JP2023166859A - heat pump water heater - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、ヒートポンプ給湯機に関する。 The present disclosure relates to a heat pump water heater.
下記特許文献1には、貯湯タンクの所定温度の残湯量と所定値との差異から、当日の沸き上げ温度を変化させる貯湯式電気温水器が開示されている。 Patent Document 1 listed below discloses a hot water storage type electric water heater that changes the boiling temperature for the day based on the difference between the amount of hot water remaining at a predetermined temperature in a hot water storage tank and a predetermined value.
特許文献1のものでは、貯湯タンク内に残る熱量を、必ずしも精度良く制御できない場合がある。 In the method disclosed in Patent Document 1, the amount of heat remaining in the hot water storage tank may not always be accurately controlled.
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、貯湯タンク内に残る熱量を精度良く制御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 disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present disclosure is to provide a heat pump water heater that is advantageous in precisely controlling the amount of heat remaining in a hot water storage tank.
本開示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流入させる沸き上げ運転を制御する制御手段と、を備えるヒートポンプ給湯機であって、制御手段は、沸き上げ運転により生成された熱量である沸き上げ量が目標沸き上げ量に達すると沸き上げ運転を終了し、制御手段は、当日の沸き上げ運転の加熱能力である当日加熱能力が、過去所定期間の沸き上げ運転の加熱能力の学習値である過去加熱能力よりも大きい場合には、当日加熱能力が過去加熱能力よりも小さい場合に比べて、当日の目標沸き上げ量を少なくするものである。 A heat pump water heater according to the present disclosure has a heat pump cycle that heats water, and includes a heating means that can change heating capacity, a hot water storage tank, and a boiling operation that causes hot water heated by the heating means to flow into the hot water storage tank. A heat pump water heater comprising: a control means for controlling the boiling operation; If the current heating capacity, which is the heating capacity of the boiling operation on that day, is larger than the past heating capacity, which is the learning value of the heating capacity of the boiling operation in the past predetermined period, the current heating capacity is greater than the past heating capacity. Compared to a smaller case, the target boiling amount for the day is made smaller.
本開示によれば、貯湯タンク内に残る熱量を精度良く制御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 disclosure, it is possible to provide a heat pump water heater that is advantageous in accurately controlling the amount of heat remaining in the hot water storage tank.
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」、「温水」、「湯水」等の記載は、原則として、液体の水を意味し、冷水から熱湯までもが含まれうるものとする。 Embodiments will be described below with reference to the drawings. Common or corresponding elements in each figure are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be simplified or omitted. In the following description, descriptions such as "water", "hot water", "warm water", "hot water", etc. basically mean liquid water, and can include anything from cold water to hot water.
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図である。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温度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40℃でもよい。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram showing a heat pump water heater according to a first embodiment. In the present embodiment, the calorific value of hot water is calculated as, for example, the difference between the calorific value of water at the same temperature as the water supplied from the water source. Furthermore, in this embodiment, when describing the calorific value of hot water, in principle, the calorific value of hot water is described using the unit of hot water volume [L] when converted to the calorific value of hot water at a predetermined standard hot water supply temperature. The value of the reference hot water supply temperature may be, for example, 40°C.
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、店舗あるいは施設等で用いられる業務用のものでもよい。
As shown in FIG. 1, the heat pump water heater of this embodiment is a hot water storage type heat pump water heater that includes 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。
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と沸き上げ温度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 this embodiment, the value of the heating capacity and the value of the boiling temperature by 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 explained. In the following description, the temperature of the heated water flowing out from 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に搭載されたヒートポンプ制御装置14と、貯湯ユニット200に搭載された給湯機制御装置50を備えている。ヒートポンプ制御装置14及び給湯機制御装置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。ヒートポンプ制御装置14と給湯機制御装置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、ヒートポンプ制御装置14と給湯機制御装置50とが連携してヒートポンプ給湯機の動作を制御する。ヒートポンプ制御装置14及び給湯機制御装置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 this embodiment includes a heat
本開示では、ヒートポンプ制御装置14と、給湯機制御装置50と、リモコン51とが連携して、ヒートポンプ給湯機の動作を制御してもよい。以下の説明において、給湯機制御装置50が実行すると記載されたいずれの処理についても、ヒートポンプ制御装置14が単独で実行してもよいし、給湯機制御装置50が単独で実行してもよいし、リモコン51が単独で実行してもよいし、ヒートポンプ制御装置14、給湯機制御装置50、リモコン51のうちの二以上が連携して実行してもよい。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。
In the present disclosure, the heat
給湯機制御装置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。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。複数のリモコン51が給湯機制御装置50に対して通信可能でもよい。リモコン51に加えて、またはリモコン51に代えて、例えばスマートフォンのような携帯端末、スマートスピーカ、テレビなどの機器を、ユーザーインターフェースとして利用できるように構成してもよい。給湯機制御装置50と、リモコン51その他のユーザーインターフェースとが、インターネットあるいはローカルエリアネットワークを介して通信可能でもよい。以下の説明において、リモコン51を用いた動作は、リモコン51以外のユーザーインターフェースを用いた動作に代用してもよい。
Bidirectional communication is possible between the water
給湯機制御装置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。給湯機制御装置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、給湯機制御装置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、給湯機制御装置50は、後述のように、沸き上げ運転、追焚運転等を実行する。給湯機制御装置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 water
給湯機制御装置50は、インターネットにより配信される天気予報情報を受信できるように構成されていてもよい。
The water
本実施の形態において、夜間時間帯は、他の時間帯に比べて電気料金単価が割安な時間帯でもよい。夜間時間帯は、例えば、23時から翌朝7時までの時間帯でもよい。昼間時間帯は、夜間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、夜間時間帯に比べて電気料金単価が割高な時間帯でもよい。ただし、夜間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。給湯機制御装置50は、夜間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。給湯機制御装置50は、タイマー機能及びカレンダー機能を有しており、現在の時刻が夜間時間帯にあるか昼間時間帯にあるかを判別できる。また、給湯機制御装置50は、リモコン51または外部機器から、夜間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 this embodiment, the night time period may be a time period in which the unit price of electricity is cheaper than other time periods. The night time period may be, for example, a time period from 11:00 PM to 7:00 AM the next morning. The daytime period is a time period other than the nighttime period. The daytime time period is, for example, a time period from 7:00 to 23:00. This daytime time period may be a time period in which the unit price of electricity is higher than the nighttime time period. However, the night time period and the day time period are not limited to the example in this embodiment, and their start time and end time may change depending on the contract with the power supply company, etc. It is. The water
本実施の形態における給湯機制御装置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 water
給湯機制御装置50は、過去所定期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。本開示において、過去所定期間は、例えば過去2週間でもよい。例えば、給湯機制御装置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、給湯機制御装置50は、一日のうちの時間ごとの給湯使用熱量を学習することができる。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 hot water supply
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 boiling operation of the heat pump water heater will be described with reference to FIG. 2. FIG. 2 is a diagram showing the flow of water and refrigerant during boiling operation in the heat pump water heater according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, in the boiling operation, by operating 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 explained 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。
Furthermore, the switching valve 7 connects the
次に、沸き上げ運転時に給湯機制御装置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目標貯湯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、目標貯湯温度に等しい。例えば、給湯機制御装置50は、貯湯タンク11の容量との関係において、目標貯湯量を貯湯タンク11に貯えることができるように目標貯湯温度すなわち目標沸き上げ温度を設定する。目標貯湯量は、貯湯タンク11に貯える熱量の目標値に相当する。給湯機制御装置50は、例えばリモコン51の操作内容等に基づいて目標貯湯量を設定してもよいし、過去の給湯使用熱量を学習した情報に基づいて目標貯湯量を算出してもよい。また、給湯機制御装置50は、目標貯湯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内の貯湯量、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。
In the temperature control described above, only the flow rate of heated water flowing in and out of the water-
本実施の形態では、沸き上げ運転のときの加熱能力の値を、使用者がリモコン51を操作することで設定可能としてもよい。また、沸き上げ運転のときの加熱能力の値を、給湯機制御装置50が自動で設定するようにしてもよい。
In this embodiment, the value of the heating capacity during the boiling operation may be settable by the user operating the
本開示では、沸き上げ運転により生成された熱量を「沸き上げ量」と称する。給湯機制御装置50は、沸き上げ運転を開始するときに、目標沸き上げ量を算出する。給湯機制御装置50は、沸き上げ量が目標沸き上げ量に達すると、沸き上げ運転を終了する。本開示では、一日のうちでの所定時刻のときに貯湯タンク11内に残る熱量を「所定時刻残湯熱量」と称する。本実施の形態において、給湯機制御装置50は、所定時刻残湯熱量が目標値に等しくなるように、当日の目標沸き上げ量を算出する。所定時刻は、例えば、23時でもよいし、朝9時でもよい。所定時刻は、予め固定された時刻でもよいし、使用者がリモコン51を操作することで設定可能な時刻でもよい。所定時刻残湯熱量の目標値は、貯湯タンク11の湯切れを予防する上での指標となる値である。所定時刻残湯熱量の目標値は、例えば、100Lでもよいし、0Lでもよい。所定時刻残湯熱量の目標値は、予め固定された値でもよいし、使用者がリモコン51を操作することで設定可能な値でもよい。所定時刻残湯熱量の目標値が大きいほど、貯湯タンク11の湯切れをより確実に予防できる一方で、消費電力量が増加する傾向があると言える。
In this disclosure, the amount of heat generated by the boiling operation is referred to as the "boiling amount." The water
給湯機制御装置50は、過去所定期間に学習した給湯使用熱量のデータに基づいて、当日の沸き上げ運転の開始時から所定時刻までの間の、当日の給湯使用熱量を予測できる。その予測した給湯使用熱量の値を「給湯使用熱量予測値」と称する。給湯機制御装置50は、例えば、給湯使用熱量予測値と、所定時刻残湯熱量の目標値と、沸き上げ運転の開始時の貯湯タンク11内の貯湯量とに応じて、目標沸き上げ量を算出できる。例えば、給湯機制御装置50は、給湯使用熱量予測値と、所定時刻残湯熱量の目標値との和から、沸き上げ運転の開始時の貯湯タンク11内の貯湯量を減じた値に応じて、目標沸き上げ量を算出してもよい。
The water
本開示では、当日の沸き上げ運転の加熱能力を「当日加熱能力」と称する。当日の沸き上げ運転とは、当日にこれから実施される沸き上げ運転である。給湯機制御装置50は、過去所定期間における毎日の沸き上げ運転の加熱能力の値を記憶している。本開示では、過去所定期間における毎日の沸き上げ運転の加熱能力の学習値を「過去加熱能力」と称する。給湯機制御装置50は、一日の沸き上げ運転の中で、加熱能力を変化させてもよい。給湯機制御装置50は、一日の沸き上げ運転の中で加熱能力が変化する場合には、時間的に平均化した加熱能力の値をその日の加熱能力の値として扱ってもよい。給湯機制御装置50は、過去所定期間における毎日の沸き上げ運転の加熱能力の値を統計的に処理することで過去加熱能力を算出できる。例えば、過去加熱能力は、過去所定期間における毎日の沸き上げ運転の加熱能力の値を平均化した値でもよい。
In this disclosure, the heating capacity of the boiling operation on the same day is referred to as "the heating capacity on the same day." The current boiling operation is the boiling operation that will be carried out on the same day. The water
加熱能力が小さい場合には、加熱能力が大きい場合に比べて、沸き上げ運転の時間が長くなる。沸き上げ運転の時間が長いほど、沸き上げ運転の実行中に、高温の湯が溜まった貯湯タンク11の上部から散逸する放熱量が多くなる。また、沸き上げ運転の時間が長いほど、沸き上げ運転の実行中に、高温の湯が通過する配管16a,16b,16n,16qから散逸する放熱量が多くなる。このため、加熱能力が小さい場合には、加熱能力が大きい場合に比べて、沸き上げ運転の実行中に散逸する放熱量が多くなる。逆に言えば、加熱能力が大きいと、加熱能力が小さい場合よりも、沸き上げ運転の実行中に散逸する放熱量が少なくなる。
When the heating capacity is small, the boiling operation time is longer than when the heating capacity is large. The longer the boiling operation takes, the greater the amount of heat dissipated from the upper part of the hot water storage tank 11 in which hot water is stored during the boiling operation. Furthermore, the longer the boiling operation takes, the more heat is dissipated from the
上記の事項に鑑みて、本実施の形態における給湯機制御装置50は、当日加熱能力が過去加熱能力よりも大きい場合には、当日加熱能力が過去加熱能力よりも小さい場合に比べて、当日の目標沸き上げ量を少なくするように当日の目標沸き上げ量を補正する。当日加熱能力が過去加熱能力よりも大きい場合には、当日加熱能力が過去加熱能力よりも小さい場合に比べて、沸き上げ運転の実行中に散逸する放熱量が少なくなる。それゆえ、当日加熱能力が過去加熱能力よりも大きい場合には、当日の目標沸き上げ量を少なくしても、実際の所定時刻残湯熱量が目標値に対して不足することを抑制できる。
In view of the above, the water
言い換えれば、本実施の形態における給湯機制御装置50は、当日加熱能力が過去加熱能力よりも小さい場合には、当日加熱能力が過去加熱能力よりも大きい場合に比べて、当日の目標沸き上げ量を多くするように当日の目標沸き上げ量を補正する。当日加熱能力が過去加熱能力よりも小さい場合には、当日加熱能力が過去加熱能力よりも大きい場合に比べて、沸き上げ運転の実行中に散逸する放熱量が多くなる。この場合には、当日の目標沸き上げ量を多くすることで、実際の所定時刻残湯熱量が目標値に対して不足することを抑制できる。
In other words, when the current heating capacity is smaller than the past heating capacity, the water
以上のことから、本実施の形態であれば、実際の所定時刻残湯熱量が目標値になるべく近くなるように制御することが可能となる。それゆえ、貯湯タンク11の湯切れを確実に予防することと、消費電力量をなるべく節約することを両立する上で、より有利になる。 From the above, according to the present embodiment, it is possible to control the actual amount of residual hot water heat at a predetermined time to be as close to the target value as possible. Therefore, it is more advantageous in both reliably preventing the hot water storage tank 11 from running out of hot water and saving power consumption as much as possible.
図3は、給湯機制御装置50が当日の目標沸き上げ量を算出する際の処理の例を示すフローチャートである。当日の目標沸き上げ量の算出を開始すると、給湯機制御装置50は、図3のステップS1として、過去の給湯使用熱量実績に相当する給湯使用熱量予測値と、所定時刻残湯熱量の目標値と、現在の貯湯タンク11内の貯湯量とに応じて、目標沸き上げ量を算出する。
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of processing when the water
次いで、ステップS2として、給湯機制御装置50は、これから実施する沸き上げ運転の加熱能力、すなわち当日加熱能力を設定する。このステップS2で、給湯機制御装置50は、使用者がリモコン51を操作することで設定した値を当日加熱能力として設定してもよいし、所定の条件に応じて自動で当日加熱能力を設定してもよい。
Next, in step S2, the water
続いて、ステップS3として、給湯機制御装置50は、ステップS2で設定された当日加熱能力が、過去加熱能力よりも大きいかどうかを判断する。当日加熱能力が過去加熱能力よりも大きい場合には、処理はステップS4に進み、給湯機制御装置50は、ステップS1で算出した目標沸き上げ量から、補正量を減じた値を、補正後の目標沸き上げ量として記憶する。これに対し、当日加熱能力が過去加熱能力以下である場合には、処理はステップS5に進み、給湯機制御装置50は、ステップS1で算出した目標沸き上げ量に、補正量を加えた値を、補正後の目標沸き上げ量として記憶する。ステップS4またはステップS5の後、給湯機制御装置50は、当日の目標沸き上げ量を算出する処理を終了する。給湯機制御装置50は、ステップS4またはステップS5の、補正後の目標沸き上げ量を用いて、当日の沸き上げ運転を実行する。ステップS4,S5の補正量は、正の値である。給湯機制御装置50は、当日加熱能力と過去加熱能力との差の絶対値が大きくなるにつれて、この補正量の値が大きくなるようにしてもよい。
Subsequently, in step S3, the water
給湯機制御装置50は、次式により、当日の目標沸き上げ量を調整してもよい。
調整後の目標沸き上げ量Q’=調整前の目標沸き上げ量Q+調整量A …(1)
The water
Target boiling amount Q' after adjustment = Target boiling amount Q before adjustment + Adjustment amount A...(1)
式(1)の「調整前の目標沸き上げ量Q」は、給湯使用熱量予測値と、所定時刻残湯熱量の目標値と、現在の貯湯タンク11内の貯湯量とに応じて、給湯機制御装置50が算出した目標沸き上げ量に相当する。
The "target boiling amount Q before adjustment" in equation (1) is calculated based on the predicted value of the amount of heat used for hot water supply, the target value of the amount of remaining hot water at a predetermined time, and the current amount of hot water stored in the hot water storage tank 11. This corresponds to the target boiling amount calculated by the
式(1)の「調整量A」には、以下に説明する第一補正量Dと、第二補正量Eとが含まれていてもよい。すなわち、給湯機制御装置50は、次式により、調整量Aを算出してもよい。
調整量A=D+E …(2)
The "adjustment amount A" in equation (1) may include a first correction amount D and a second correction amount E, which will be described below. That is, the water
Adjustment amount A=D+E…(2)
給湯機制御装置50は、所定時刻残湯熱量の目標値と、所定時刻になったときの実際の所定時刻残湯熱量との誤差のデータを毎日記憶し、当該誤差を過去所定期間において学習してもよい。第一補正量Dは、当該誤差を給湯機制御装置50がそのようにして学習した値である。例えば、第一補正量Dは、過去所定期間における、所定時刻残湯熱量の目標値と実際の所定時刻残湯熱量との誤差を、統計的に処理した値である。
The water
第二補正量Eは、過去加熱能力と当日加熱能力との比または差に応じて給湯機制御装置50が算出した値である。例えば、給湯機制御装置50は、過去加熱能力をB、当日加熱能力をCとし、その差(B-C)を用いて、次式により第二補正量Eを算出してもよい。
E=(B-C)×θ …(3)
なお、θは、所定の係数である。
The second correction amount E is a value calculated by the water
E=(B-C)×θ…(3)
Note that θ is a predetermined coefficient.
あるいは、給湯機制御装置50は、過去加熱能力Bと当日加熱能力Cとの比C/Bを用いて、次式により第二補正量Eを算出してもよい。
E=(1-C/B)×φ …(4)
なお、φは、所定の係数である。
Alternatively, the water
E=(1-C/B)×φ…(4)
Note that φ is a predetermined coefficient.
給湯機制御装置50は、沸き上げ運転により生成された熱量が、式(1)~式(4)により算出される調整後の目標沸き上げ量Q’に到達したときに沸き上げ運転を終了してもよい。本実施の形態であれば、所定時刻残湯熱量の目標値と実際の所定時刻残湯熱量との誤差を学習した第一補正量Dを用いて当日の目標沸き上げ量を補正することで、実際の所定時刻残湯熱量を、より高精度に、目標値に近づけることが可能となる。
The water
当日加熱能力Cが過去加熱能力Bよりも大きい場合には、式(3)または式(4)により算出される第二補正量Eは、負の値になる。負の第二補正量Eが調整量Aに加算されることは、図1のステップS4の処理に対応する。当日加熱能力Cが過去加熱能力Bよりも小さい場合には、式(3)または式(4)により算出される第二補正量Eは、正の値になる。正の第二補正量Eが調整量Aに加算されることは、図1のステップS5の処理に対応する。 When the current heating capacity C is larger than the past heating capacity B, the second correction amount E calculated by equation (3) or equation (4) becomes a negative value. Adding the negative second correction amount E to the adjustment amount A corresponds to the process of step S4 in FIG. When the current heating capacity C is smaller than the past heating capacity B, the second correction amount E calculated by equation (3) or equation (4) becomes a positive value. Adding the positive second correction amount E to the adjustment amount A corresponds to the process of step S5 in FIG.
当日の沸き上げ運転により貯湯タンク11に貯める湯の温度を「当日貯湯温度」と称する。当日貯湯温度は、当日の沸き上げ運転の沸き上げ温度にほぼ等しいとみなせる。給湯機制御装置50は、当日貯湯温度と、外気温度センサ13cが検知する当日の外気温度との差が大きいほど、第二補正量Eの値を大きくしてもよい。例えば、給湯機制御装置50は、当日貯湯温度と当日の外気温度との差が大きいほど、式(3)の係数θまたは式(4)の係数φの値を大きくしてもよい。当日貯湯温度と当日の外気温度との差が大きいほど、沸き上げ運転の実行中に散逸する放熱量が多くなるので、その影響が大きくなる。このため、当日貯湯温度と当日の外気温度との差が大きいほど、第二補正量Eの値を大きくすることで、沸き上げ運転の実行中に散逸する放熱量の影響を、より確実に補正できる。それゆえ、実際の所定時刻残湯熱量が目標値により近くなるように制御することが可能となる。
The temperature of hot water stored in the hot water storage tank 11 during the boiling operation on that day is referred to as "hot water storage temperature on that day." The hot water storage temperature on that day can be considered to be approximately equal to the boiling temperature of the boiling operation on that day. The water
本開示では、夜間時間帯に行う沸き上げ運転を「夜間沸き上げ運転」と称する。また、夜間時間帯以外の時間帯である昼間時間帯に行う沸き上げ運転を「昼間沸き上げ運転」と称する。給湯機制御装置50は、一日(24時間)のうちに、夜間沸き上げ運転と昼間沸き上げ運転との両方を実施することで、目標沸き上げ量をまかなうようにしてもよい。すなわち、給湯機制御装置50は、夜間沸き上げ運転により生成された熱量と、昼間沸き上げ運転により生成された熱量との合計が、目標沸き上げ量に等しくなるように制御してもよい。
In this disclosure, the boiling operation performed during the night time period is referred to as the "night boiling operation." Further, the boiling operation performed during the daytime hours, which is a time zone other than the nighttime hours, is referred to as "daytime boiling operation." The water
本開示では、一日のうちでの夜間沸き上げ運転の時間と昼間沸き上げ運転の時間との合計時間のうちの、昼間沸き上げ運転の時間の比率を「昼間沸き上げ比率」と称する。給湯機制御装置50は、過去所定期間における毎日の昼間沸き上げ比率の値を記憶し、それらの値を統計的に処理することで、過去所定期間の昼間沸き上げ比率の学習値を算出できる。例えば、過去所定期間の昼間沸き上げ比率の学習値は、過去所定期間における毎日の昼間沸き上げ比率の値を平均化した値でもよい。
In the present disclosure, the ratio of the time of the daytime boiling operation to the total time of the nighttime boiling operation and the daytime boiling operation time in one day is referred to as the "daytime boiling ratio." The water
給湯使用熱量は、浴槽への湯張り及び入浴が行われる夕方の時間帯に最も大きくなる傾向がある。言い換えれば、貯湯タンク11に貯えられた湯は、主として、夕方の時間帯に消費されると言える。昼間沸き上げ運転により生成された湯は、夕方の時間帯に消費されるまでの間に、貯湯タンク11に貯留されている時間が短い。このため、昼間沸き上げ運転により生成されて貯湯タンク11に貯留されている湯から散逸する放熱量は、少ない。これに対し、夜間沸き上げ運転により生成された湯は、夕方の時間帯に消費されるまでの間に、貯湯タンク11に貯留されている時間が長い。このため、夜間沸き上げ運転により生成されて貯湯タンク11に貯留されている湯から散逸する放熱量は、多い。したがって、昼間沸き上げ比率が高いほど貯湯タンク11から散逸する放熱量が少なくなり、昼間沸き上げ比率が低いほど貯湯タンク11から散逸する放熱量が多くなる傾向がある。 The amount of heat used for hot water supply tends to be greatest in the evening when bathtubs are filled with hot water and people take a bath. In other words, it can be said that the hot water stored in the hot water storage tank 11 is mainly consumed in the evening hours. Hot water generated during the daytime boiling operation is stored in the hot water storage tank 11 for a short time until it is consumed in the evening. Therefore, the amount of heat dissipated from the hot water generated during the daytime boiling operation and stored in the hot water storage tank 11 is small. On the other hand, hot water generated during nighttime boiling operation is stored in the hot water storage tank 11 for a long time before being consumed in the evening. Therefore, a large amount of heat is dissipated from the hot water generated during the nighttime boiling operation and stored in the hot water storage tank 11. Therefore, the higher the daytime boiling ratio is, the less heat is dissipated from the hot water storage tank 11, and the lower the daytime boiling ratio is, the more heat is dissipated from the hot water tank 11.
給湯機制御装置50は、当日の昼間沸き上げ比率を予測できる。例えば、給湯機制御装置50は、当日の一日の目標沸き上げ量と当日加熱能力とを用いて、夜間沸き上げ運転の予測時間と、昼間沸き上げ運転の予測時間とを算出することで、当日の昼間沸き上げ比率を予測できる。給湯機制御装置50は、当日の昼間沸き上げ比率が過去所定期間の昼間沸き上げ比率の学習値よりも大きい場合には、当日の昼間沸き上げ比率が過去所定期間の昼間沸き上げ比率の学習値よりも小さい場合に比べて、当日の目標沸き上げ量を少なくしてもよい。
The water
例えば、給湯機制御装置50は、前述した式(2)に代えて、次式により、調整量Aを算出してもよい。
調整量A=D+E+F …(5)
For example, the water
Adjustment amount A=D+E+F…(5)
式(5)中の第三補正量Fは、当日の昼間沸き上げ比率と、過去所定期間の昼間沸き上げ比率の学習値との比または差に応じた補正量である。第三補正量Fを用いることで、貯湯タンク11から散逸する放熱量が、昼間沸き上げ比率の相違に応じて変動することの影響を補正できる。それゆえ、実際の所定時刻残湯熱量を、より高精度に、目標値に近づけることが可能となる。 The third correction amount F in Equation (5) is a correction amount according to the ratio or difference between the daytime boiling ratio of the current day and the learned value of the daytime boiling ratio of the past predetermined period. By using the third correction amount F, it is possible to correct the influence of variations in the amount of heat dissipated from the hot water storage tank 11 depending on the difference in the daytime boiling ratio. Therefore, it is possible to bring the actual heat value of the remaining hot water at a predetermined time closer to the target value with higher accuracy.
給湯機制御装置50は、外気温度センサ13cが検知する毎日の外気温度を記憶し、過去所定期間の外気温度の平均値を計算できる。外気温度が高いほど、貯湯タンク11から散逸する放熱量が少なくなるので、目標沸き上げ量を少なくしてよいと言える。このことに鑑みて、給湯機制御装置50は、当日の外気温度が過去所定期間の外気温度の平均値よりも高い場合には、当日の外気温度が過去所定期間の外気温度の平均値よりも低い場合に比べて、当日の目標沸き上げ量を少なくしてもよい。
The water
例えば、給湯機制御装置50は、前述した式(2)に代えて、次式により、調整量Aを算出してもよい。
調整量A=D+E+F+G …(6)
For example, the water
Adjustment amount A=D+E+F+G…(6)
式(6)中の第四補正量Gは、当日の外気温度と、過去所定期間の外気温度の平均値との比または差に応じた補正量である。第四補正量Gを用いることで、貯湯タンク11から散逸する放熱量が、当日の外気温度に応じて変動することの影響を補正できる。それゆえ、実際の所定時刻残湯熱量を、より高精度に、目標値に近づけることが可能となる。なお、給湯機制御装置50は、外気温度センサ13cが検知した値を当日の外気温度の値として用いてもよいし、天気予報情報から当日の外気温度を予測してもよい。
The fourth correction amount G in Equation (6) is a correction amount that corresponds to the ratio or difference between the outside air temperature on that day and the average value of outside air temperatures over a predetermined period in the past. By using the fourth correction amount G, it is possible to correct the influence of the amount of heat dissipated from the hot water storage tank 11 varying depending on the outside temperature on that day. Therefore, it is possible to bring the actual heat value of the remaining hot water at a predetermined time closer to the target value with higher accuracy. Note that the water
実施の形態2.
次に、図4を参照して、実施の形態2について説明するが、前述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、共通する説明を簡略化または省略する。また、前述した要素と共通または対応する要素には、同一の符号を付す。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. 4, focusing on differences from the first embodiment described above, and common explanations will be simplified or omitted. Further, elements common to or corresponding to those described above are given the same reference numerals.
図4は、実施の形態2によるヒートポンプ給湯機が設置された建物300の模式的な断面図である。図4に示すように、建物300に対して、ヒートポンプユニット100、貯湯ユニット200、太陽光発電装置60、分電盤61、配電制御装置62などが備えられている。建物300の用途は、例えば、住居でもよいし、店舗、施設、オフィスなどでもよい。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a
太陽光発電装置60は、太陽光を受けて発電する太陽電池等を備えており、太陽光発電を行う。太陽光発電装置60は、配線64を介して分電盤61の入力側に接続され、発電した電力を分電盤61に送電する。分電盤61は、電力の入出力及び分配を行う電源回路として構成され、電力線63を介して電力会社の電力系統と接続されている。分電盤61は、電力線63を介して電力会社から電力を買電したり、電力線63を介して電力会社に電力を売電したりする。分電盤61の出力側に、配線65を介して貯湯ユニット200が接続されている。分電盤61から配線65により供給される電力を受けてヒートポンプ給湯機が作動する。以下の説明では、ヒートポンプ給湯機以外に、分電盤61から電力供給を受ける電気機器(図示省略)を「他電気機器」と称する。他電気機器は、例えば、空調機、照明器具、冷蔵庫、洗濯機、電気自動車のうちの少なくとも一つを含んでいてもよい。他電気機器は、配線(図示省略)を介して分電盤61の出力側に接続される。
The solar
配電制御装置62は、配線66を介して、分電盤61に接続されている。配電制御装置62は、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備える。配電制御装置62は、例えば、EMS(Energy Management System)コントローラ等により構成されていてもよい。配電制御装置62は、太陽光発電装置60の情報及びヒートポンプ給湯機の情報を分電盤61または通信装置70を介して取得する機能と、分電盤61の作動状態を制御する機能と、通信装置70を介して給湯機制御装置50に指令を送信する機能とを備えている。
The power
配電制御装置62が取得する情報には、太陽光発電装置60の発電量の情報と、貯湯タンク11の貯湯量の情報とが含まれている。配電制御装置62には、各種の操作に用いられる選択スイッチ62aが設けられている。配電制御装置62は、通信装置70を介してインターネット等の外部ネットワークと通信し、外部ネットワークから、天気予報情報を始めとする各種の情報を取得する機能を有している。通信装置70は、給湯機制御装置50及び配電制御装置62と無線通信を行うように構成されていてもよい。
The information acquired by the power
以下の説明では、ヒートポンプ給湯機の消費電力と、他電気機器の消費電力との合計を「全消費電力」と称する。給湯機制御装置50は、沸き上げ運転の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、沸き上げ運転中のヒートポンプ給湯機の消費電力は低くなる。
In the following description, the sum of the power consumption of the heat pump water heater and the power consumption of other electrical devices will be referred to as "total power consumption." The water
次に、本実施の形態による太陽光発電装置60の動作を説明する。昼間の太陽光を受け、太陽光発電装置60は発電する。太陽光で発電された電力は、配線64を介して分電盤61に送電される。このとき、分電盤61は、太陽光発電装置60の発電電力から全消費電力を減じた電力を、電力線63により逆潮流させ、電力会社に売電する。
Next, the operation of the solar
太陽光発電装置60の非発電時に、分電盤61は、電力会社から電力線63を介して供給される電力をヒートポンプ給湯機に供給する。なお、分電盤61の動作は、分電盤61に搭載された制御回路等の指令に基づいて実行してもよいし、配電制御装置62の指令に基づいて実行してもよい。
When the solar
本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、太陽光発電装置60により発電された電力のうちの余剰電力を用いた沸き上げ運転であるPV沸き上げ運転を実施可能である。PV沸き上げ運転は、昼間沸き上げ運転に相当する。
The heat pump water heater of this embodiment can perform a PV boiling operation, which is a boiling operation using surplus electric power of the electric power generated by the solar
配電制御装置62は、余剰電力演算部を備える。余剰電力演算部は、太陽光発電装置60の発電量と、ヒートポンプ給湯機以外の他電気機器の消費電力とから、太陽光発電による余剰電力を算出する。余剰電力演算部は、太陽光発電装置60の発電量から、ヒートポンプ給湯機以外の他電気機器の消費電力を差し引くことで、余剰電力を算出できる。配電制御装置62は、過去所定期間(例えば、過去2週間)における毎日の余剰電力の情報を学習する。配電制御装置62は、時刻の情報と共に余剰電力の情報を学習してもよい。
The power
配電制御装置62は、翌日に発生する余剰電力の値を予測する余剰電力予測部を備える。例えば、余剰電力予測部は、過去所定期間に学習された余剰電力の情報と、翌日の天気予報情報とを用いて、翌日に発生する時刻ごとの余剰電力の値を予測してもよい。余剰電力予測部が予測した余剰電力の値を以下「余剰電力予測値」と称する。給湯機制御装置50は、余剰電力予測値に応じて、翌日に実施するPV沸き上げ運転の時間を設定する。
The power
PV沸き上げ運転の実施中に、給湯機制御装置50は、余剰電力演算部により演算された、現在の実際の余剰電力の値に関する情報を配電制御装置62から受信する。PV沸き上げ運転の実施中の天候が、天気予報よりも悪くなると、実際の余剰電力が、余剰電力予測値よりも小さくなる。そうなると、PV沸き上げ運転を実施可能な時間が、前日に設定した設定値よりも短くなる可能性がある。
During the PV heating operation, the water
そこで、PV沸き上げ運転の実施中に、給湯機制御装置50は、PV沸き上げ運転を実施可能な時間が設定値に達するかどうかを予測する。例えば、給湯機制御装置50は、時刻ごとに、実際の余剰電力を余剰電力予測値と比較することで、PV沸き上げ運転を実施可能な時間が設定値に達するかどうかを予測する。
Therefore, while performing the PV boiling operation, the water
ここで、PV沸き上げ運転の当日加熱能力が過去加熱能力よりも小さく、当日の目標沸き上げ量が増加補正されている場合を想定する。すなわち、実施の形態1で説明した第二補正量E>0の場合を想定する。この場合において、給湯機制御装置50は、PV沸き上げ運転を実施可能な時間が設定値を下回ると予測した場合には、実際の沸き上げ量が、増加補正を施す前の目標沸き上げ量に達すると、PV沸き上げ運転を終了する。すなわち、給湯機制御装置50は、第二補正量E=0であるとみなして、PV沸き上げ運転を終了する。
Here, it is assumed that the current heating capacity of the PV boiling operation is smaller than the past heating capacity, and the target boiling amount for the day has been corrected to increase. That is, assume the case where the second correction amount E>0 described in the first embodiment. In this case, if the water
このように、本実施の形態では、第二補正量E>0であり、且つ、実際の余剰電力が予測よりも少なく、PV沸き上げ運転を実施可能な時間が設定値を下回ると予測される場合には、給湯機制御装置50は、第二補正量E=0であるとみなして、実際の沸き上げ量が、第二補正量Eが加算されていない目標沸き上げ量に達すると、PV沸き上げ運転を終了する。これにより、PV沸き上げ運転を早く終了することができるので、実際の余剰電力が予測より少なくても、電力会社からの買電量の増加を抑制できる。この場合、実際の所定時刻残湯熱量は、本来の第二補正量Eの分だけ、目標値よりも少なくなることが見込まれる。しかしながら、過去所定期間における所定時刻残湯熱量の目標値と実際の所定時刻残湯熱量との誤差については、第一補正量Dにより補正されている。このため、実際の所定時刻残湯熱量の、目標値からの不足分は小さいと考えらえる。このため、貯湯タンク11の湯切れが発生する可能性は小さいので、使用者の使い勝手に影響する可能性は小さい。
Thus, in this embodiment, the second correction amount E>0, the actual surplus power is less than predicted, and the time during which PV boiling operation can be performed is predicted to be less than the set value. In this case, the water
なお、上述した複数の実施の形態が有する特徴のうち、組み合わせることが可能な二つ以上の特徴を組み合わせて実施してもよい。 Note that among the features of the plurality of embodiments described above, two or more features that can be combined may be combined and implemented.
以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。 Hereinafter, various aspects of the present disclosure will be collectively described as supplementary notes.
(付記1)
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、
前記加熱手段により加熱され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手段と、
を備えるヒートポンプ給湯機であって、
前記制御手段は、前記沸き上げ運転により生成された熱量である沸き上げ量が目標沸き上げ量に達すると前記沸き上げ運転を終了し、
前記制御手段は、当日の前記沸き上げ運転の前記加熱能力である当日加熱能力が、過去所定期間の前記沸き上げ運転の前記加熱能力の学習値である過去加熱能力よりも大きい場合には、前記当日加熱能力が前記過去加熱能力よりも小さい場合に比べて、当日の前記目標沸き上げ量を少なくするヒートポンプ給湯機。
(付記2)
前記制御手段は、所定時刻のときに前記貯湯タンク内に残る熱量である所定時刻残湯熱量が目標値に等しくなるように、当日の前記目標沸き上げ量を算出する付記1に記載のヒートポンプ給湯機。
(付記3)
前記制御手段は、前記所定時刻残湯熱量の前記目標値と実際の前記所定時刻残湯熱量との差を過去所定期間において学習した値である第一補正量と、前記過去加熱能力と前記当日加熱能力との比または差に応じた第二補正量とを算出し、前記第一補正量と、前記第二補正量とを用いて、当日の前記目標沸き上げ量を補正する付記2に記載のヒートポンプ給湯機。
(付記4)
前記制御手段は、前記過去加熱能力と前記当日加熱能力との比または差に応じた補正量を用いて当日の前記目標沸き上げ量を補正し、
前記制御手段は、当日の前記沸き上げ運転により前記貯湯タンクに貯める湯の温度である貯湯温度と、当日の外気温度との差が大きいほど、前記補正量の値を大きくする付記1から付記3のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。
(付記5)
前記制御手段は、夜間時間帯に行う前記沸き上げ運転である夜間沸き上げ運転と、一日のうちで前記夜間時間帯以外の時間帯に行う前記沸き上げ運転である昼間沸き上げ運転とを実施可能であり、
一日のうちでの前記夜間沸き上げ運転の時間と前記昼間沸き上げ運転の時間との合計時間のうちの、前記昼間沸き上げ運転の時間の比率は、昼間沸き上げ比率であり、
前記制御手段は、当日の前記昼間沸き上げ比率が過去所定期間の前記昼間沸き上げ比率の学習値よりも大きい場合には、当日の前記昼間沸き上げ比率が過去所定期間の前記昼間沸き上げ比率の学習値よりも小さい場合に比べて、当日の前記目標沸き上げ量を少なくする付記1から付記4のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。
(付記6)
前記制御手段は、当日の外気温度が過去所定期間の外気温度の平均値よりも高い場合には、当日の外気温度が過去所定期間の外気温度の平均値よりも低い場合に比べて、当日の前記目標沸き上げ量を少なくする付記1から付記5のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。
(付記7)
前記ヒートポンプ給湯機は、太陽光発電装置により発電された電力のうちの余剰電力を用いた前記沸き上げ運転であるPV沸き上げ運転を実施可能であり、
前記当日加熱能力が前記過去加熱能力よりも小さく、当日の前記目標沸き上げ量が増加補正されている場合において、前記PV沸き上げ運転の実施中に、前記制御手段は、前記PV沸き上げ運転を実施可能な時間が設定値を下回ると予測した場合には、実際の前記沸き上げ量が、前記増加補正を施す前の前記目標沸き上げ量に達すると、前記PV沸き上げ運転を終了する付記1から付記6のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。
(Additional note 1)
A heating means that has a heat pump cycle that heats water and whose heating capacity can be changed;
hot water storage tank,
A control means for controlling a boiling operation in which hot water heated by the heating means flows into the hot water storage tank;
A heat pump water heater comprising:
The control means ends the boiling operation when the boiling amount, which is the amount of heat generated by the boiling operation, reaches a target boiling amount,
When the current heating capacity, which is the heating capacity of the boiling operation on the current day, is larger than the past heating capacity, which is the learned value of the heating capacity of the boiling operation in the past predetermined period, the control means A heat pump water heater that reduces the target boiling amount on the day compared to a case where the heating capacity on that day is smaller than the heating capacity in the past.
(Additional note 2)
The heat pump hot water supply according to appendix 1, wherein the control means calculates the target boiling amount for the day so that the amount of heat remaining in the hot water at a predetermined time, which is the amount of heat remaining in the hot water storage tank at a predetermined time, is equal to the target value. Machine.
(Additional note 3)
The control means includes a first correction amount that is a value learned in a past predetermined period of the difference between the target value of the heat amount of the remaining hot water at the predetermined time and the actual heat amount of the remaining hot water at the predetermined time, the past heating capacity, and the current day. A second correction amount according to the ratio or difference with the heating capacity is calculated, and the target boiling amount for the day is corrected using the first correction amount and the second correction amount. heat pump water heater.
(Additional note 4)
The control means corrects the target boiling amount for the current day using a correction amount according to a ratio or difference between the past heating capacity and the current heating capacity,
Supplementary Notes 1 to 3, wherein the control means increases the value of the correction amount as the difference between the hot water storage temperature, which is the temperature of hot water stored in the hot water storage tank during the boiling operation on the day, and the outside air temperature on the day is large. The heat pump water heater according to any one of the above.
(Appendix 5)
The control means performs a night boiling operation, which is the boiling operation performed during the night time, and a daytime boiling operation, which is the boiling operation performed during a time other than the night time. It is possible and
The ratio of the daytime boiling operation time to the total time of the nighttime boiling operation and the daytime boiling operation time in one day is the daytime boiling ratio,
When the daytime boiling ratio on the current day is larger than the learned value of the daytime boiling ratio in the past predetermined period, the control means controls the daytime boiling ratio on the current day to be the same as the daytime boiling ratio in the past predetermined period. The heat pump water heater according to any one of Supplementary Notes 1 to 4, which reduces the target boiling amount for the day compared to a case where it is smaller than a learned value.
(Appendix 6)
When the outside air temperature on the current day is higher than the average value of the outside air temperature over a predetermined period in the past, the control means controls the temperature on the current day. The heat pump water heater according to any one of Supplementary notes 1 to 5, which reduces the target boiling amount.
(Appendix 7)
The heat pump water heater is capable of carrying out a PV boiling operation, which is the boiling operation, using surplus electricity of the electricity generated by the solar power generation device,
In a case where the current heating capacity is smaller than the past heating capacity and the target boiling amount for the day has been corrected to increase, during the execution of the PV boiling operation, the control means controls the PV boiling operation. Supplementary Note 1: When the actual boiling amount is predicted to be less than the set value, the PV boiling operation is terminated when the actual boiling amount reaches the target boiling amount before the increase correction is performed. The heat pump water heater according to any one of appendix 6.
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 ヒートポンプ制御装置、 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 給湯機制御装置、 51 リモコン、 51a 表示部、 51b 操作部、 52 給湯熱量算出手段、 60 太陽光発電装置、 61 分電盤、 62 配電制御装置、 62a 選択スイッチ、 62b 表示部、 63 電力線、 64 配線、 65 配線、 66 配線、 70 通信装置、 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、 300 建物 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 intake port, 11b High temperature water inlet, 11c Reheating return port, 11d Medium temperature water outlet, 11e Low temperature water return port, 11f Water intake port, 11g Water supply port, 12 Reheating heat exchanger, 13a Inlet water 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 water supply temperature sensor, 14 heat pump control device, 15 hot water mixing unit, 17a hot water supply flow rate sensor, 17b bath hot water supply flow rate sensor, 50 water heater control device, 51 remote control, 51a display section, 51b operation section, 52 hot water supply heat amount calculation means, 60 solar power generation device, 61 distribution board, 62 power distribution control device, 62a selection switch, 62b display section, 63 power line, 64 wiring, 65 wiring, 66 wiring, 70 communication device, 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, 300 Building
Claims (7)
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流入させる沸き上げ運転を制御する制御手段と、
を備えるヒートポンプ給湯機であって、
前記制御手段は、前記沸き上げ運転により生成された熱量である沸き上げ量が目標沸き上げ量に達すると前記沸き上げ運転を終了し、
前記制御手段は、当日の前記沸き上げ運転の前記加熱能力である当日加熱能力が、過去所定期間の前記沸き上げ運転の前記加熱能力の学習値である過去加熱能力よりも大きい場合には、前記当日加熱能力が前記過去加熱能力よりも小さい場合に比べて、当日の前記目標沸き上げ量を少なくするヒートポンプ給湯機。 A heating means that has a heat pump cycle that heats water and whose heating capacity can be changed;
hot water storage tank,
A control means for controlling a boiling operation in which hot water heated by the heating means flows into the hot water storage tank;
A heat pump water heater comprising:
The control means ends the boiling operation when the boiling amount, which is the amount of heat generated by the boiling operation, reaches a target boiling amount,
When the current heating capacity, which is the heating capacity of the boiling operation on the current day, is larger than the past heating capacity, which is the learned value of the heating capacity of the boiling operation in the past predetermined period, the control means A heat pump water heater that reduces the target boiling amount on the day compared to a case where the heating capacity on that day is smaller than the heating capacity in the past.
前記制御手段は、当日の前記沸き上げ運転により前記貯湯タンクに貯める湯の温度である貯湯温度と、当日の外気温度との差が大きいほど、前記補正量の値を大きくする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。 The control means corrects the target boiling amount for the current day using a correction amount according to a ratio or difference between the past heating capacity and the current heating capacity,
The control means increases the value of the correction amount as the difference between the hot water storage temperature, which is the temperature of the hot water stored in the hot water storage tank during the boiling operation on the day, and the outside air temperature on the day is large. The heat pump water heater according to any one of Item 3.
一日のうちでの前記夜間沸き上げ運転の時間と前記昼間沸き上げ運転の時間との合計時間のうちの、前記昼間沸き上げ運転の時間の比率は、昼間沸き上げ比率であり、
前記制御手段は、当日の前記昼間沸き上げ比率が過去所定期間の前記昼間沸き上げ比率の学習値よりも大きい場合には、当日の前記昼間沸き上げ比率が過去所定期間の前記昼間沸き上げ比率の学習値よりも小さい場合に比べて、当日の前記目標沸き上げ量を少なくする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。 The control means performs a night boiling operation, which is the boiling operation performed during the night time, and a daytime boiling operation, which is the boiling operation performed during a time other than the night time. It is possible and
The ratio of the daytime boiling operation time to the total time of the nighttime boiling operation and the daytime boiling operation time in one day is the daytime boiling ratio,
When the daytime boiling ratio on the current day is larger than the learned value of the daytime boiling ratio in the past predetermined period, the control means controls the daytime boiling ratio on the current day to be the same as the daytime boiling ratio in the past predetermined period. The heat pump water heater according to any one of claims 1 to 3, wherein the target boiling amount for the day is smaller than when it is smaller than a learned value.
前記当日加熱能力が前記過去加熱能力よりも小さく、当日の前記目標沸き上げ量が増加補正されている場合において、前記PV沸き上げ運転の実施中に、前記制御手段は、前記PV沸き上げ運転を実施可能な時間が設定値を下回ると予測した場合には、実際の前記沸き上げ量が、前記増加補正を施す前の前記目標沸き上げ量に達すると、前記PV沸き上げ運転を終了する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。 The heat pump water heater is capable of carrying out a PV boiling operation, which is the boiling operation, using surplus electricity of the electricity generated by the solar power generation device,
In a case where the current heating capacity is smaller than the past heating capacity and the target boiling amount for the day has been corrected to increase, during the execution of the PV boiling operation, the control means controls the PV boiling operation. If the actual boiling amount is predicted to be less than the set value, the PV boiling operation is ended when the actual boiling amount reaches the target boiling amount before the increase correction is applied. The heat pump water heater according to any one of claims 1 to 3.
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