JP3891954B2 - Hot water storage water heater - Google Patents

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JP3891954B2 JP2003115813A JP2003115813A JP3891954B2 JP 3891954 B2 JP3891954 B2 JP 3891954B2 JP 2003115813 A JP2003115813 A JP 2003115813A JP 2003115813 A JP2003115813 A JP 2003115813A JP 3891954 B2 JP3891954 B2 JP 3891954B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱手段により加熱した給湯用の湯を貯える貯湯タンクを備える貯湯式給湯装置に関するものであり、特に、使用者の使用熱量に応じた沸き上げ運転の制御に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の貯湯式給湯装置では、冷媒圧縮機、水熱交換器の冷媒流路、膨張弁、および空気熱交換器を環状に接続したヒートポンプサイクルと、給湯用の湯を貯える貯湯タンクを有し、この貯湯タンクと水熱交換器の流体流路とを接続し、その接続途中に流体ポンプを介設した給湯用流体回路と、貯湯タンク内の給湯用流体量とその流体温度とを検出して使用熱量を算出する使用熱量算出手段と、膨張弁、流体ポンプ、および冷媒圧縮機を制御して沸き上げ運転を行なう制御手段とを備えている。
【0003】
その沸き上げ運転は、電力料金設定が最も低い深夜時間帯には、貯湯タンク内の貯湯量が第1所定量M1(例えば、60℃の湯が100L)を下回る状態を検知すると制御手段により沸き上げ運転を開始し、流体流路の入口側の流体温度が第1設定温度K1(例えば、沸き上げ目標温度−10℃)以上になるか、貯湯タンク内の貯湯量が第1所定量M1+α(なお、α≧0である。)に達すると沸き上げ運転を停止するようにしている。
【0004】
また、料金設定が比較的低い朝晩時間帯には、貯湯タンク内の貯湯量が第2所定量M2(例えば、60℃の湯が200L)を下回る状態を検知すると制御手段により沸き上げ運転を開始し、流体流路の入口側の流体温度が第2設定温度K2(例えば、65℃)以上になるか、貯湯タンク内の貯湯量が第2所定量M2+β(なお、β≧0である。)に達すると沸き上げ運転を停止する。
【0005】
さらに、料金設定が高い昼間時間帯には、貯湯タンク内の貯湯量が第3所定量M3(例えば、60℃の湯が200L)を下回る状態を検知すると制御手段により沸き上げ運転を開始し、流体流路の入口側の流体温度が第3設定温度K3(例えば、50℃)以上になるか、貯湯タンク内の貯湯量が第3所定量M3+γ(なお、γ≧0である。)に達すると沸き上げ運転を停止する。
【0006】
これにより、使用者が貯湯タンク内の給湯用の湯を使うパターンに対応して、湯の沸き上げ運転の開始判定条件と、沸き上げ運転の終了判定条件とを、各時間帯毎に独立して決め、貯湯タンク内の最低貯湯量を常時確保するように制御して、全ての時間帯において湯切れを起こさないようにしている(例えば、特許文献1参照。)。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−206805号公報 (第11−12頁、第17図)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献1によれば、料金設定が高い昼間時間帯に貯湯タンク内の貯湯量を比較的大きい第3所定量M3(例えば、60℃の湯が200L)+γ(γ≧0)以上の最低貯湯量を確保するための沸き上げ運転を行なうようにしている。これによると、湯切れを起こすことはないが電気代が高くなる問題がある。
【0009】
また、この種の貯湯式給湯装置では、例えば、朝から深夜までの間(例えば、7:00〜23:00)に使用する湯が少なく、23:00の時点で多くの湯が残る使用者の場合には、夕方以降の未使用期間の放熱が無駄となる。逆に、一日の湯の使用熱量が多く、夕方までに貯湯タンク内の湯を使い切ってしまう使用者の場合には、夕方や夜の時間帯に湯切れが起きるなどの問題がある。このように、使用者によって給湯に必要とする使用熱量のばらつきが大きい。従って、このために比較的大きい最低貯湯量を得るための沸き上げ運転を行なっているのが一般的である。
【0010】
そこで、本発明の目的は、上記点に鑑みたものであり、電力料金設定の最も低い深夜時間帯に沸き上げ運転するように制御させることで、湯切れを起こすことなく、かつ深夜時間帯以外の時間帯での沸き上げ運転の低減を可能とした貯湯式給湯装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1および請求項2に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の発明では、内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク(1)と、この貯湯タンク(1)内の水を沸き上げ運転する加熱手段(2)と、この加熱手段(2)を制御する制御手段(200)とを備える貯湯式給湯装置において、
制御手段(200)には、単位期間内に貯湯タンク(1)から給湯用として使用した湯の使用熱量を算出して、その使用熱量をデータとして蓄積する使用熱量算出手段(290)と、この使用熱量算出手段(290)により蓄積された単位期間内の使用熱量のデータから所定期間内の平均使用熱量を算出する平均使用熱量算出手段(300)と、使用熱量算出手段(290)により蓄積された単位期間内の使用熱量のデータから所定期間内におけるばらつき熱量を算出するばらつき熱量算出手段(310)と、使用熱量算出手段(290)により蓄積された使用熱量、平均使用熱量算出手段(300)により算出された平均使用熱量およびばらつき熱量算出手段(310)により算出されたばらつき熱量に基づいて沸き上げ熱量を算出する沸き上げ熱量算出手段(330、340)と、この沸き上げ熱量算出手段(330、340)により算出された沸き上げ熱量に基づいて加熱手段(2)を沸き上げ運転する第2沸き上げ手段(350)とを有する貯湯式給湯装置であって、
沸き上げ熱量算出手段(330、340)は、使用熱量算出手段(290)により蓄積された最新の使用熱量が平均使用熱量算出手段(300)により算出された平均使用熱量とばらつき熱量算出手段(310)により算出されたばらつき熱量との加算値よりも小さいときに、平均使用熱量とばらつき熱量との加算値を沸き上げ熱量として算出することを特徴としている。
【0012】
請求項1に記載の発明によれば、この種の給湯装置においては、使用者によって給湯用に使用する湯の使用熱量にばらつきが生ずるものである。そこで、本発明では、平均使用熱量算出手段(300)により算出された平均使用熱量およびばらつき熱量算出手段(310)により算出されたばらつき熱量に基づいて沸き上げ熱量を算出する沸き上げ熱量算出手段(330、340)と、この沸き上げ熱量算出手段(330、340)により算出された沸き上げ熱量に基づいて加熱手段(2)を沸き上げ運転する第2沸き上げ手段(350)とを有することにより、所定期間内の平均使用熱量に加え、その所定期間内における使用熱量のばらつき熱量を考慮した沸き上げ熱量を沸き上げることになるので、湯切れを起こすことなく給湯できるとともに、沸き上げ運転を、例えば、料金設定が最も低い深夜時間帯に行なうことで、料金設定が高くなる深夜時間帯以外の時間帯での沸き上げ運転の低減ができる。
【0014】
また、最新、つまり前日の使用熱量が平均使用熱量とばらつき熱量との加算値よりも小さいときに、沸き上げ熱量が平均使用熱量とばらつき熱量との加算値となるため、その沸き上げ熱量は想定される使用範囲内に収まる熱量となり過剰な沸き上げ熱量を沸き上げることがない。従って、湯切れを起こすことなく、沸き上げ運転の電力の低減が図れる。
【0015】
請求項2に記載の発明では、沸き上げ熱量算出手段(330、340)は、使用熱量算出手段(290)により蓄積された最新の使用熱量が平均使用熱量算出手段(300)により算出された平均使用熱量とばらつき熱量算出手段(310)により算出されたばらつき熱量との加算値よりも大きいときに、最新の使用熱量を沸き上げ熱量として算出することを特徴としている。
【0016】
請求項2に記載の発明によれば、また、最新(前日)の使用熱量が沸き上げ熱量平均使用熱量とばらつき熱量との加算値よりも大きいときに、沸き上げ熱量が最新の使用熱量になるため、その沸き上げ熱量は想定される使用範囲外に相当するが、再度その使用熱量を継続させることで湯切れを発生させることはないとともに、使用熱量に応じた無駄のない沸き上げ運転ができる。
【0019】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態の貯湯式給湯装置を図1および図2に基づいて説明する。図1は、貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。本実施形態の貯湯式給湯装置は、図1に示すように、1は耐食性に優れた金属製(例えば、ステンレス製)の貯湯タンクであり、外周部に図示しない断熱材が配置されており、高温の給湯用の湯を長時間に渡って保温することができるようになっている。貯湯タンク1は縦長形状であり、その底面には導入口11が設けられ、この導入口11には貯湯タンク1内に水道水を導入する給水経路である導入管12が接続されている。
【0021】
導入管12には温度検出手段である給水サーミスタ21が設けられており、導入管12内の温度情報を後述する制御装置200に出力するようになっている。また、導入管12には導入される水道水の水圧が所定圧となるように調節するとともに、断水などにおける湯の逆流を防止する減圧逆止弁51が設けられている。そして、導入管12の給水サーミスタ21および減圧逆止弁51が設けられた位置より下流の給水分岐点12aと後述する混合弁16とはバイパス経路である給水配管15により繋がれている。
【0022】
一方、貯湯タンク1の最上部には導出口13が設けられ、導出口13には貯湯タンク1内の湯を導出するための給湯経路である導出管14が接続されている。なお、導出管14の経路途中には、逃がし弁53を配設した排出配管52が接続されており、貯湯タンク1内の圧力が所定圧以上に上昇した場合には、貯湯タンク1内の湯を外部に排出して、貯湯タンク1等にダメージを与えないようになっている。
【0023】
16は混合手段である混合弁であり、導出管14と給水配管15との合流点に配置されている。そして、混合弁16は開口面積比(導出管14に連通する湯側の開度と給水配管15に連通する水側の開度の比率)を調節することにより、導出管14からの湯と給水配管15からの水道水との混合比を調節できるようになっている。
【0024】
なお、混合弁16はサーボモータ等の駆動源により弁体を駆動して各経路の開度を調節する電動弁であり、後述する制御装置200からの制御信号により作動するとともに、作動状態を制御装置200に出力するようになっている。
【0025】
混合弁16の出口側には、混合湯経路である配管17が接続されている。この配管17は図示しない給湯水栓、シャワー水栓および浴槽等へ混合された給湯水を導く配管である。そして、配管17には温度検出手段である給湯サーミスタ71と給湯検出手段である流量カウンタ72が設けられており、給湯サーミスタ71は配管17内の温度情報を、流量カウンタ72は配管17内の流量情報を後述する制御装置200に出力するようになっている。
【0026】
なお、流量カウンタ72が配管17内の水の流れを検出したときには、給湯水栓、シャワー水栓および浴槽等のいずれかで湯が使用されようとしているということである。このとき制御装置200は、給湯設定温度に応じて、まず給水サーミスタ21からの温度情報と後述する出湯サーミスタ32からの温度情報とから混合弁16の開口面積比を概略調節し、その後給湯サーミスタ71からの温度情報に基づいて給湯温度が設定温度となるように混合弁16の開口面積比を微細制御するようになっている。
【0027】
また、貯湯タンク1の下部には、貯湯タンク1内の水を吸入するための吸入口18が設けられ、貯湯タンク1の上部には、貯湯タンク1内に湯を吐出する吐出口19が設けられている。吸入口18と吐出口19とは循環回路20で接続されており、循環回路20の一部はヒートポンプユニット2内に配置されている。
【0028】
この循環回路20のヒートポンプユニット2内に配置された部分には、図示しない給湯用熱交換器が設けられており、吸入口18から吸入した貯湯タンク1内の水を高温冷媒との熱交換により加熱し、吐出口19から貯湯タンク1内に戻すことにより貯湯タンク1内の水を沸き上げることができるようになっている。
【0029】
なお、本実施形態の加熱手段であるヒートポンプユニット2は、図示しない圧縮機、凝縮器(給湯用熱交換器)、減圧器、蒸発器などのヒートポンプサイクルを構成する冷媒機能部品からなる超臨界ヒートポンプである。この超臨界ヒートポンプとは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクルを言い、例えば、二酸化炭素、エチレン、エタン、酸化窒素などを冷媒とするヒートポンプサイクルである。
【0030】
因みに、超臨界ヒートポンプによれば、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温(例えば、85℃〜90℃程度)の給湯水を沸き上げることができる。また、ヒートポンプユニット2は後述する制御装置200からの制御信号により作動するとともに、作動状態を制御装置200に出力するようになっている。
【0031】
次に、貯湯タンク1の上部外壁面には、貯湯タンク1内上部の水温を検出する出湯サーミスタ32が設けられており、導出口13から導出される水の温度情報を後述する制御装置200に出力するようになっている。
【0032】
また、貯湯タンク1の外壁面には上部から計って50L、100L、150L、200Lおよび300Lの位置に、その位置の湯の温度を検出する貯湯熱量検出手段である水位サーミスタ33a〜33eが配設されている。因みに、水位サーミスタ33a、33b、33cおよび33dは貯湯量センサとして機能し、水位サーミスタ33eは満タンセンサとして機能しているとともに、各水位レベルでの温度情報を後述する制御装置200に出力するようになっている。
【0033】
従って、後述する制御装置200は、水位サーミスタ33a〜33eからの温度情報に基づいて、貯湯タンク1内上方の沸き上げられた湯と貯湯タンク1内下方の沸き上げられる前の水との温度境界位置より貯湯量を検出できるようになっている。因みに、水位サーミスタ33a、33b、33cが所定温度(例えば、60℃)以上で、水位サーミスタ33dが所定温度(例えば、60℃)以下のときは、貯湯量が150Lであると検出できる。なお、上述の所定温度は沸き上がり温度である。
【0034】
なお、本実施形態では、水位サーミスタ33eで検出される温度情報は、沸き上げ運転を行なうときの沸き上げ温度Tpを検出するものであって、ヒートポンプユニット2に吸入される吸入口18の近傍に設けられている。
【0035】
また、200は制御手段である制御装置であり、各サーミスタ21、32、33a〜33e、71からの温度情報、流量カウンタ72からの流量情報および操作手段である操作盤100に設けられた図示しない各種操作スイッチ等からの操作信号に基づいて、ヒートポンプユニット2、混合弁16等を制御するように構成されている。
【0036】
次に、上記構成による貯湯式給湯装置の作動を図2に基づいて説明する。図2は、制御装置200の沸き上げ運転の制御処理を示すフローチャートである。本実施形態の沸き上げ運転は、主に一日の区切り時刻(例えば、23:00)に達すると、例えば、前日の23時から当日の23時までの単位期間(例えば、一日)内に給湯用として使用した温水の使用熱量を算出して、その使用熱量をデータとして蓄積し、その蓄積された使用熱量のデータから所定期間(例えば、7日間)内の使用熱量、平均使用熱量およびばらつき熱量に基づいて当日の沸き上げ熱量を算出し、その沸き上げ熱量に相当する沸き上げ量の給湯用の湯を上述の区切り時刻以降の電力料金設定が最も低い深夜時間帯(例えば、23:00〜7:00の間)に沸き上げるようにしている。
【0037】
なお、深夜時間帯以外の時間帯においては、貯湯タンク1内の貯湯量を読み込み、読み込んだ貯湯量がばらつき量を下回ったときにヒートポンプユニット2の沸き上げ運転を行なうようにしている。このばらつき量は、詳しくは後述するが、区切り時刻に達する前に貯湯タンク1内の温水がなくなってしまう状態、つまり、湯切れを防止するための最低貯湯量であり、従来は、比較的大きな所定値(例えば、150〜200L程度)を設定して給湯中の湯切れを防止しているのが一般的である。
【0038】
次に、本発明の要部である沸き上げ運転の制御処理について説明する。まず、図示しない各種操作スイッチのうち、沸き上げ運転スイッチ(図示せず)を操作する。これにより、図2に示すように、制御装置200は沸き上げ運転の制御処理をスタートする(ステップ210)。
【0039】
そして、ステップ220における第1沸き上げ手段である沸き上げ運転を行なうものであり、この第1沸き上げ手段では、ステップ230にて、水位サーミスタ33a〜33eからの温度情報に基づいて、所定温度以上(例えば、60℃)の水位サーミスタ33a〜33eより現在の貯湯量を検出する。
【0040】
次に、ステップ240にて、現在の貯湯量がばらつき量以下か否かを判定する。ここで、現在の貯湯量がばらつき量を下回っているときは、ステップ250にて、ヒートポンプユニット2を沸き上げ運転を行なうように制御する。そして、次のステップ260にて、現在の貯湯量がばらつき量+α(例えば、50L程度)以上か否かを判定する。そして、現在の貯湯量がばらつき量+α以上であればステップ270において、ヒートポンプユニット2を沸き上げ運転の停止を行なうように制御するものである。
【0041】
なお、上述のステップ240およびステップ260におけるばらつき量は、ステップ280の一日の区切り時刻(例えば、23:00)に達する前においては、一日前に求めた過去の所定期間(例えば、7日間)内における単位期間(例えば、一日)毎の使用熱量、平均使用熱量およびばらつき熱量から求めた第1、第2沸き上げ熱量に応じたばらつき熱量σより換算して求めたものである。また、ステップ240において、現在の貯湯量がばらつき量を上回っているときには沸き上げ運転を行なわない。
【0042】
次に、区切り時刻(例えば、23:00)に達したときには、ステップ280にて、現在時刻が23時に達したか否かを判定し、YESならば使用熱量算出手段であるステップ290にて、その日(例えば、前日の23時〜当日の23時まで)に貯湯タンク1から給湯用に使用した湯の熱量を算出して、その一日あたりの使用熱量を制御装置200の図示しないROM内に記憶しておく。なお、記憶する一日あたりの使用熱量は、過去の所定期間(例えば、7日間)分が蓄積するように記憶されている。
【0043】
因みに、その算出の一例を以下述べる。まず、その日1日(例えば、前日の23時〜当日の23時まで)に使用した1リットル毎の使用熱量を積算した値とする。その1リットルの熱量を求める式を数式1に示す。
【0044】
【数式1】
Qs1L=(Thw−THWA)×比重/放熱ロス係数
ただし、Qs1L:1リットルの熱量、Thw:給湯温度、THWA:平均給水温、放熱ロス係数:0.9である。
【0045】
ここで、平均給水温度THWAは、前日の23時〜当日の23時までの間に、貯湯タンク1に供給される給水温度Ttwiの平均であり基準水温とする。具体的には、流量カウンタ72で給湯流量を検出し、一定時間毎に給水温度の積算を行い、23時を過ぎた時点で平均値を求めている。また、比重は温度から熱量への変換の定数であり、数式2から求め、放熱ロス係数は、0.9としている。
【0046】
【数式2】
比重=(−2×10−6×Thw−2.7×10−4×Thw+1.0058)
ただし、Thw:給湯温度である。なお、流量カウンタ72が1リットルの流量を検出する毎に上記数式1に当てはめて積算熱量を計算する。それが数式3である。
【0047】
【数式3】
Qday=ΣQs1L
ただし、Qday:1日の使用熱量、1リットル毎の使用熱量の積算値(前日の23時〜当日の23時まで)、そして、過去1週間前迄の各1日の使用熱量を、Qdayn、Qdayn−1、Qdayn−2、……、Qdayn−5、Qdayn−6とする。
【0048】
そして、次の平均熱量算出手段であるステップ300において、蓄積された過去7日間の使用熱量より平均使用熱量を数式4より算出する。
【0049】
【数式4】
平均使用熱量Qav=(Qdayn+Qdayn−1+Qdayn−2+Qdayn−3+Qdayn−4+Qdayn−5+Qdayn−6)/7
なお、本実施形態では、使用熱量の蓄積データの所定期間を過去7日間としたが、これに限らず、例えば、過去一ヶ月、季節別期間などに蓄積しても良い。
【0050】
次に、ばらつき熱量算出手段であるステップ310において、ばらつき熱量σを算出する。本実施形態では、ステップ300にて算出された平均使用熱量と蓄積された過去7日間の各使用熱量との差(偏差)を二乗し、それを算術平均した値の平方根より求める。なお、これは標準偏差である。
【0051】
そして、沸き上げ熱量判定手段であるステップ320にて、蓄積された過去7日間の使用熱量のうち、最新の使用熱量、つまりステップ290にて算出した前日の使用熱量が平均使用熱量とばらつき熱量σとの加算値よりも大きいか否かを判定する。ここで、前日の使用熱量が大きいときは、沸き上げ熱量算出手段であるステップ330にて、想定される当日の使用熱量である第1沸き上げ熱量を求める。このときは、平均使用熱量とばらつき熱量σとの加算値よりも大きいことで想定される当日の使用湯量が使用範囲外であると判定して、前日の使用熱量をそのまま第1沸き上げ熱量とする。
【0052】
逆に、前日の使用熱量が小さいときは、沸き上げ熱量算出手段であるステップ340にて、想定される当日の使用熱量である第2沸き上げ熱量を求める。このときは、平均使用熱量とばらつき熱量σとの加算値よりも小さいことで想定される当日の使用湯量が使用範囲内であると判定して、平均使用熱量とばらつき熱量σとの加算値を第2沸き上げ熱量とする。
【0053】
なお、第1沸き上げ熱量である前日の使用熱量、および第2沸き上げ熱量である平均使用熱量とばらつき熱量σとの加算値は数式5よりそれぞれの熱量から沸き上げ量に換算する。
【0054】
【数式5】
沸き上げ量L=Qdayn/((Tavg―THWA)×比重×4.18)
沸き上げ量L=(Qav+σ)/((Tavg―THWA)×比重×4.18)
ただし、Tavg:タンク内平均温度
そして、第2沸き上げ手段であるステップ350では、ステップ320にて判定された側の開始条件である沸き上げ量を沸き上げ目標温度Tpoまで沸き上げ運転を行なうものである。この第2沸き上げ手段は、具体的にはステップ360にて、ヒートポンプユニット2に沸き上げ運転を作動するように出力するとともに、ステップ370にて、水位サーミスタ33eにより検出された沸き上げ温度Tpが沸き上げ目標温度Tpoに達するまで、ヒートポンプユニット2を運転させ、ステップ370にて、沸き上げ温度Tpが沸き上げ目標温度Tpoを上回ったときに、ステップ380にて、ヒートポンプユニット2の沸き上げ運転を停止するように制御される。これにより、深夜時間帯(例えば、23時から7時まで)において、翌日(当日の23時〜翌日の23時まで)に使用する給湯用の湯の使用熱量に相当する沸き上げ量を加熱することができる。
【0055】
なお、本実施形態では、ステップ240およびステップ260のばらつき量は、一日前に求めた過去の所定期間(例えば、7日間)内における単位期間(例えば、一日)毎の使用熱量、平均使用熱量およびばらつき熱量から求めた第1、第2沸き上げ熱量に応じた標準偏差であるばらつき熱量σより換算して求めたものであるが、これに限らず、平均使用熱量と蓄積された過去7日間の各使用熱量との差すなわち、平均使用熱量から換算した平均使用湯量と過去7日間の各使用熱量から換算した各使用湯量との差から算術平均によって求めても良い。
【0056】
以上の一実施形態の貯湯式給湯装置によれば、この種の貯湯式給湯装置では、この種の給湯装置においては、使用者によって給湯用に使用する湯の使用熱量にばらつきが生ずるものである。
【0057】
そこで、本発明では、平均使用熱量算出手段(ステップ300)により算出された平均使用熱量およびばらつき熱量算出手段(ステップ310)により算出されたばらつき熱量σに基づいて沸き上げ熱量を算出する沸き上げ熱量算出手段(ステップ330、340)と、この沸き上げ熱量算出手段(ステップ330、340)により算出された沸き上げ熱量に基づいてヒートポンプユニット2を沸き上げ運転する第2沸き上げ手段(ステップ350)とを有することにより、所定期間(例えば、7日間)内の平均使用熱量に加え、その所定期間内における使用熱量のばらつき熱量σを考慮した沸き上げ熱量を沸き上げることになるので、湯切れを起こすことなく給湯できるとともに、沸き上げ運転を、例えば、料金設定が最も低い深夜時間帯に行なうことで、料金設定が高くなる深夜時間帯以外の時間帯での沸き上げ運転の低減ができる。
【0058】
また、蓄積された最新(前日)の使用熱量が平均使用熱量とばらつき熱量σとの加算値よりも小さいときに、沸き上げ熱量が平均使用熱量とばらつき熱量との加算値となるため、その沸き上げ熱量は想定される使用範囲内に収まる熱量となり過剰な沸き上げ熱量を沸き上げることがない。従って、湯切れを起こすことなく、沸き上げ運転の電力の低減が図れる。
【0059】
また、蓄積された最新(前日)の使用熱量が平均使用熱量とばらつき熱量との加算値よりも大きいときに、沸き上げ熱量が最新(前日)の使用熱量になるため、その沸き上げ熱量は想定される使用範囲外に相当するが、再度その使用熱量を継続させることで湯切れを発生させることはないとともに、使用熱量に応じた無駄のない沸き上げ運転ができる。
【0060】
また、ばらつき熱量σは、所定期間内の使用熱量と平均使用熱量とのばらつきを標準偏差により算出されることにより、高精度のばらつき熱量を求めることができる。また、第2沸き上げ手段(ステップ350)は、料金設定が異なる複数の時間帯の中で料金設定が最も低い深夜時間帯に沸き上げを行なうことにより、料金設定が最も低い深夜時間帯に沸き上げを行なうことにより、料金設定が高くなる深夜時間帯以外の時間帯での沸き上げ運転の低減ができる。
【0061】
(他の実施形態)
以上の一実施形態では、沸き上げ熱量算出手段であるステップ340において、第2沸き上げ熱量である想定される当日の使用湯量を平均使用熱量とばらつき熱量σとの加算値としたが、ばらつき熱量σを2σおよび3σに変更しても良い。
【0062】
また、以上の実施形態では、本発明を圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器などのヒートポンプサイクルを構成する冷媒機能部品からなる超臨界ヒートポンプからなるヒートポンプユニット2に適用したが、これに限らず、一般のヒートポンプサイクルを構成する加熱手段に適用しても良い。さらに、貯湯タンク1内に電気ヒータが配設され、深夜電力を用いて給湯水を蓄える電気温水器に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図2】本発明の一実施形態における制御装置200の沸き上げ運転の制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…貯湯タンク
2…ヒートポンプユニット(加熱手段)
200…制御装置(制御手段)
290…使用熱量算出手段
300…平均使用熱量算出手段
310…ばらつき熱量算出手段
330…沸き上げ熱量算出手段
340…沸き上げ熱量算出手段
350…第2沸き上げ手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hot water storage type hot water supply apparatus having a hot water storage tank for storing hot water for hot water supply heated by a heating means, and particularly relates to control of a heating operation according to the amount of heat used by a user.
[0002]
[Prior art]
A conventional hot water storage type hot water supply apparatus has a heat pump cycle in which a refrigerant compressor, a refrigerant flow path of a water heat exchanger, an expansion valve, and an air heat exchanger are annularly connected, and a hot water storage tank for storing hot water for hot water supply, This hot water storage tank is connected to the fluid flow path of the water heat exchanger, and a hot water supply fluid circuit with a fluid pump installed in the middle of the connection, and the amount of hot water in the hot water storage tank and its fluid temperature are detected. A heat consumption calculating means for calculating the heat consumption and control means for controlling the expansion valve, the fluid pump, and the refrigerant compressor to perform a boiling operation are provided.
[0003]
The boiling operation is performed by the control means when it is detected that the amount of hot water stored in the hot water storage tank is lower than a first predetermined amount M1 (for example, 100 ° C of hot water at 60 ° C.) during the midnight hours when the power rate setting is the lowest. The fluid temperature at the inlet side of the fluid flow path becomes equal to or higher than the first set temperature K1 (for example, the boiling target temperature −10 ° C.) or the amount of hot water stored in the hot water storage tank is the first predetermined amount M1 + α ( In addition, when it reaches α ≧ 0, the boiling operation is stopped.
[0004]
In addition, in the morning and evening hours when the price setting is relatively low, when the state in which the amount of hot water in the hot water storage tank falls below a second predetermined amount M2 (for example, 200 ° C. hot water at 60 ° C.) is started, the controller starts boiling operation. Then, the fluid temperature on the inlet side of the fluid flow path becomes equal to or higher than the second set temperature K2 (for example, 65 ° C.), or the hot water storage amount in the hot water storage tank is the second predetermined amount M2 + β (β ≧ 0). When it reaches, boiling operation is stopped.
[0005]
Further, in the daytime period when the charge setting is high, when the state in which the amount of hot water in the hot water storage tank falls below a third predetermined amount M3 (for example, 60 ° C. hot water is 200 L), the controller starts boiling operation, The fluid temperature on the inlet side of the fluid flow path becomes a third set temperature K3 (for example, 50 ° C.) or higher, or the amount of hot water stored in the hot water storage tank reaches a third predetermined amount M3 + γ (where γ ≧ 0). Then, the boiling operation is stopped.
[0006]
As a result, in response to the pattern in which the user uses hot water for hot water supply in the hot water storage tank, the start determination condition for the boiling water operation and the end determination condition for the boiling operation are independent for each time period. Thus, control is performed so as to always ensure the minimum amount of hot water stored in the hot water storage tank so that hot water does not run out in all time zones (see, for example, Patent Document 1).
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2002-206805 (pages 11-12, FIG. 17)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to Patent Document 1, the amount of hot water stored in the hot water storage tank is set to a relatively large third predetermined amount M3 (for example, 200 L of hot water at 60 ° C.) + Γ (γ ≧ 0) or more in the daytime period when the charge setting is high. The boiling operation is performed to ensure the minimum amount of stored hot water. According to this, there is a problem that the electricity bill becomes high although the hot water does not run out.
[0009]
In addition, in this type of hot water storage type hot water supply device, for example, a user who uses a small amount of hot water from morning to midnight (for example, from 7:00 to 23:00) and remains hot at 23:00. In this case, heat dissipation in the unused period after the evening is wasted. On the other hand, if the user consumes a lot of hot water in the day and uses up the hot water in the hot water storage tank by the evening, there is a problem that the hot water runs out in the evening or at night. Thus, the variation in the amount of heat used required for hot water supply by the user is large. Therefore, it is common to perform a boiling operation for this purpose to obtain a relatively large minimum amount of stored hot water.
[0010]
Therefore, an object of the present invention is to take the above-mentioned points into consideration, and without causing hot water shortage by controlling to perform boiling operation in the midnight time zone with the lowest power rate setting, and other than midnight time zone An object of the present invention is to provide a hot water storage type hot water supply apparatus that can reduce the heating operation in the time zone.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object , the technical means described in claim 1 and claim 2 are employed. That is, in the invention described in claim 1, a hot water storage tank (1) for storing hot water for hot water supply therein, a heating means (2) for boiling water in the hot water storage tank (1), and this heating means In a hot water storage type hot water supply apparatus comprising a control means (200) for controlling (2),
The control means (200) includes a use heat amount calculation means (290) for calculating the heat use amount of hot water used for hot water supply from the hot water storage tank (1) within a unit period and storing the heat use amount as data. The average usage heat amount calculation means (300) for calculating the average usage heat amount within a predetermined period from the data of the usage heat amount within the unit period accumulated by the usage heat amount calculation means (290) , and the usage heat amount calculation means (290). The variation heat amount calculation means (310) for calculating the variation heat amount within a predetermined period from the data of the heat use amount within the unit period, and the use heat amount and the average use heat amount calculation means (300) accumulated by the use heat amount calculation means (290) The boiling heat amount is calculated based on the average calorific value calculated by the calculation and the variation calorific value calculated by the variation calorie calculating means (310). Heating amount calculation means (330, 340) and second boiling means (350) for heating the heating means (2) based on the amount of heating heat calculated by the boiling heat amount calculation means (330, 340) A hot water storage hot water supply device having
The boiling heat quantity calculation means (330, 340) includes the latest use heat quantity accumulated by the use heat quantity calculation means (290) and the average use heat quantity calculated by the average use heat quantity calculation means (300) and the variation heat quantity calculation means (310). ), The added value of the average amount of heat used and the amount of variation heat is calculated as the amount of heat to be heated .
[0012]
According to the first aspect of the present invention, in this type of hot water supply apparatus, variation occurs in the amount of heat used by hot water used by the user for hot water supply. Therefore, in the present invention, the heating heat quantity calculating means (which calculates the heating heat quantity based on the average used heat quantity calculated by the average used heat quantity calculating means (300) and the variation heat quantity calculated by the varying heat quantity calculating means (310) ( 330, 340) and second heating means (350) for heating the heating means (2) based on the heating heat amount calculated by the boiling heat amount calculation means (330, 340). In addition to the average amount of heat used within a predetermined period, the amount of heat used within the predetermined period varies, and the amount of heat used for boiling is taken up, so that hot water can be supplied without running out of hot water, For example, if the fare setting is performed at the lowest midnight time, the fare can be raised at a time other than the midnight time when the fare setting is higher. It can be reduced.
[0014]
In addition , when the latest heat, that is, the amount of heat used the day before, is smaller than the sum of the average heat of use and the amount of variation, the amount of heat of boiling is the sum of the average amount of heat used and the amount of heat of variation. The amount of heat that can be accommodated within the range of use, and the amount of excess boiling heat is not raised. Therefore, it is possible to reduce the electric power for the boiling operation without causing hot water to run out.
[0015]
In the invention according to claim 2 , the boiling heat quantity calculating means (330, 340) is an average in which the latest used heat quantity accumulated by the used heat quantity calculating means (290) is calculated by the average used heat quantity calculating means (300). When the amount of heat used is larger than the added value of the heat of variation calculated by the heat of calorie calculation means (310), the latest heat of use is calculated as the amount of heat to be heated.
[0016]
According to the second aspect of the present invention, when the latest (previous day) use heat amount is larger than the sum of the boiling heat amount average use heat amount and the variation heat amount, the boiling heat amount becomes the latest use heat amount. Therefore, the amount of heat of boiling corresponds to outside the assumed use range, but by continuing the amount of heat used again, hot water does not run out, and heating operation can be performed according to the amount of heat used without waste. .
[0019]
In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows a corresponding relationship with the specific means of embodiment mentioned later.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a hot water storage type hot water supply apparatus according to an embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a hot water storage type hot water supply apparatus. In the hot water storage type hot water supply apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 1, reference numeral 1 is a metal (for example, stainless steel) hot water storage tank excellent in corrosion resistance, and a heat insulating material (not shown) is arranged on the outer periphery. Hot water for hot water supply can be kept warm for a long time. The hot water storage tank 1 has a vertically long shape, and an introduction port 11 is provided on the bottom surface. An introduction pipe 12 that is a water supply path for introducing tap water into the hot water storage tank 1 is connected to the introduction port 11.
[0021]
The introduction pipe 12 is provided with a water supply thermistor 21 as temperature detection means, and outputs temperature information in the introduction pipe 12 to the control device 200 described later. In addition, the introduction pipe 12 is provided with a pressure reducing check valve 51 that adjusts the water pressure of the introduced tap water to a predetermined pressure and prevents the backflow of hot water in the case of water interruption. And the feed water branch point 12a downstream from the position where the feed water thermistor 21 and the pressure reducing check valve 51 of the introduction pipe 12 are provided and the mixing valve 16 described later are connected by a feed water pipe 15 which is a bypass route.
[0022]
On the other hand, a lead-out port 13 is provided at the top of the hot water storage tank 1, and a lead-out pipe 14 is connected to the lead-out port 13, which is a hot water supply path for leading out hot water in the hot water storage tank 1. A discharge pipe 52 provided with a relief valve 53 is connected in the middle of the outlet pipe 14. When the pressure in the hot water storage tank 1 rises above a predetermined pressure, the hot water in the hot water storage tank 1 is connected. Is discharged outside to prevent damage to the hot water storage tank 1 and the like.
[0023]
Reference numeral 16 denotes a mixing valve, which is a mixing means, and is arranged at the junction of the outlet pipe 14 and the water supply pipe 15. The mixing valve 16 adjusts the opening area ratio (the ratio of the opening degree on the hot water side communicating with the outlet pipe 14 and the opening degree on the water side communicating with the feed water pipe 15) to thereby provide hot water and water supply from the outlet pipe 14. The mixing ratio with the tap water from the pipe 15 can be adjusted.
[0024]
The mixing valve 16 is an electric valve that adjusts the opening degree of each path by driving a valve body by a drive source such as a servo motor, and is operated by a control signal from a control device 200 to be described later and controls the operating state. The data is output to the apparatus 200.
[0025]
A pipe 17 that is a mixed hot water path is connected to the outlet side of the mixing valve 16. This pipe 17 is a pipe for introducing hot water mixed into a hot water tap, a shower tap, a bathtub and the like (not shown). The pipe 17 is provided with a hot water supply thermistor 71 which is a temperature detection means and a flow rate counter 72 which is a hot water detection means. The hot water thermistor 71 is temperature information in the pipe 17, and the flow rate counter 72 is a flow rate in the pipe 17. The information is output to the control device 200 described later.
[0026]
Note that when the flow counter 72 detects the flow of water in the pipe 17, hot water is about to be used in any of a hot water tap, a shower tap, a bathtub, and the like. At this time, the controller 200 first roughly adjusts the opening area ratio of the mixing valve 16 from the temperature information from the hot water supply thermistor 21 and the temperature information from the hot water thermistor 32 described later according to the hot water supply set temperature, and then the hot water supply thermistor 71. The opening area ratio of the mixing valve 16 is finely controlled so that the hot water supply temperature becomes the set temperature based on the temperature information from.
[0027]
A suction port 18 for sucking water in the hot water storage tank 1 is provided at the lower part of the hot water storage tank 1, and a discharge port 19 for discharging hot water into the hot water storage tank 1 is provided at the upper part of the hot water storage tank 1. It has been. The suction port 18 and the discharge port 19 are connected by a circulation circuit 20, and a part of the circulation circuit 20 is disposed in the heat pump unit 2.
[0028]
A portion of the circulation circuit 20 arranged in the heat pump unit 2 is provided with a heat exchanger for hot water supply (not shown), and the water in the hot water storage tank 1 sucked from the suction port 18 is exchanged with the high-temperature refrigerant. The water in the hot water storage tank 1 can be boiled by heating and returning it from the discharge port 19 into the hot water storage tank 1.
[0029]
In addition, the heat pump unit 2 which is a heating means of this embodiment is a supercritical heat pump composed of refrigerant functional parts constituting a heat pump cycle such as a compressor, a condenser (heat exchanger for hot water supply), a decompressor, and an evaporator (not shown). It is. This supercritical heat pump refers to a heat pump cycle in which the refrigerant pressure on the high-pressure side becomes equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant. For example, the heat pump cycle uses carbon dioxide, ethylene, ethane, nitrogen oxide, or the like as a refrigerant.
[0030]
Incidentally, according to the supercritical heat pump, hot water can be boiled at a higher temperature (for example, about 85 ° C. to 90 ° C.) than a general heat pump cycle. The heat pump unit 2 is operated by a control signal from a control device 200 described later, and outputs an operation state to the control device 200.
[0031]
Next, a hot water thermistor 32 for detecting the water temperature in the upper part of the hot water storage tank 1 is provided on the upper outer wall surface of the hot water storage tank 1, and the temperature information of the water derived from the outlet 13 is transmitted to the control device 200 described later. It is designed to output.
[0032]
In addition, water level thermistors 33a to 33e, which are hot water storage heat amount detecting means for detecting the temperature of hot water at those positions, are disposed on the outer wall surface of the hot water storage tank 1 at positions 50L, 100L, 150L, 200L and 300L as measured from above. Has been. Incidentally, the water level thermistors 33a, 33b, 33c and 33d function as a hot water storage amount sensor, the water level thermistor 33e functions as a full tank sensor, and outputs temperature information at each water level to the control device 200 described later. It has become.
[0033]
Therefore, the control device 200 to be described later is based on the temperature information from the water level thermistors 33a to 33e, and the temperature boundary between the hot water heated in the upper part of the hot water tank 1 and the water before the hot water in the lower part of the hot water tank 1 is heated. The amount of stored hot water can be detected from the position. Incidentally, when the water level thermistors 33a, 33b, 33c are not less than a predetermined temperature (for example, 60 ° C.) and the water level thermistor 33d is not more than the predetermined temperature (for example, 60 ° C.), it can be detected that the amount of stored hot water is 150L. In addition, the above-mentioned predetermined temperature is a boiling temperature.
[0034]
In the present embodiment, the temperature information detected by the water level thermistor 33e detects the boiling temperature Tp when the boiling operation is performed, and is near the suction port 18 that is sucked into the heat pump unit 2. Is provided.
[0035]
Reference numeral 200 denotes a control device which is a control means, which is not shown, provided on the operation panel 100 which is temperature information from the thermistors 21, 32, 33a to 33e, 71, flow information from the flow counter 72, and operation means. The heat pump unit 2 and the mixing valve 16 are controlled based on operation signals from various operation switches and the like.
[0036]
Next, the operation of the hot water storage type hot water supply apparatus having the above configuration will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing a control process of the boiling operation of the control device 200. In the heating operation of the present embodiment, when the day-end time (for example, 23:00) is reached, for example, within a unit period (for example, one day) from 23:00 on the previous day to 23:00 on the current day. Calculates the amount of heat used for hot water used for hot water supply, accumulates the amount of heat used as data, and uses the amount of heat used, average amount of heat used, and variation within a specified period (for example, 7 days) from the accumulated amount of heat used. Based on the amount of heat, the amount of heat to be heated on the day is calculated, and the hot water for the hot water supply corresponding to the amount of heat to be heated is used in the midnight time zone (for example, 23:00) when the power rate setting is the lowest after the above-mentioned separation time. Until 7:00).
[0037]
In a time zone other than the midnight time zone, the amount of hot water stored in the hot water storage tank 1 is read, and the heating pump unit 2 is heated when the amount of stored hot water falls below the variation amount. As will be described in detail later, this variation amount is a state in which the hot water in the hot water storage tank 1 runs out before the delimiter time is reached, that is, the minimum hot water storage amount for preventing the hot water from running out. Generally, a predetermined value (for example, about 150 to 200 L) is set to prevent hot water from running out during hot water supply.
[0038]
Next, the control process of the boiling operation which is the main part of the present invention will be described. First, a heating operation switch (not shown) is operated among various operation switches (not shown). Thereby, as shown in FIG. 2, the control apparatus 200 starts the control process of a boiling operation (step 210).
[0039]
Then, the boiling operation that is the first boiling means in step 220 is performed. In this first boiling means, in step 230, based on the temperature information from the water level thermistors 33a to 33e, a predetermined temperature or higher is reached. The current hot water storage amount is detected from the water level thermistors 33a to 33e (for example, 60 ° C.).
[0040]
Next, in step 240, it is determined whether or not the current hot water storage amount is equal to or less than the variation amount. Here, when the current hot water storage amount is below the variation amount, in step 250, the heat pump unit 2 is controlled to perform a boiling operation. Then, in the next step 260, it is determined whether or not the current hot water storage amount is not less than the variation amount + α (for example, about 50 L). If the current hot water storage amount is equal to or greater than the variation amount + α, in step 270, the heat pump unit 2 is controlled to stop the boiling operation.
[0041]
It should be noted that the amount of variation in step 240 and step 260 described above is the past predetermined period (for example, 7 days) obtained one day before the day break time in step 280 (for example, 23:00) is reached. It is obtained by conversion from the variation heat quantity σ corresponding to the first and second boiling heat quantities obtained from the heat use quantity, average use heat quantity and variation heat quantity for each unit period (for example, one day). In step 240, when the current hot water storage amount exceeds the variation amount, the boiling operation is not performed.
[0042]
Next, when the delimiter time (for example, 23:00) is reached, it is determined in step 280 whether or not the current time has reached 23:00. If YES, in step 290, which is a used heat amount calculation means, The amount of heat of hot water used for hot water supply from the hot water storage tank 1 is calculated on that day (for example, from 23:00 on the previous day to 23:00 on the same day), and the amount of heat used per day is stored in a ROM (not shown) of the control device 200. Remember. Note that the stored amount of heat used per day is stored so that it accumulates for a predetermined period in the past (for example, 7 days).
[0043]
An example of the calculation will be described below. First, a value obtained by integrating the amount of heat used for each liter used for one day of the day (for example, from 23:00 on the previous day to 23:00 on the same day) is used. A formula for obtaining the heat quantity of 1 liter is shown in Formula 1.
[0044]
[Formula 1]
Qs1L = (Thw−THWA) × specific gravity / heat dissipation loss coefficient However, Qs1L: calorie of 1 liter, Thw: hot water supply temperature, THWA: average water supply temperature, heat dissipation loss coefficient: 0.9.
[0045]
Here, the average water supply temperature THWA is an average of the water supply temperature Ttwi supplied to the hot water storage tank 1 between 23:00 on the previous day and 23:00 on the same day, and is set as a reference water temperature. Specifically, the hot water supply flow rate is detected by the flow rate counter 72, the water supply temperature is integrated at regular intervals, and the average value is obtained after 23:00. Further, the specific gravity is a constant for conversion from temperature to heat, is obtained from Equation 2, and the heat dissipation loss coefficient is 0.9.
[0046]
[Formula 2]
Specific gravity = (− 2 × 10 −6 × Thw 2 −2.7 × 10 −4 × Thw + 1.0058)
However, Thw: Hot water supply temperature. Every time the flow rate counter 72 detects a flow rate of 1 liter, the integrated heat quantity is calculated by applying the above equation 1. That is Equation 3.
[0047]
[Formula 3]
Qday = ΣQs1L
However, Qday: the amount of heat used per day, the integrated value of the amount of heat used per liter (from 23:00 on the previous day to 23:00 on the same day), and the amount of heat used each day up to the past one week before, the Qday, Qdayn-1, Qdayn-2, ..., Qdayn-5, Qdayn-6.
[0048]
Then, in step 300, which is the next average heat amount calculating means, the average heat amount is calculated from Equation 4 based on the accumulated heat amounts for the past seven days.
[0049]
[Formula 4]
Average heat of use Qav = (Qdayn + Qdayn-1 + Qdayn-2 + Qdayn-3 + Qdayn-4 + Qdayn-5 + Qdayn-6) / 7
In the present embodiment, the predetermined period of the accumulated data on the amount of heat used is the past seven days. However, the present invention is not limited to this. For example, the accumulated data may be accumulated in the past month, seasonal period, or the like.
[0050]
Next, in step 310 which is a variation heat amount calculation means, a variation heat amount σ is calculated. In the present embodiment, the difference (deviation) between the average amount of heat used calculated in step 300 and the amount of heat used accumulated for the past seven days is squared, and is obtained from the square root of the value obtained by arithmetically averaging it. This is a standard deviation.
[0051]
Then, in step 320 which is a heating heat amount determination means, the latest used heat amount among the accumulated heat amounts for the past seven days, that is, the used heat amount on the previous day calculated in step 290 is the average used heat amount and the variation heat amount σ. It is determined whether it is larger than the addition value. Here, when the amount of heat used on the previous day is large, in step 330 which is a boiling heat amount calculation means, a first boiling heat amount which is an assumed amount of heat used on that day is obtained. At this time, it is determined that the amount of hot water used on the day that is assumed to be larger than the added value of the average heat of use and the variation of heat σ is outside the use range, and the heat of use on the previous day is directly used as the first boiling heat. To do.
[0052]
On the other hand, when the amount of heat used on the previous day is small, the second amount of heating heat that is the amount of heat used on the current day is obtained in step 340, which is a heating heat amount calculation means. At this time, it is determined that the amount of hot water used on the day that is assumed to be smaller than the sum of the average amount of heat used and the amount of variation heat σ is within the use range, and the sum of the average amount of heat used and the amount of heat of variation σ is calculated. It is set as the 2nd boiling heat amount.
[0053]
It should be noted that the added value of the amount of heat used on the previous day, which is the first amount of heating, and the average amount of heat used, which is the second amount of heating, and the variation amount of heat σ are converted from the respective amounts of heat into the amount of boiling based on Equation 5.
[0054]
[Formula 5]
Boiling amount L 1 = Qdayn / ((Tavg−THWA) × specific gravity × 4.18)
Boiling amount L 2 = (Qav + σ) / ((Tavg−THWA) × specific gravity × 4.18)
However, Tavg: average temperature in the tank, and in step 350 which is the second boiling means, the boiling amount which is the starting condition determined in step 320 is heated up to the boiling target temperature Tpo. It is. Specifically, in step 360, the second boiling means outputs to the heat pump unit 2 to operate the boiling operation, and in step 370, the boiling temperature Tp detected by the water level thermistor 33e is output. The heat pump unit 2 is operated until the boiling target temperature Tpo is reached. When the boiling temperature Tp exceeds the boiling target temperature Tpo in step 370, the heating pump unit 2 is heated in step 380. Controlled to stop. Thereby, in the midnight time zone (for example, from 23:00 to 7:00), the boiling amount corresponding to the use heat amount of hot water for hot water used on the next day (from 23:00 on the next day to 23:00 on the next day) is heated. be able to.
[0055]
In this embodiment, the amount of variation in step 240 and step 260 is the amount of heat used and the amount of average heat used per unit period (for example, one day) within the past predetermined period (for example, seven days) obtained one day ago. And calculated from the variation calorie σ, which is the standard deviation according to the first and second boiling calorific values obtained from the variation calorific value, but not limited to this, the average used calorie and the accumulated past 7 days It may be obtained by an arithmetic average from the difference between each of the used heat amounts, that is, the difference between the average used hot water amount converted from the average used heat amount and each used hot water amount converted from each used heat amount for the past seven days.
[0056]
According to the hot water storage type hot water supply apparatus of one embodiment described above, in this type of hot water supply type hot water supply apparatus, in this type of hot water supply apparatus, variations occur in the amount of heat used by the user for hot water supply. .
[0057]
Therefore, in the present invention, the heating heat amount for calculating the heating heat amount based on the average used heat amount calculated by the average used heat amount calculation means (step 300) and the variation heat amount σ calculated by the variation heat amount calculation means (step 310). A calculation means (steps 330 and 340), and a second boiling means (step 350) for performing a heating operation of the heat pump unit 2 based on the heating heat amount calculated by the boiling heat amount calculation means (steps 330 and 340). In addition to the average amount of heat used within a predetermined period (for example, 7 days), the amount of heat used within the predetermined period is heated up in consideration of the amount of heat used for heating σ. Hot water supply without the need for heating, for example, in the midnight hours when the price setting is the lowest By doing so, it is possible to reduce the heating operation in a time zone other than the midnight time zone when the charge setting is high.
[0058]
In addition, when the accumulated amount of used heat (the previous day) is smaller than the added value of the average used heat amount and the variation heat amount σ, the boiling heat amount becomes the added value of the average use heat amount and the variation heat amount. The amount of heat to be raised becomes the amount of heat that falls within the assumed use range, and the excess amount of heat to be heated is not boiled. Therefore, it is possible to reduce the electric power for the boiling operation without causing hot water to run out.
[0059]
In addition, when the latest (previous day) accumulated heat consumption is greater than the sum of the average heat consumption and the variation calorific value, the boiling heat amount is the latest (previous day) heat consumption, so the boiling heat amount is assumed. Although it corresponds to outside the range of use, it is possible to perform boiling operation without waste according to the amount of heat used, without causing the hot water to run out by continuing the amount of heat used again.
[0060]
Further, the variation heat quantity σ can be obtained as a highly accurate variation heat quantity by calculating the variation between the use heat quantity and the average use heat quantity within a predetermined period by the standard deviation. In addition, the second boiling means (step 350) performs boiling in the midnight time zone where the rate setting is the lowest by performing boiling in the midnight time zone where the rate setting is the lowest among a plurality of time zones where the rate settings are different. By raising the temperature, it is possible to reduce the heating operation in a time zone other than the midnight time zone when the charge setting is high.
[0061]
(Other embodiments)
In the above embodiment, in step 340 which is the boiling heat amount calculation means, the amount of hot water used on the day that is the second boiling heat amount is set as an addition value of the average heat amount and the variation heat amount σ. σ may be changed to 2σ and 3σ.
[0062]
In the above embodiment, the present invention is applied to the heat pump unit 2 composed of a supercritical heat pump composed of refrigerant functional parts constituting a heat pump cycle such as a compressor, a condenser, a decompressor, and an evaporator. Instead, it may be applied to heating means constituting a general heat pump cycle. Furthermore, an electric heater may be provided in the hot water storage tank 1 and applied to an electric water heater that stores hot water using late-night power.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a hot water storage type hot water supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a control process of a boiling operation of the control device 200 according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Hot water storage tank 2 ... Heat pump unit (heating means)
200: Control device (control means)
290 ... calorific value calculating means 300 ... average calorific value calculating means 310 ... variation calorific value calculating means 330 ... boiling heat amount calculating means 340 ... boiling heat amount calculating means 350 ... second boiling means

Claims (2)

内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク(1)と、
前記貯湯タンク(1)内の水を沸き上げ運転する加熱手段(2)と、
前記加熱手段(2)を制御する制御手段(200)とを備える貯湯式給湯装置において、
前記制御手段(200)には、単位期間内に前記貯湯タンク(1)から給湯用として使用した湯の使用熱量を算出して、その使用熱量をデータとして蓄積する使用熱量算出手段(290)と、
前記使用熱量算出手段(290)により蓄積された単位期間内の使用熱量のデータから所定期間内の平均使用熱量を算出する平均使用熱量算出手段(300)と、
前記使用熱量算出手段(290)により蓄積された単位期間内の使用熱量のデータから所定期間内におけるばらつき熱量を算出するばらつき熱量算出手段(310)と、
前記使用熱量算出手段(290)により蓄積された使用熱量、前記平均使用熱量算出手段(300)により算出された平均使用熱量および前記ばらつき熱量算出手段(310)により算出されたばらつき熱量に基づいて沸き上げ熱量を算出する沸き上げ熱量算出手段(330、340)と、
前記沸き上げ熱量算出手段(330、340)により算出された沸き上げ熱量に基づいて前記加熱手段(2)を沸き上げ運転する第2沸き上げ手段(350)とを有する貯湯式給湯装置であって、
前記沸き上げ熱量算出手段(330、340)は、前記使用熱量算出手段(290)により蓄積された最新の使用熱量が前記平均使用熱量算出手段(300)により算出された平均使用熱量と前記ばらつき熱量算出手段(310)により算出されたばらつき熱量との加算値よりも小さいときに、平均使用熱量とばらつき熱量との加算値を沸き上げ熱量として算出することを特徴とする貯湯式給湯装置。
A hot water storage tank (1) for storing hot water for hot water supply inside,
Heating means (2) for boiling water of the hot water storage tank (1);
In a hot water storage type hot water supply apparatus comprising a control means (200) for controlling the heating means (2),
The control means (200) includes a use heat amount calculation means (290) for calculating a heat use amount of hot water used for hot water supply from the hot water storage tank (1) within a unit period and storing the heat use amount as data. ,
An average used heat amount calculating means (300) for calculating an average used heat amount within a predetermined period from the used heat amount data within the unit period accumulated by the used heat amount calculating means (290) ;
A variation heat amount calculation means (310) for calculating a variation heat amount within a predetermined period from the data of the use heat amount within the unit period accumulated by the use heat amount calculation means (290) ;
Boiling based on the used heat amount accumulated by the used heat amount calculation means (290), the average used heat amount calculated by the average used heat amount calculation means (300), and the variation heat amount calculated by the variation heat amount calculation means (310). Boiling heat amount calculating means (330, 340) for calculating the amount of heat to be raised;
A hot water storage type hot water supply apparatus having second boiling means (350) for heating the heating means (2) based on the amount of boiling heat calculated by the boiling heat quantity calculating means (330, 340). ,
The boiling heat quantity calculation means (330, 340) includes the latest use heat quantity accumulated by the use heat quantity calculation means (290) and the average use heat quantity calculated by the average use heat quantity calculation means (300) and the variation heat quantity. A hot water storage type hot water supply apparatus, characterized in that, when it is smaller than the added value of the variation heat quantity calculated by the calculation means (310), the addition value of the average use heat quantity and the variation heat quantity is calculated as a boiling heat quantity .
前記沸き上げ熱量算出手段(330、340)は、前記使用熱量算出手段(290)により蓄積された最新の使用熱量が前記平均使用熱量算出手段(300)により算出された平均使用熱量と前記ばらつき熱量算出手段(310)により算出されたばらつき熱量との加算値よりも大きいときに、最新の使用熱量を沸き上げ熱量として算出することを特徴とする請求項1に記載の貯湯式給湯装置。The boiling heat quantity calculation means (330, 340) includes the latest use heat quantity accumulated by the use heat quantity calculation means (290) and the average use heat quantity calculated by the average use heat quantity calculation means (300) and the variation heat quantity. The hot water storage type hot water supply apparatus according to claim 1, wherein the latest used heat quantity is calculated as the boiling heat quantity when the value is larger than the added value with the variation heat quantity calculated by the calculating means (310).
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