剰電力を利用した中温沸き上げ運転の具体的処理
図5は、実施の形態の貯湯式給湯機において実行されるルーチンのフローチャートである。制御部36は、例えば図5に示すフローチャートに従い余剰電力を利用した中温沸き上げ運転を実行する。
4. Specific Processing of Middle-Temperature Boiling Operation Using Surplus Electricity FIG. 5 is a flow chart of a routine executed in the storage-type water heater of the embodiment. The
ステップS100では、余剰電力量が基準量よりも大きいかどうかが判定される。ここでは、制御部36の情報取得部36aは、HEMSコントローラ47から現在の余剰電力量の情報を取得する。基準量は、例えば0よりも大きい値として予め設定さられた値が読み込まれる。基準量が大きいほど、中温沸き上げ運転において併用される商用電力量を減らすことができる。特に、基準量を給湯機消費電力量以上の値に設定することにより、余剰電力のみを利用した中温沸き上げ運転が可能となる。ステップS100において、判定の成立が認められた場合、処理はステップS102に進み、判定の成立が認められない場合、本ルーチンの処理は終了される。
In step S100, it is determined whether the amount of surplus power is greater than the reference amount. Here, the
ステップS102では、目標沸き上げ温度が設定される。ここでは、中温沸き上げ運転に適した沸き上げ温度として、目標沸き上げ温度が例えば40℃に設定される。或いは、目標沸き上げ温度は、余剰電力量に応じて設定してもよい。すなわち、目標沸き上げ温度が高いほど給湯機消費電力量が大きくなる傾向がある。このため、余剰電力量が大きい場合に、余剰電力量が小さい場合よりも目標沸き上げ温度を高温に設定してもよい。ステップS102の処理が終了すると、処理はステップS104に進む。 In step S102, a target boiling temperature is set. Here, the target boiling temperature is set to 40° C., for example, as a boiling temperature suitable for medium temperature boiling operation. Alternatively, the target boiling temperature may be set according to the surplus power amount. That is, there is a tendency that the higher the target boiling temperature, the larger the electric power consumption of the water heater. Therefore, when the amount of surplus power is large, the target boiling temperature may be set higher than when the amount of surplus power is small. After the process of step S102 is completed, the process proceeds to step S104.
ステップS104では、中間部貯湯温度センサ42によって検知される中間部水温が目標沸き上げ温度よりも高いかどうかが判定される。その結果、判定の成立が認められた場合、本ルーチンの処理は終了され、判定の成立が認められない場合、処理はステップS106に進む。
In step S104, it is determined whether or not the intermediate water temperature detected by the intermediate hot water
ステップS106では、三方弁11、四方弁18、及び中温用四方弁19を切り替えることにより、中温沸き上げ回路が形成される。ステップS106の処理が終了すると、処理はステップS108に進む。ステップS108では、余剰電力を利用して熱源ポンプ12及びHPユニット7を駆動することにより中温沸き上げ運転が実行される。なお、中温沸き上げ運転での熱源ポンプ12の回転数は、通常沸き上げ運転のときよりも高い値に設定される。例えば、通常沸き上げ運転での熱源ポンプ12の回転数が2000rpmである場合、中温沸き上げ運転での熱源ポンプ12の回転数は4000rpmに設定される。また、熱源ポンプ12の回転数は、目標沸き上げ温度が低いほど高くなるように設定してもよい。ステップS108の処理が実行されると、貯湯タンク8内では、中間部に中温水が溜まっていき、下側の低温水との間の温度境界層が、貯湯タンク8の下部に近づいていく。ステップS108の処理が実行されると、処理はステップS110に進む。
In step S106, a medium temperature boiling circuit is formed by switching the three-
ステップS110では、下部貯湯温度センサ43によって検知される下部水温が目標沸き上げ温度以上かどうかが判定される。その結果、判定の成立が認められない場合、貯湯タンク8の下部に低温水が未だ残留していると判断されて、処理はステップS112に進む。一方、判定の成立が認められた場合、貯湯タンク8の下部の低温水が全て中温水に置換されたと判断されて、処理はステップS114に進む。
In step S110, it is determined whether or not the lower water temperature detected by the lower stored hot
ステップS112では、現在の余剰電力量が基準量以下であるかどうかが判定される。ここでは、制御部36の情報取得部36aは、HEMSコントローラ47から現在の余剰電力量の情報を取得する。ステップS112において、判定の成立が認められない場合、余剰電力を利用した中温沸き上げ運転を実行可能と判断されて、処理は再びステップS110に進む。一方、判定の成立が認められた場合、余剰電力を利用した中温沸き上げ運転が実行できないと判断されて、処理はステップS114に進む。ステップS114では、熱源ポンプ12及びHPユニット7が停止されて中温沸き上げ運転が終了される。
In step S112, it is determined whether or not the current amount of surplus power is equal to or less than the reference amount. Here, the
5.変形例
実施の形態の貯湯式給湯機35は、以下のように変形した態様を採用してもよい。
5. Modifications Storage-type
昼間の時間帯における余剰電力を利用した中温沸き上げ運転を実行し、貯湯タンク8内の低温水の全量が中温水に置換された後において、余剰電力が残存している場合がある。このような場合、昼間の時間帯であっても、余剰電力を利用した通常沸き上げ運転を実行してもよい。この場合、図5に示すルーチンにおいてステップS110の判定の成立が認められてステップS114の処理が実行された後に、通常沸き上げ回路を形成し、余剰電力量が第二基準量以下となるまで余剰電力を利用した通常沸き上げ運転を実行すればよい。なお、第二基準量は、0よりも大きい値として予め設定された値を用いることができる。また、第二基準量は、通常沸き上げ運転における給湯機消費電力量以上の値に設定することにより、余剰電力のみを利用した通常沸き上げ運転が可能となる。このような制御によれば、中温沸き上げ運転の後の通常沸き上げ運転によって貯湯タンク8内の上部に貯留される高温水の量を増やすことができるので、例えば追焚動作のときに、風呂用熱交換器20での熱交換量を十分に大きくすることができ、適切な追焚動作が可能となる。
Surplus power may remain after the middle temperature boiling operation using the surplus power in the daytime is executed and all of the low temperature water in the hot
HEMSコントローラ47が、気象庁サーバが配信する天気予報情報をインターネット通信網から受信可能に構成されている場合、受信した前記天気予報情報に応じて当日の夜間の時間帯に商用電力を利用して通常沸き上げ運転を実行する際に貯湯タンク8内に残留させる低温水の量を調整する沸き上げ調整処理を実行してもよい。沸き上げ調整処理では、例えば、天気予報情報に含まれる翌日の天気に基づいて当日の夜間の通常沸き上げ運転における沸き上げ温度を変更してもよい。この場合、通信部36dは、例えば翌日の天気予報情報など、翌日の余剰電力量の予測に関する情報をHEMSコントローラ47から受信する。例えば、翌日の天気予報情報が晴天であり、太陽光発電装置48によるPV発電量が増えることによって翌日の余剰電力量の予測値である予測余剰電力量が第三基準量よりも増えることが見込まれる場合、当日の夜間の通常沸き上げ運転において、目標沸き上げ温度を通常温度よりも高い最高温度に設定する。例えば、通常温度は80℃であり、最高温度は90℃である。ここでの第三基準量は、余剰電力を利用した中温沸き上げ運転を実行可能な電力量として予め設定された値である。これにより、貯湯タンク8内の貯湯量または蓄熱量は確保しつつ、貯湯タンク8の内部の低温水と高温水との温度境界層の位置を目標沸き上げ温度が低い場合よりも上に移動させることができる。これにより、翌日の昼間の時間帯における余剰電力を利用した中温沸き上げ運転において中温水を中温水導入口8eから貯湯タンク8内へ導入する際に、温度境界層の高温水側に導入することを抑制することができる。
When the
一方、例えば、翌日の天気予報情報が曇或いは雨天であり、太陽光発電装置48によるPV発電量が減ることによって予測余剰電力量が第三基準量以下に減ることが見込まれる場合、余剰電力を利用した中温沸き上げ運転の実施機会が少なくなることが予想される。そこで、このような場合には、当日の夜間の通常沸き上げ運転において、目標沸き上げ温度を通常温度に設定する。これにより、沸き上げ温度が低いことによってHPユニット7のCOPが高くなるというCOP向上効果が期待できる。
On the other hand, for example, if the weather forecast information for the next day is cloudy or rainy, and the amount of PV power generated by the photovoltaic
なお、沸き上げ調整処理では、目標沸き上げ温度を通常温度よりも高い最高温度に設定した場合において、当日の夜間の目標沸き上げ量が貯湯タンク8の全量程度となる場合、目標沸き上げ量を減らして貯湯タンク8の全量を敢えて沸き上げないこととしてもよい。これにより、夜間の通常沸き上げ運転による消費電力を抑制するとともに、翌日の中温沸き上げ運転に備えて貯湯タンク8の下部に低温水を確保することができる。
In the boiling adjustment process, when the target boiling temperature is set to a maximum temperature higher than the normal temperature and the target boiling amount for the night of the day is about the entire amount of the hot
1 圧縮機、 3 水冷媒熱交換器、 4 膨張弁、 5 冷媒循環配管、 6 空気熱交換器、 7 HPユニット、 8 貯湯タンク、 8a 水導入口、 8b 水導出口、 8c 温水導入口、 8d 温水導入出口、 8e 中温水導入口、 9a 第一給水配管、 9b 第二給水配管、 9c 第三給水配管、 10 水導出口配管、 11 三方弁、 12 熱源ポンプ、 13a 下部送湯配管、 13b 上部送湯配管、 14 HP往き配管、 15 HP戻り配管、 16 第一バイパス配管、 17 第二バイパス配管、 18 四方弁、 19 中温用四方弁、 19a 中温配管、 20 風呂用熱交換器、 20a 温水導入配管、 20b 温水導出配管、 21 給湯配管 22 給湯用混合弁、 23 風呂用混合弁、 24 第一給湯配管、 25 第二給湯配管、 26 風呂用電磁弁、 27 風呂往き配管、 28 風呂戻り配管、 29 風呂循環ポンプ、 30 浴槽、 31 減圧弁、 33 タンクユニット、 34 給湯栓、 35 貯湯式給湯機、 36 制御部、 36a 情報取得部、 36b 演算処理部、 36c 機器制御部、 36d 通信部、 36e 記憶部、 37 風呂往き温度センサ、 38 風呂戻り温度センサ、 39 出湯温度センサ、 40 入水温度センサ、 41 上部貯湯温度センサ、 42 中間部貯湯温度センサ、 43 下部貯湯温度センサ、 44 リモコン装置、 45 風呂用流量センサ、 46 外部通信アダプタ、 47 HEMSコントローラ、 48 太陽光発電装置 REFERENCE SIGNS LIST 1 compressor 3 water refrigerant heat exchanger 4 expansion valve 5 refrigerant circulation pipe 6 air heat exchanger 7 HP unit 8 hot water storage tank 8a water inlet 8b water outlet 8c hot water inlet 8d Hot water inlet 8e Intermediate water inlet 9a First water supply pipe 9b Second water supply pipe 9c Third water supply pipe 10 Water outlet pipe 11 Three-way valve 12 Heat source pump 13a Lower hot water supply pipe 13b Upper part Hot water supply pipe 14 HP forward pipe 15 HP return pipe 16 First bypass pipe 17 Second bypass pipe 18 Four-way valve 19 Medium temperature four-way valve 19a Medium temperature pipe 20 Bath heat exchanger 20a Hot water introduction Piping 20b Hot water lead-out pipe 21 Hot water supply pipe 22 Mixing valve for hot water supply 23 Mixing valve for bath 24 First hot water supply pipe 25 Second hot water supply pipe 26 Electromagnetic valve for bath 27 Pipe to/from bath 28 Return pipe to bath 29 bath circulation pump, 30 bathtub, 31 pressure reducing valve, 33 tank unit, 34 hot water tap, 35 storage hot water heater, 36 control unit, 36a information acquisition unit, 36b arithmetic processing unit, 36c device control unit, 36d communication unit, 36e storage unit 37 bath temperature sensor 38 bath return temperature sensor 39 outlet hot water temperature sensor 40 inlet water temperature sensor 41 upper hot water storage temperature sensor 42 middle hot water storage temperature sensor 43 lower hot water storage temperature sensor 44 remote controller 45 bath flow sensor, 46 external communication adapter, 47 HEMS controller, 48 photovoltaic power generation device
Claims (8)
前記貯湯タンクの前記下部接続口から取り出された水を加熱する加熱手段と、
太陽光発電装置のPV発電量から宅内消費電力量を差し引いた電力量である余剰電力量の情報を取得する情報取得部と、
前記情報取得部から取得される情報に基づいて、前記加熱手段から流出した湯を前記貯湯タンクに流入させる沸き上げ運転を制御する制御部と、
を備え、
前記沸き上げ運転として、通常沸き上げ運転と、目標沸き上げ温度が前記通常沸き上げ運転よりも低い運転である中温沸き上げ運転とを実行可能であり、
前記通常沸き上げ運転のときには、前記加熱手段から流出した湯を前記上部接続口から前記貯湯タンクに流入させ、
前記中温沸き上げ運転のときには、前記加熱手段から流出した湯を前記中間部接続口から前記貯湯タンクに流入させ、
前記沸き上げ運転において、前記制御部は、夜間の時間帯に商用電力を利用して前記通常沸き上げ運転を実行し、昼間の時間帯に余剰電力量が基準量より高い場合、余剰電力を利用して前記中温沸き上げ運転を実行する
ように構成される貯湯式給湯機。 a hot water storage tank having a lower connection port, an upper connection port above the lower connection port, and an intermediate connection port between the upper connection port and the lower connection port;
heating means for heating water taken out from the lower connection port of the hot water storage tank;
an information acquisition unit that acquires information on a surplus power amount, which is the power amount obtained by subtracting the home power consumption from the PV power generation amount of the photovoltaic power generation device;
a control unit for controlling a boiling operation in which the hot water flowing out from the heating means flows into the hot water storage tank based on the information acquired from the information acquisition unit;
with
As the boiling operation, a normal boiling operation and a medium temperature boiling operation in which a target boiling temperature is lower than that of the normal boiling operation can be performed,
During the normal boiling operation, the hot water flowing out from the heating means is allowed to flow into the hot water storage tank from the upper connection port,
During the medium temperature boiling operation, the hot water flowing out from the heating means is allowed to flow into the hot water storage tank from the intermediate connection port,
In the heating operation, the control unit executes the normal heating operation using commercial power during the night time period, and uses the surplus power when the surplus electric power amount is higher than the reference amount during the daytime time period. A hot water storage type hot water heater configured to perform the medium temperature boiling operation as described above.
前記制御部は、前記中間部水温が前記中温沸き上げ運転における前記目標沸き上げ温度よりも高い場合、前記中温沸き上げ運転を実行しないように構成される請求項1に記載の貯湯式給湯機。 An intermediate hot water temperature sensor for detecting an intermediate water temperature, which is the temperature of hot water at the intermediate connection port of the hot water storage tank,
2. The hot water storage type water heater according to claim 1, wherein said controller is configured not to execute said middle temperature boiling operation when said middle portion water temperature is higher than said target boiling temperature in said middle temperature boiling operation.
ように構成される請求項1又は請求項2に記載の貯湯式給湯機。 The control unit is configured to end the medium-temperature boiling operation when the surplus power amount becomes equal to or less than the reference amount during execution of the medium-temperature boiling operation using the surplus power. The hot water storage type water heater according to claim 1 or claim 2.
前記制御部は、前記余剰電力を利用した前記中温沸き上げ運転の実行中に、前記下部水温が前記中温沸き上げ運転における前記目標沸き上げ温度以上になった場合、前記中温沸き上げ運転を終了するように構成される請求項1から請求項3の何れか1項に記載の貯湯式給湯機。 a lower stored hot water temperature sensor for detecting a lower water temperature, which is the temperature of hot water at the lower connection port of the hot water storage tank,
The control unit terminates the medium-temperature boiling operation when the lower water temperature reaches or exceeds the target boiling temperature in the medium-temperature boiling operation during execution of the medium-temperature boiling operation using the surplus electric power. The hot water storage type hot water heater according to any one of claims 1 to 3, wherein the hot water heater is configured as follows.
ように構成される請求項4に記載の貯湯式給湯機。 When the lower water temperature is equal to or higher than the target boiling temperature in the middle temperature boiling operation, the control unit uses the surplus power to The hot water storage type water heater according to claim 4, further configured to perform a boiling operation.
ように構成される請求項1から請求項5の何れか1項に記載の貯湯式給湯機。 The control unit is capable of receiving weather forecast information, and according to the received weather forecast information, when performing the normal boiling operation using commercial power during the night time of the day, 6. The hot water storage type water heater according to any one of claims 1 to 5, wherein a boiling adjustment process is performed to adjust the amount of low-temperature water remaining in the hot water storage type hot water supply machine.
ように構成される請求項6に記載の貯湯式給湯機。 In the heating adjustment process, the control unit calculates a predicted surplus power amount that is a predicted value of the surplus power amount for the next day from the weather forecast information, and if the predicted surplus power amount is greater than a third reference amount, The hot water storage type water heater according to claim 6, wherein the target boiling temperature of the normal boiling operation is set higher than when the predicted surplus power amount is small.
ように構成される請求項7に記載の貯湯式給湯機。 In the heating adjustment process, when the predicted surplus power amount is greater than the third reference amount, the control unit performs the normal heating operation using commercial power during the night time period of the current day. 8. The hot water storage type water heater according to claim 7, wherein the target boiling amount is reduced when the target boiling amount of is the full amount of the hot water storage tank.
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