JP2646932B2 - 給湯装置 - Google Patents

給湯装置

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JP2646932B2
JP2646932B2 JP8669892A JP8669892A JP2646932B2 JP 2646932 B2 JP2646932 B2 JP 2646932B2 JP 8669892 A JP8669892 A JP 8669892A JP 8669892 A JP8669892 A JP 8669892A JP 2646932 B2 JP2646932 B2 JP 2646932B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は貯湯タンク内の湯水の
加熱源としてヒートポンプと電気ヒータとを備えた給湯
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】加熱源としてのヒートポンプと電気ヒー
タとを備えた給湯装置において、従来の電力体系(従量
電灯と深夜の2本立て)でのヒートポンプと電気ヒータ
については、特開平1−266464号公報に記載され
ているように、従量電灯使用でのヒートポンプの効率と
深夜電力利用による電気ヒータの効率をエネルギー単価
レベルで比較し、最も低コストとなるように運転制御を
している。
【0003】図6は従量電灯と深夜電力料金の2本立て
の場合の従来のシステム例を示し、加熱源としてヒート
ポンプ51と電気ヒータHから成るヒータ部52が設け
てあり、このヒータ部52は電気料金が割安となる深夜
電力専用の装置である。したがってヒートポンプ51に
は従量電灯用の電源53が接続され、ヒータ部52には
深夜電力用の電源54が接続してある。またヒートポン
プ51には冷暖房を行う室内機55が接続されている。
なお室内機55は複数の接続が可能である。
【0004】ここで図7は従来の料金体系を示し、ヒー
トポンプ51用の従量電灯は深夜の時間帯に関係なく一
定の料金単価となっている。しかしヒータ部52の電気
ヒータHに印加される深夜電力は、夜中の23時から朝
方の7時において深夜料金となり、従量電灯より料金単
価はより安価となっている。
【0005】図8はヒートポンプ51で湯水を加熱して
いく場合において、外気温度及び湯温の変化と共に変化
するエネルギー効率を示している。図示するように、外
気温度が低くなるほど、また湯温が高くなるほどエネル
ギー効率は低下する。一方、電気ヒータHで加熱してい
く場合には、そのエネルギー効率はほぼ一定である。そ
して湯水を加熱する場合に、上記の外気温度と湯温との
関係からヒートポンプ51で加熱した方が電気料金が安
いか、あるいは電気ヒータHに切換えて加熱する方が安
いのか、その切換えの分岐点が存在する。
【0006】なおヒートポンプ51は最大約65℃まで
湯水の沸き上げができ、また電気ヒータHは最大約85
℃まで沸き上げすることができる。
【0007】図5は従来の制御状態を示し、湯水をヒー
トポンプ51と電気ヒータHの経済分岐点まではヒート
ポンプ51で沸き上げ、電気料金が安い深夜の時間帯
(23時〜7時)において、電気ヒータHを優先して運
転して湯水を最大温度まで沸き上げるようにしている。
これは電気料金の安い深夜電力を使用する点で優れてい
る。なおヒータ能力線より湯温が下の場合は、ヒートポ
ンプ51によりバックアップするようにしている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら近年実施
されている時間帯別料金体系においては、1電源化とな
っており、電気ヒータH及びヒートポンプ51を運転す
るときの電気料金が同じ単価となり、深夜電力の時間帯
であっても、効率の悪い電気ヒータHを優先して使用す
る従来の制御では、ランニングコストが高くなるという
問題があった。
【0009】この発明は上記従来の欠点を解決するため
になされたものであって、その目的は、従来よりもラン
ニングコストの低減を図ることが可能な給湯装置を提供
することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】そこでこの発明の給湯装
置は、圧縮能力可変な圧縮機を備えて貯湯タンク内の湯
水を所定の基準温度まで加熱し得るヒートポンプ1と、
上記基準温度よりも高い温度まで加熱し得る電気ヒータ
Hとを備えた給湯装置において、制御手段6を設け、こ
の制御手段6は、貯湯タンク内の湯水を上記基準温度か
ら沸上要求温度 まで上記電気ヒータHによって加熱する
のに必要な第1加熱時間T を把握し、また電気料金が
割安となる深夜時間帯の全時間から上記第1加熱時間T
を差し引いて第2加熱時間T を把握し、さらに貯湯
タンク内の湯水を給水温度から上記基準温度まで上記ヒ
ートポンプ1で第2加熱時間T をかけて加熱するのに
必要な圧縮機の圧縮能力と、貯湯タンク内の湯水を給水
温度から上記基準温度までヒートポンプ1で加熱する際
の各経過時間における予定湯水温度とを予め把握し、そ
して把握した上記圧縮能力に基づき深夜時間帯に突入す
るのに応じて圧縮機を起動するとともに、所定時間間隔
で貯湯タンク内の湯水温度を検知し、検知した湯水温度
がその経過時間に対応する上記予定湯水温度よりも低い
ときは上記圧縮機の圧縮能力を所定量だけ上昇させて、
貯湯タンク内の湯水を給水温度から上記基準温度までヒ
ートポンプ1によって加熱し、さらにこの湯水を上記基
準温度から沸上要求温度まで、引き続いて電気ヒータH
で加熱する制御を行うよう成されていることを特徴とし
ている。
【0011】
【作用】上記給湯装置においては、電気ヒータHによる
加熱に要する第1加熱時間T と、ヒートポンプ1によ
る加熱を行い得る第2加熱時間T とを把握し、さらに
圧縮機の圧縮能力を制御して第2加熱時間T 経過時に
湯水が所定の基準温度となるようにしている。従って深
夜時間帯終了時に、貯湯タンク内の湯水がちょうど沸上
要求温度にまで沸き上がる。
【0012】
【実施例】次にこの発明の給湯装置の具体的な実施例に
ついて、図面を参照しつつ詳細に説明する。この発明は
電気料金が同一単価の時間帯別料金体系のもとでは、ヒ
ートポンプの方が電気ヒータより熱交換効率が良いとこ
ろに着目し、特に料金の割安になる深夜において、ヒー
トポンプを優先して運転させるようにしたものである。
【0013】図3は時間帯別料金体系を示し、深夜の2
3時から朝方の7時までは深夜時間 として、昼間の時
間帯(7時〜23時)より安価となっている。なお昼間
の時間帯は従量電灯の場合より少し割高となっている。
【0014】図2は時間帯別料金体系のシステム例を示
し、従来と異なるところは1電源化された電源3からヒ
ートポンプ1及びヒータ部2に電力が供給されているも
のである。そして上記ヒートポンプ1は、インバータを
有して圧縮能力可変に制御される圧縮機を備え、また
ータ部2は電気ヒータHを有して成り、この電気ヒータ
Hは複数の電気ヒータH、H・・・(本実施例では
2個)で構成している。上記第1電気ヒータHは常時
オン可能となっており、他の第2電気ヒータHは電流
容量に応じてオン可能な構成としてある。
【0015】またヒートポンプ1と電気ヒータHとの切
換え運転や、深夜時間帯におけるヒートポンプ1の優先
運転等の制御は、マイクロコンピュータ等で構成される
制御部(制御手段)6にて行われる。
【0016】ここで図1に示すように、深夜時間帯にお
いて、給水した湯水の温度(給水温度)からヒートポン
プ1の最大沸き上げ温度である所定の基準温度(約65
℃)までは、ヒートポンプ1により湯水を加熱し、その
後は沸き上げ最大温度(約85℃)以下の所定の温度に
設定された沸上要求温度にまで、電気ヒータHにより
熱するようにしている。このように制御することで、電
気料金が同一単価の時間帯別料金体系のもとでは、ヒー
トポンブ1の方が電気ヒータHより効率が良いことか
ら、電気ヒータHよりヒートポンプ1の運転を優先させ
ることでランニングコストの低減を図ることができる。
【0017】次に深夜時間帯において湯水を沸上要求温
度にまで加熱する場合の動作について説明する。まず図
1に示す電気ヒータHによる沸き上げ時間(第1加熱時
間)と、ヒートポンプ1による沸き上げ時間(第2
加熱時間)は以下の式で求められる。
【0018】すなわち第1加熱時間は、 T=(L×ΔT)/(W×η×860)・・・式 で算出される。ここでLは貯湯量(l)、Wはヒータ容
量(KW)、ΔTは沸き上げ上昇温度(最大は20de
g)、ηはヒータ効率をそれぞれ示す。
【0019】また第2加熱時間は、深夜時間帯が8
時間であるため、 T=8−T・・・式 で算出される。
【0020】そしてヒートポンプ1の沸き上げ能力線
、以下のように算出される。ヒートポンプ1の沸き上
げ上昇温度は、65℃−Dw(Dw:給水温度)である
から、沸き上げ能力線は次式のようになる。 沸き上げ能力線:(65℃−Dw)/T deg/h・・・式つまりこの沸き上げ能力線が、ヒートポンプ1で加熱中
の各経過時間における予定湯水温度を表しているのであ
る。
【0021】そして深夜時間帯において湯水を沸上要求
温度にまで加熱する場合の制御部6の動作は以下の如く
である。図4に示すように、まず上記式と式とで
2加熱時間を算出し(ステップS1)、次いで上記
式によりヒートポンプ1による沸き上げ能力線(ヒー
トポンプ沸き上げ線図)を算出する(ステップS2)。
そして次に、深夜時間帯に突入してから第2加熱時間T
が経過した時に湯水が上記基準温度となるようなヒー
トポンプ1の圧縮機のインバータの周波数を算出すると
共に、深夜時間帯に突入するのに応じて、算出した運転
周波数に基づいてヒートポンプ1の運転を開始する(ス
テップS3)。
【0022】そしてヒートポンプ1を運転していき、3
0分毎にヒートポンプ能力線(図1)より上か下かを判
断し(ステップS4)、下の場合では運転周波数を所定
量だけアップする(ステップS5)。またヒートポンプ
能力線より上の場合には、さらに30分が経過するまで
そのままの周波数で圧縮機の運転を継続する(ステップ
S6)。そして図示しないが、貯湯タンク内の湯水が上
記基準温度にまで達した第2加熱時間経過時以降は、電
気ヒータHに切換えてさらに沸上要求温度にまで湯水を
沸き上げるのである。
【0023】
【発明の効果】上記のようにこの発明の給湯装置では、
電気ヒータによる加熱に要する第1加熱時間と、ヒート
ポンプによる加熱を行い得る第2加熱時間とを把握し、
さらに圧縮機の圧縮能力を制御して第2加熱時間経過時
に湯水が所定の基準温度となるようにしている。従って
深夜時間帯終了時に、貯湯タンク内の湯水がちょうど沸
上要求温度にまで沸き上がる。そのため放熱によるエネ
ルギーロスは抑制され、深夜時間帯終了時には湯水を沸
上要求温度にまで確実に沸き上げて良好な利用快適性を
維持しつつ、ランニングコストの低減を図ることが可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の動作説明図である。
【図2】同上の時間帯別料金体系のシステム例を示す図
である。
【図3】同上の時間帯と料金単価を示す図である。
【図4】同上のフロー図である。
【図5】従来例の動作説明図である。
【図6】従来例のシステム例を示す図である。
【図7】従来例の時間帯と料金単価を示す図である。
【図8】各湯温における外気温度とエネルギー効率との
関係を示す図である。
【符号の説明】
1 ヒートポンプ 6 制御手段(制御部) H 電気ヒータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−74450(JP,A) 特開 昭60−164152(JP,A) 特開 昭61−52545(JP,A) 特開 昭61−184353(JP,A) 特開 昭62−261862(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮能力可変な圧縮機を備えて貯湯タン
    ク内の湯水を所定の基準温度まで加熱し得るヒートポン
    プ(1)と、上記基準温度よりも高い温度まで加熱し得
    る電気ヒータ(H)とを備えた給湯装置において、制御
    手段(6)を設け、この制御手段(6)は、貯湯タンク
    内の湯水を上記基準温度から沸上要求温度まで上記電気
    ヒータ(H)によって加熱するのに必要な第1加熱時間
    (T )を把握し、また電気料金が割安となる深夜時間
    帯の全時間から上記第1加熱時間(T )を差し引いて
    第2加熱時間(T )を把握し、さらに貯湯タンク内の
    湯水を給水温度から上記基準温度まで上記ヒートポンプ
    (1)で第2加熱時間(T )をかけて加熱するのに必
    要な圧縮機の圧縮能力と、貯湯タンク内の湯水を給水温
    度から上記基準温度までヒートポンプ(1)で加熱する
    際の各経過時間における予定湯水温度とを予め把握し、
    そして把握した上記圧縮能力に基づき深夜時間帯に突入
    するのに応じて圧縮機を起動するとともに、所定時間間
    隔で貯湯タンク内の湯水温度を検知し、検知した湯水温
    度がその経過時間に対応する上記予定湯水温度よりも低
    いときは上記圧縮機の圧縮能力を所定量だけ上昇させ
    て、貯湯タンク内の湯水を給水温度から上記基準温度ま
    でヒートポンプ(1)によって加熱し、さらにこの湯水
    を上記基準温度から沸上要求温度まで、引き続いて電気
    ヒータ(H)で加熱する制御を行うよう成されているこ
    とを特徴とする給湯装置。
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