JP5003607B2 - Hot water system - Google Patents
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Description
本発明は、内部に熱媒流体が充填されて給湯用の熱量を蓄える蓄熱タンクを備える給湯システムに関する。 The present invention relates to a hot water supply system including a heat storage tank that is filled with a heat transfer fluid and stores an amount of heat for hot water supply.
従来技術として、下記特許文献1に開示された給湯機がある。この給湯機では、蓄電池が発熱した際にヒートポンプサイクルの冷媒との熱交換により蓄電池を温度調節したり、蓄電池を潜熱蓄熱材が充填された潜熱蓄熱部で取り囲んで蓄電池を温度調節したりしている。
しかしながら、上記従来技術の給湯機では、蓄電池を温度調節するための構成が非常に複雑であるというという問題がある。これに対し、本発明者らは、給湯用の熱量を蓄える蓄熱タンクと蓄電手段である蓄電池との配置を工夫すれば、複雑な構成を用いなくても蓄電手段の温度調節を容易に行うことが可能であることを見出した。 However, the above-described prior art hot water heater has a problem that the configuration for adjusting the temperature of the storage battery is very complicated. On the other hand, the present inventors can easily adjust the temperature of the power storage means without using a complicated configuration if the arrangement of the heat storage tank for storing the amount of heat for hot water supply and the storage battery as the power storage means is devised. Found that is possible.
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、蓄電手段を温度調節するための構成を簡素化することが可能な給湯システムを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said point, and it aims at providing the hot-water supply system which can simplify the structure for adjusting the temperature of an electrical storage means.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、
内部に熱媒流体が充填されて給湯用の熱量を蓄えるタンク(3)と、
充電および放電が可能な蓄電手段(4)と、
蓄電手段(4)の充電および放電を制御する充放電制御手段(5)と、
タンク(3)、蓄電手段(4)および充放電制御手段(5)を、内部に形成された同一空間に収納する筐体(6)と、を備え、
蓄電手段(4)は、タンク(3)の頂部(32)よりも上方に配置されており、
充放電制御手段(5)は、蓄電手段(4)よりも下方に配置されていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, in the invention described in
A tank (3) filled with a heat transfer fluid to store the amount of heat for hot water supply;
Power storage means (4) capable of charging and discharging;
Charge / discharge control means (5) for controlling charging and discharging of the power storage means (4);
E Bei a tank (3), housing (6) a charge reservoir means (4) and the charging and discharging control unit (5), housed in the same space formed therein, and
The power storage means (4) is disposed above the top (32) of the tank (3),
Discharge control means (5) is characterized that you have been placed below the storage means (4).
これによると、タンク(3)から放熱される給湯用の熱量の一部で筐体(6)内の空気を暖め、筐体(6)の同一空間に収納された蓄電手段(4)を加温することができる。したがって、比較的簡素な構成で蓄電手段(4)を温度調節することが可能である。 According to this, the air in the housing (6) is warmed by a part of the amount of heat for the hot water radiated from the tank (3), and the power storage means (4) stored in the same space of the housing (6) is added. Can be warmed. Therefore, it is possible to adjust the temperature of the power storage means (4) with a relatively simple configuration.
また、タンク(3)から放熱される熱量で暖められた空気は筐体(6)内を上昇するので、筐体(6)の同一空間に収納された蓄電手段(4)を容易に加温することができる。さらに、充放電制御手段(5)の作動に伴う発熱により暖められて筐体(6)内を上昇する空気によっても、蓄電手段(4)を加温することができる。 Further, since the air heated by the amount of heat radiated from the tank (3) rises in the housing (6), the power storage means (4) housed in the same space of the housing (6) can be easily heated. can do. Furthermore, the power storage means (4) can also be heated by the air that is heated by the heat generated by the operation of the charge / discharge control means (5) and rises in the housing (6).
また、請求項2に記載の発明では、蓄電手段(4)は、全体がタンク(3)の頂部(32)よりも上方に配置されていることを特徴としている。
Further, the invention according to
これによると、タンク(3)から放熱される熱量で暖められた空気で、筐体(6)の同一空間に収納された蓄電手段(4)を確実に加温することができる。 According to this, the electricity storage means (4) accommodated in the same space of the housing (6) can be reliably heated by the air heated by the heat dissipated from the tank (3).
また、請求項3に記載の発明では、蓄電手段(604)は、複数の平板状の電池パック体(41)を相互に間隔を空けて上下方向に並設しており、隣り合う電池パック体(41)同士は、水平方向の位置がずれていることを特徴としている。
In the invention according to
これによると、隣り合う電池パック体(41)同士の水平方向の位置がずれていることで、隣り合う電池パック体(41)の間に、充放電制御手段(5)の発熱により暖められて上昇する空気の一部を流し易いので、複数の平板状の電池パック体(41)を有する蓄電手段(604)を容易に加温することができる。 According to this, since the horizontal position of the adjacent battery pack bodies (41) is shifted, the battery pack bodies (41) are heated by the heat generated by the charge / discharge control means (5). Since a part of the rising air can easily flow, the power storage means (604) having the plurality of flat battery pack bodies (41) can be easily heated.
また、請求項4に記載の発明では、蓄電手段(704)は、複数の平板状の電池パック体(41)を相互に間隔を空けて上下方向に並設しており、複数の電池パック体(41)は、それぞれ水平方向に対して傾斜していることを特徴としている。
In the invention according to
これによると、複数の電池パック体(41)がそれぞれ水平方向に対して傾斜していることで、隣り合う電池パック体(41)の間に、充放電制御手段(5)の発熱により暖められて上昇する空気の一部を流し易いので、複数の平板状の電池パック体(41)を有する蓄電手段(704)を容易に加温することができる。 According to this, since the plurality of battery pack bodies (41) are inclined with respect to the horizontal direction, the battery pack bodies (41) are heated by the heat generated by the charge / discharge control means (5). Therefore, the power storage means (704) having a plurality of flat battery pack bodies (41) can be easily heated.
また、請求項5に記載の発明では、筐体(6)には、充放電制御手段(5)に供給するための外気を内部に導入する外気導入口(65)が形成されていることを特徴としている。
In the invention according to
これによると、外気導入口(65)から導入した外気で充放電制御手段(5)を冷却しつつ、充放電制御手段(5)の発熱により暖められて筐体(6)内を上昇する空気によって蓄電手段(4)を加温することができる。 According to this, while the charge / discharge control means (5) is cooled by the outside air introduced from the outside air introduction port (65), the air is heated by the heat generated by the charge / discharge control means (5) and rises in the housing (6). Thus, the power storage means (4) can be heated.
また、請求項6に記載の発明では、外気導入口(65)は、筐体(6)の充放電制御手段(5)の下方となる部位に開口していることを特徴としている。
Further, the invention according to
これによると、外気導入口(65)から導入した外気を充放電制御手段(5)に確実に供給することができる。 According to this, the external air introduced from the external air introduction port (65) can be reliably supplied to the charge / discharge control means (5).
また、請求項7に記載の発明では、水平方向断面が略コの字形状をなし、筐体(6)の下方面(64)に固定された脚部(7)を備え、外気導入口(65)は、脚部(7)の断面略コの字形状の内側となる部位で筐体(6)に開口していることを特徴としている。
Further, in the invention described in
これによると、脚部(7)の略コの字形状の内側を外気案内通路として、外気を筐体(6)の外気導入口(65)に安定して案内することができる。したがって、外気導入口(65)から筐体(6)内に外気を安定的に導入することができ、充放電制御手段(5)の冷却および蓄電手段(4)の加温を安定して行なうことができる。 According to this, outside air can be stably guided to the outside air inlet (65) of the housing (6) with the inside of the substantially U-shaped inside of the leg portion (7) as the outside air guide passage. Therefore, outside air can be stably introduced into the housing (6) from the outside air introduction port (65), and cooling of the charge / discharge control means (5) and heating of the power storage means (4) are stably performed. be able to.
また、請求項8に記載の発明では、外気導入口(65)には、外気を充放電制御手段(5)に向かって導入するための導入ファン(8)が配設されていることを特徴としている。 In the invention according to claim 8 , the outside air introduction port (65) is provided with an introduction fan (8) for introducing outside air toward the charge / discharge control means (5). It is said.
これによると、導入ファン(8)により外気導入口(65)から筐体(6)内に強制的に外気を導入することができるので、充放電制御手段(5)の冷却および蓄電手段(4)の加温を行いつつ、筐体(6)内を満遍なく暖めることが可能である。 According to this, since the outside air can be forcibly introduced into the housing (6) from the outside air introduction port (65) by the introduction fan (8), the charge / discharge control means (5) is cooled and the power storage means (4). It is possible to warm the interior of the housing (6) evenly while heating the).
また、請求項9に記載の発明では、タンク(3)と充放電制御手段(5)との間に、外気導入口(65)から導入され充放電制御手段(5)の放熱により加熱された空気を蓄電手段(4)に向かって案内する導入風案内部材(9)を備えることを特徴としている。
Moreover, in invention of
これによると、外気導入口(65)から導入され充放電制御手段(5)の発熱により暖められて筐体(6)内を上昇する空気がタンク(3)に向かって流れることを抑制し、蓄電手段(4)に向かって確実に流すことができる。したがって、外気導入口(65)から導入され充放電制御手段(5)の発熱により暖められた空気がタンク(3)を不要に加熱することを防止しつつ、充放電制御手段(5)の発熱により暖められた空気で蓄電手段(4)を確実に加温することができる。 According to this, the air introduced from the outside air inlet (65) and heated by the heat generated by the charge / discharge control means (5) and rising in the housing (6) is suppressed from flowing toward the tank (3), It can flow reliably toward the electric storage means (4). Therefore, the heat generated by the charge / discharge control means (5) is prevented while the air introduced from the outside air inlet (65) and heated by the heat generated by the charge / discharge control means (5) is prevented from unnecessarily heating the tank (3). Thus, the power storage means (4) can be reliably heated by the air warmed by the above.
また、請求項10に記載の発明では、
タンク(3)内部に充填される熱媒流体を加熱するための加熱手段(1)と、
充放電制御手段(5)および加熱手段(1)の作動を制御するシステム制御手段(10)と、を備え、
システム制御手段(10)は、
蓄電手段(4)の温度が蓄電手段(4)の充電効率から定まる所定温度未満である場合には、加熱手段(1)を作動して蓄電手段(4)の温度を所定温度以上としてから蓄電手段(4)の充電を開始するように、充放電制御手段(5)を作動させ、
蓄電手段(4)の温度が蓄電手段(4)の充電効率から定まる所定温度以上である場合には、加熱手段(1)を作動する前に蓄電手段(4)の充電を開始するように、充放電制御手段(5)を作動させることを特徴としている。
In the invention according to
Heating means (1) for heating the heat transfer fluid filled in the tank (3);
System control means (10) for controlling the operation of the charge / discharge control means (5) and the heating means (1),
The system control means (10)
When the temperature of the power storage means (4) is lower than a predetermined temperature determined from the charging efficiency of the power storage means (4), the heating means (1) is operated to increase the temperature of the power storage means (4) to a predetermined temperature or higher before storing power. Actuating the charge / discharge control means (5) to start charging the means (4);
When the temperature of the power storage means (4) is equal to or higher than a predetermined temperature determined from the charging efficiency of the power storage means (4), charging of the power storage means (4) is started before operating the heating means (1). The charge / discharge control means (5) is operated.
これによると、蓄電手段(4)の温度が低く充電効率が良好でない場合には、加熱手段(1)を作動してタンク(3)内の熱媒流体を加熱することで蓄電手段(4)の温度を上昇させて、充電効率が良好な状態とした後に蓄電手段(4)の充電を行うことができる。また、蓄電手段(4)の温度が適温であり充電効率が良好である場合には、加熱手段(1)を作動してタンク(3)内の熱媒流体を加熱することで蓄電手段(4)の温度が上昇して蓄電手段(4)の蓄電効率が悪化する前に、蓄電手段(4)の充電を行うことができる。したがって、充電効率が不良な状態での蓄電手段(4)への充電を抑制することができる。 According to this, when the temperature of the power storage means (4) is low and the charging efficiency is not good, the power storage means (4) is operated by operating the heating means (1) to heat the heat transfer fluid in the tank (3). The battery means (4) can be charged after the temperature of the battery is raised to bring the charging efficiency into a good state. When the temperature of the power storage means (4) is appropriate and the charging efficiency is good, the power storage means (4) is operated by operating the heating means (1) to heat the heat transfer fluid in the tank (3). ) Rises and the power storage efficiency of the power storage means (4) deteriorates, so that the power storage means (4) can be charged. Therefore, it is possible to suppress charging to the power storage means (4) in a state where the charging efficiency is poor.
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the parenthesis attached | subjected to each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 A plurality of modes for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. In the case where only a part of the configuration is described in each embodiment, the other parts of the configuration are the same as those described previously. In addition to the combination of parts specifically described in each embodiment, the embodiments may be partially combined as long as the combination is not particularly troublesome.
(第1の実施形態)
本発明を適用した第1の実施形態について図1〜図3にしたがって説明する。図1は、第1の実施形態の給湯システムの概略構成を示した模式縦断面図である。また、図2は、給湯システムの概略構成を示した模式横断面図である。
(First embodiment)
A first embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a hot water supply system according to a first embodiment. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of the hot water supply system.
本実施形態の給湯システムは、貯湯式のヒートポンプ式給湯システムであり、主に一般家庭用として使用されるものであり、貯湯タンク3(タンクに相当)内に蓄えられた熱媒流体である給湯用水を直接台所、洗面所、浴室などへの給湯端末(手洗い栓、カラン、シャワー、風呂等)に供給する機能を有するか、貯湯タンク3内に蓄えられた蓄熱用の熱媒流体である温水と給湯用水とを図示しない熱交換器によって熱交換し、加熱された給湯用水を給湯端末に供給する機能を有している。
The hot water supply system of the present embodiment is a hot water storage type heat pump hot water supply system, which is mainly used for general household use, and is a hot water supply that is a heat transfer fluid stored in a hot water storage tank 3 (corresponding to a tank). Hot water that has the function of supplying water directly to hot water supply terminals (hand-washing faucets, currants, showers, baths, etc.) to the kitchen, washroom, bathroom, etc., or is a heat transfer fluid for heat storage stored in the hot
図1に示すように、給湯システムは、高温高圧の冷媒と貯湯タンク3内下部から流出した低温水とを熱交換させて温水を沸き上げる加熱手段であるヒートポンプユニット1と、このヒートポンプユニット1によって加熱された温水を頂部32側から内部に貯える貯湯タンク3を筐体6内に収納したタンクユニット2とを備えている。
As shown in FIG. 1, the hot water supply system includes a
ヒートポンプユニット1は、少なくとも圧縮機、蓄熱用熱交換器、膨張弁、および蒸発器等の冷凍サイクル機能部品が環状に接続されて構成されている。ヒートポンプユニット1は、例えば、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素を使用することにより、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧以上になる超臨界ヒートポンプサイクルを構成している。
The
ヒートポンプサイクルを超臨界ヒートポンプで構成した場合、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温、例えば、85℃〜90℃程度の湯を貯湯タンク3内に蓄えることができる。ヒートポンプサイクルは、電力会社等の電力系統から供給される系統電力のうち主に料金設定の安価な深夜時間帯の深夜電力を利用したり、電力会社等の電力系統とは異なるソーラパネル(太陽光発電機)や風力発電機等の自然エネルギーで発電された系統外電力を利用したりして貯湯タンク3内の湯を沸き上げる沸き上げ運転を行うことができるようになっている。
When the heat pump cycle is constituted by a supercritical heat pump, hot water having a temperature higher than that of a general heat pump cycle, for example, about 85 ° C. to 90 ° C. can be stored in the hot
貯湯タンク3は、内部に給湯用の熱媒流体を蓄える縦長形状の容器であり、耐食性に優れた金属製、例えば、ステンレス製からなり、その外周部に断熱材31が設けられ、高温水を長時間に渡って保温することができようになっている。
The hot
タンクユニット2は、貯湯タンク3を収納した筐体6内の同一空間に、少なくとも、蓄電部4、パワーコンディショナシステム(以下、PCS)5、および、制御装置10を含む給湯機機能品群10Aを収納している。給湯機機能品群10Aには、制御装置10のほかに、例えば、給湯・風呂混合弁、ヒートポンプ凍結防止バイパス弁、風呂循環ポンプ、電磁弁内蔵ホッパ、風呂三方弁等が含まれる。
The
蓄電部4は、例えばリチウムイオン電池の単位電池を1つもしくは複数封止した複数の平板状の電池パック41(電池パック体に相当)と、これら複数の電池パック41を保持するラック42とを備えている。複数の電池パック41は、それぞれが水平方向に延び、相互に間隔を空けて上下方向に積層するように、例えば熱伝導性に優れ比較的軽量なアルミニウム製のラック42内に収納されている。蓄電部4は、充電および放電が可能な本実施形態における蓄電手段である。
The
蓄電部4には電池温度検出手段としての温度センサ43が設けられている。本例では、温度センサ43はラック42の高さ方向ほぼ中央部に配設されており、蓄電部4の平均的な温度を検出し、検出した温度情報を制御装置10に出力するようになっている。
The
なお、温度センサ43は、中央部に1つ設けるものに限定されず、高さが異なる位置に複数設けるものであってもよい。また、温度センサ43を電池パック41に設けるものであってもよい。ただし、本例のように温度センサ43をラック42に設けた方が、電池パック41をラック42に着脱する際に温度センサ43を着脱する必要がない。
Note that the
PCS5は、電力の給配電を制御するためのものであって、系統電力および系統外電力を、蓄電部4、および、ヒートポンプユニット1等の電気機器やタンクユニット2内の他の電気機器に供給したり、蓄電部4に蓄えられた電力をヒートポンプユニット1等の電気機器やタンクユニット2内の他の電気機器に供給したりするようになっている。すなわち、PCS5は、少なくとも蓄電部5の充電および放電を制御する充放電制御手段としての機能を有していると言える。
The
PCS5の本体部51は、例えばパワートランジスタ等の発熱素子を有しており、作動時には比較的多量の熱量を発熱する。そこで、PCS5は、本体部51の表面(本例では上面)に、発熱した熱を放熱するための放熱フィン52を備えている。
The
制御装置10は、給湯熱量の使用実績や貯湯タンク3に蓄えられている熱量に基づいて図示しないヒートポンプ制御装置に指令を送りヒートポンプユニット1による沸き上げ運転の制御を行ったり、温度センサ43からの温度情報に基づいてPCS5に指令を送り蓄電部4への充電制御を行ったりするようになっている。ここで、制御装置10は、充放電制御手段および加熱手段の作動を制御するシステム制御手段であると言える。
The
図1に示すように、タンクユニット2は、外殻筐体としての筐体6を備えている。筐体6は、直方体状の本体部61と、本体部61の図示左右両面に開口したサイド開口部62を覆うためのサイドパネル63とからなり、筐体6の本体部61の下方面である底面64には、タンクユニット2を地表面等に載置する際の脚となる脚部7が固定されている。
As shown in FIG. 1, the
前述したように、貯湯タンク3、蓄電部4、PCS5、および給湯機機能品群10Aは、筐体6内の同一空間に配設されている。蓄電部4は、筐体6内で上下方向に延びる貯湯タンク3の側方において上下方向に延びるように配置されており、最上部は貯湯タンク3の頂部32より高い位置となっている。
As described above, the hot
すなわち、蓄電部4は、貯湯タンク3の側方に配置されて、貯湯タンク3の頂部32の高さに位置している。また、蓄電部4は、貯湯タンク3の頂部32よりも上方に一部が配置されているということができる。そして、図1から明らかなように、PCS5は、蓄電部4の下端よりも下方に配置されており、本例では蓄電部4の鉛直方向投影範囲内に配設されている。
That is, the
図2に示すように、蓄電部4は、一対のラック42の互いに対向する面に形成された左右方向に延びる溝部(図示略)に電池パック41の図示上下縁部を挿設して、ラック42が電池パック41を保持している。これにより、図示右方側のサイドパネル63を取り外して、サイド開口部62から電池パック41の着脱等の蓄電部4のメンテナンスを容易に行うことができるようになっている。
As shown in FIG. 2, the
また、図2から明らかなように、制御装置10を含む給湯機機能品群10Aは、筐体6内の貯湯タンク3を挟んで蓄電部4、PCS5とは反対側の角部近傍に配設され、各機能品間を図示しない銅配管や配線等により接続している。すなわち、給湯機機能品群10Aは、横断面矩形状の筐体6と横断面円形状の貯湯タンク3との間に形成される空間を利用して集中配置されており、タンクユニット2の小型化に寄与している。そして、給湯機機能品群10Aは、図示左方側のサイドパネル63を取り外して、左方側のサイド開口部62からメンテナンスできるようになっている。
As is apparent from FIG. 2, the hot water heater
図1および図2に示すように、タンクユニット2は、筐体6内の図示左方側部に貯湯タンク3および給湯機機能品群10A等からなる給湯機部を収納し、筐体6内の図示右方側部に蓄電部4およびPCS5からなる電源部を収納していることになる。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
次に、上記構成における給湯システムの貯湯タンク3への沸き上げ運転および蓄電部4への充電の作動について説明する。図3は、制御装置10の沸き上げ運転制御および充電制御の概略制御動作を示すフローチャートである。
Next, the heating operation to the hot
図3に示すように、制御装置10は、まず、時刻が23時となったか否か判断する(ステップ100)。時刻が23時に到達したと判断した場合には、温度センサ43からの入力する温度情報により、蓄電部4の温度が25℃以上であるか否か判断する(ステップ110)。本例で蓄電部4に採用しているリチウムイオン電池は、充電や放電する際の効率より電池の温度を25℃〜40℃とすることが好ましい。ステップ110では、充放電効率が良好な温度範囲の下限温度以上であるか否かを判断していることになる。
As shown in FIG. 3, the
制御部10は、ステップ110において、蓄電部4の温度が25℃以上であると判断した場合には、PCS5に対して蓄電部4への充電指示を出力し、蓄電部4への充電を行う(ステップ120)。蓄電部4への充電を開始したら、23時到達に合わせて予め算出しておいたヒートポンプユニット1の沸き上げ運転条件(例えば、沸き上げ温度、沸き上げ開始時間等)に基づいて、沸き上げ運転開始時刻に到達したか否かを監視する(ステップ130)。そして、沸き上げ運転開始時刻になったと判断したら、ヒートポンプユニット1を運転して湯を沸き上げ、貯湯タンク3内に蓄える(ステップ140)。
When it is determined in
一方、制御部10は、ステップ110において、蓄電部4の温度が25℃未満であると判断した場合には、ヒートポンプユニット1を運転して湯を沸き上げ、貯湯タンク3内に蓄えていく(ステップ150)。そして、沸き上げ運転中も、温度センサ43からの入力する温度情報により、蓄電部4の温度が25℃以上となったか否か監視している(ステップ160)。蓄電部4の温度が25℃に到達したら、沸き上げ運転を一時中断し、PCS5に対して蓄電部4への充電指示を出力し、蓄電部4への充電を行う(ステップ180)。
On the other hand, if it is determined in
蓄電部4への充電を開始したら、23時到達に合わせて予め算出しておいたヒートポンプユニット1の沸き上げ運転条件から、ステップ150〜ステップ170を実行した際の沸き上げ分を差し引いた新たなヒートポンプユニット1の沸き上げ運転条件を算出し、この新たな沸き上げ運転条件の沸き上げ開始時刻に到達したか否かを監視する(ステップ190)。すなわち、蓄電部4を加温するためのステップ150〜ステップ170の沸き上げ運転分を差し引いた、残り沸き上げ運転開始時刻に到達したか否かを監視する。
When charging of the
そして、残り沸き上げ運転開始時刻になったと判断したら、ヒートポンプユニット1を運転して湯を沸き上げ、残りの湯を貯湯タンク3内に蓄える(ステップ140)。
When it is determined that the remaining boiling operation start time has come, the
この制御フローによれば、制御部10は、蓄電部4の温度が蓄電部4の充電効率から定まる所定温度(例えば25℃)未満である場合には、ヒートポンプユニット1を作動して蓄電部4の温度を所定温度以上としてから蓄電部4の充電を開始するようにPCS5を作動させ、蓄電部4の温度が蓄電部4の充電効率から定まる所定温度以上である場合には、ヒートポンプユニット1を作動する前に蓄電部4の充電を開始するようにPCS5を作動させていることになる。
According to this control flow, the
ここで、制御装置10は、ステップ100で時刻が23時となったと判断したときに、以降の制御を実行していた。これは、系統電力の電力コストに基づいて定まる所定時間帯(所謂、電力コストが比較的安価な深夜時間帯、例えば23時〜7時)における沸き上げ運転制御および充電制御の例を説明したものであり、ステップ100における23時は、所定時間帯の開始時刻に相当する時刻である。
Here, when it is determined that the time has reached 23:00 in
所定時間帯は、系統電力の電力コストに基づいて定まる時間帯に限定されず、他の要因に基づいて所定時間帯を定めるものであってもかまわない。例えば、系統電力の供給源における二酸化炭素の排出量に基づいて、二酸化炭素の排出量が比較的少ない時間帯を所定時間帯としてもかまわない。 The predetermined time zone is not limited to the time zone determined based on the power cost of the grid power, and may be determined based on other factors. For example, a predetermined time zone may be a time zone in which the carbon dioxide emission amount is relatively small based on the carbon dioxide emission amount in the power supply source.
また、図3に示したステップ110以降の制御は、深夜時間帯だけでなく、例えば昼間時間帯等に、ソーラパネルからの系統外電力によりヒートポンプユニット1による沸き上げ運転と蓄電部4への充電とを行う場合にも、適用することが可能である。
Further, the control after
上述の構成および作動によれば、貯湯タンク3と蓄電部4とを、筐体6の内部に形成された同一空間に収納している。したがって、貯湯タンク3から放熱される給湯用熱量の一部で筐体6内の空気を暖め、蓄電部4を温めることができる。したがって、比較的簡素な構成で蓄電部4を温度調節することができる。
According to the above-described configuration and operation, the hot
また、蓄電部4は、貯湯タンク3の側方に配置されて、貯湯タンク3の頂部32の高さに位置している。すなわち、蓄電部4は、貯湯タンク3から放熱される熱量で温められた空気が溜まりやすい筐体6内の上部に配設され、容易に加温することができる。また、貯湯タンク3内には上部ほど高温の湯が貯留されるので、蓄電部4は、貯湯タンク3からの放射熱量が届きやすい位置に配設されていることになる。これによっても、蓄電部4を温め易い。
The
また、筐体6内では、蓄電部4の下方側にPCS5が配設されている。したがって、PCS5から放熱された熱量も蓄電部4の加温に利用することができる。
In the
さらに、制御装置10は、ヒートポンプユニット1による沸き上げ運転と蓄電部4への充電とを行うときには、蓄電部4の温度が蓄電部4の充電効率から定まる所定温度(本例では25℃)未満である場合には、ヒートポンプユニット1を作動して蓄電部4の温度を所定温度以上としてから蓄電部4の充電を開始するようにPCS5を作動させ、蓄電部4の温度が蓄電部4の充電効率から定まる所定温度以上である場合には、ヒートポンプユニット1を作動する前に蓄電部4の充電を開始するようにPCS5を作動させる。
Furthermore, when the
したがって、蓄電部4の温度が低く充電効率が良好でない場合には、ヒートポンプユニット1を作動して貯湯タンク3内の熱媒流体を加熱し、蓄電部4の温度を上昇させて充電効率が良好な状態とした後で蓄電部4の充電を行うことができる。また、蓄電部4の温度が適温であり充電効率が良好である場合には、ヒートポンプユニット1を作動して貯湯タンク3内の熱媒流体を加熱することで蓄電部4の温度が上昇して蓄電部4の蓄電効率が悪化する前に、蓄電部4の充電を行うことができる。
Therefore, when the temperature of the
特に、蓄電部4の温度が、充電効率の良好な温度帯の上限に近い場合(例えば35℃〜40℃の場合)には、ヒートポンプユニット1が運転されて筐体6内の温度が上昇すると、蓄電部4の温度が充電効率の良好な上限温度を超えてしまうので、ヒートポンプユニット1の運転を開始する前に蓄電部4への充電を開始することができる効果は極めて大きくなる。
In particular, when the temperature of the
このように、制御装置10が図3に示すような制御動作をすることで、充電効率が不良な状態での蓄電部4への充電を抑制することができる。
As described above, the
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について図4に基づいて説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
本第2の実施形態は、前述の第1の実施形態と比較して、外気を導入する構成を設けた点が異なる。なお、第1の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。 The second embodiment is different from the first embodiment in that a configuration for introducing outside air is provided. In addition, about the part similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
図4に示すように、本実施形態では、筐体6の本体部61には、下方面である底面64に、内部に外気を導入するための外気導入口65が形成されている。外気導入口65は、筐体6本体部61の底面64のうちPCS5の下方部位に形成されている。
As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the
これによると、外気導入口65から導入した外気をPCS5に確実に供給し易く、供給した外気でPCS5を冷却し、PCS5冷却に伴って温められた空気を上方の蓄電部4に向かって上昇させ、蓄電部4を加温することができる。したがって、比較的簡素な構成でPCS5を確実に冷却しつつ蓄電部4を容易に温度調節することができる。
According to this, it is easy to reliably supply the outside air introduced from the outside
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について図5に基づいて説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG.
本第3の実施形態は、前述の第2の実施形態と比較して、筐体6内に導風ガイドを設けた点が異なる。なお、第1の実施形態および第2の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。
The third embodiment is different from the second embodiment described above in that an air guide is provided in the
図5に示すように、本実施形態では、筐体6内には、貯湯タンク3とPCS5、蓄電部4との間に、底面64から立設するガイド板9が設けられている。すなわち、筐体6内には、貯湯タンク3等からなる給湯機部と蓄電部4およびPCS5からなる電源部との境界部において下方側部を仕切るガイド板9が設けられている。
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, a
ガイド板9は、外気導入口65から導入されPCS5の放熱により加熱された空気を蓄電部4に向かって案内する導入風案内部材であり、その上端は、貯湯タンク3の中央部とほぼ同一高さとなっている。
The
これによると、外気導入口65から導入されPCS5の発熱により温められて筐体6内を上昇する空気が、貯湯タンク3方向に向かって流れることを抑制し、蓄電部4に確実に案内することができる。したがって、PCS5で温められた空気が、貯湯タンク3内の下部に蓄えられた比較的温度の低い水を不要に加温することを抑止し、蓄電部4を確実に温めることができる。
According to this, air introduced from the outside
貯湯タンク3内の下方の低温水を温めると、ヒートポンプユニット1で貯湯タンク3内の水を沸き上げる際の成績係数COPを悪化させる。したがって、PCS5からの放熱は貯湯タンク3内の下部の水の加熱に用いず蓄電部4の加温に用いることができる構成は非常に好ましい。
When the low-temperature water below the hot
また、ガイド板9の上端は貯湯タンク3の中央部とほぼ同一高さとなっており、貯湯タンク3の上部と蓄電部4との間にはガイド板9は介設されていない。これにより、比較的高温の湯が貯留される貯湯タンク3内の上部で温められた空気を蓄熱部4方向に送り易いとともに、蓄熱部4が貯湯タンク3上部から放射される熱を受け易くなっている。
Further, the upper end of the
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態について図6に基づいて説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG.
本第4の実施形態は、前述の第2の実施形態と比較して、外気導入口65に送風手段を設けた点が異なる。なお、第1の実施形態および第2の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。
The fourth embodiment is different from the second embodiment described above in that a blowing means is provided in the outside
図6に示すように、本実施形態では、筐体6の本体部61には、底面64に形成した外気導入口65に、外気をPCS5に向かって導入するための導入ファンであるファン装置8を配設している。
As shown in FIG. 6, in this embodiment, the fan device 8 that is an introduction fan for introducing outside air toward the
これによると、ファン装置8により外気導入口65から筐体6内に強制的に外気を導入することができるので、PCS5の冷却および蓄電部4の加温を行いつつ、筐体6内を全体にわたって満遍なく暖めることができる。したがって、蓄電部4の温度調節が可能であるばかりでなく、給湯配管等の凍結を防止することも可能である。
According to this, since the outside air can be forcibly introduced into the
(第5の実施形態)
次に、第5の実施形態について図7に基づいて説明する。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG.
本第5の実施形態は、前述の第2の実施形態では説明していなかった脚部7の構成に特徴がある。なお、第1の実施形態および第2の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。
The fifth embodiment is characterized by the structure of the
図7は、タンクユニットの下部を図4の図示右方側に相当する方向から見た一部断面図である。図7に示すように、本実施形態では、筐体6の底面64に固定された脚部7は、横断面(水平方向断面)が略コの字形状をなしている。そして、筐体6本体部61の底面64に設けられた外気導入口65は、断面略コの字形状の脚部7の内側となる部位で筐体6本体部61に開口している。
7 is a partial cross-sectional view of the lower part of the tank unit as viewed from the direction corresponding to the right side of FIG. As shown in FIG. 7, in this embodiment, the
これによると、断面略コの字形状の脚部7の内側を外気案内通路として、外気を外気導入口65に安定して案内することができる。したがって、外気導入口65から筐体6内のPCS5に外気を安定的に導入することができ、PCS5の冷却および蓄電部4の加温を安定して行なうことが可能である。
According to this, the outside air can be stably guided to the outside
(第6の実施形態)
次に、第6の実施形態について図8に基づいて説明する。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment will be described with reference to FIG.
本第6の実施形態は、前述の第1の実施形態と比較して、蓄熱部における電池パックの配置形態が異なる。なお、第1の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。 The sixth embodiment is different from the first embodiment in the arrangement of the battery pack in the heat storage unit. In addition, about the part similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
図8に示すように、本実施形態では、蓄電手段である蓄電部604は、複数の平板状の電池パック41と、これら複数の電池パック41を保持するラック642とを備えている。複数の電池パック41は、それぞれが水平方向に延び、相互に間隔を空けて上下方向に並設されており、隣り合う電池パック41同士は、水平方向の位置がずれるようにラック642内に収納されている。このような電池パック41の配置により、電池パック41の間に蛇行する上昇空気流路を形成している。
As shown in FIG. 8, in this embodiment, the
したがって、隣り合う電池パック41の間に、PCS5の発熱により暖められて上昇する空気の一部を流し易いので、複数の平板状の電池パック41を備える蓄電部604であっても容易に加温して温度調節することができる。
Accordingly, a part of the air that is warmed and raised by the heat generated by the
図8から明らかなように、蓄電部604では、複数の電池パック41は上下方向には2列となるように配設されており、図示左方列の電池パック41の右端と図示右方列の電池パック41の左端とが鉛直方向から見た場合に一致するようになっている。したがって、蛇行する上昇空気流路は極めて上昇空気を流通し易くなっている。
As is clear from FIG. 8, in the
(第7の実施形態)
次に、第7の実施形態について図9に基づいて説明する。
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment will be described with reference to FIG.
本第7の実施形態は、前述の第1の実施形態と比較して、蓄熱部における電池パックの配置形態が異なる。なお、第1の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。 The seventh embodiment is different from the first embodiment in the arrangement of the battery pack in the heat storage unit. In addition, about the part similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
図9に示すように、本実施形態では、蓄電手段である蓄電部704は、複数の平板状の電池パック41と、これら複数の電池パック41を保持するラック742とを備えている。複数の電池パック41は、相互に間隔を空けて上下方向に並設されており、複数の電池パック41は、それぞれ水平方向に対して同一方向に同一角度で傾斜している。
As shown in FIG. 9, in this embodiment, the
これによると、隣り合う電池パック41の間に、傾斜した上昇空気流路を形成して、PCS5の発熱により暖められて上昇する空気の一部を流し易いので、複数の平板状の電池パック41を有する蓄電部704であっても容易に加温して温度調節することができる。
According to this, since the inclined rising air flow path is formed between the adjacent battery packs 41 and a part of the air that is warmed and raised by the heat generated by the
図9から明らかなように、蓄電部704では、複数の電池パック41は、それぞれの上面が貯湯タンク3の上部と対向する方向に傾斜している。したがって、各電池パック41が比較的高温である貯湯タンク3上部から放射される熱を受け易くなっている。
As is clear from FIG. 9, in the
(第8の実施形態)
次に、第8の実施形態について図10に基づいて説明する。
(Eighth embodiment)
Next, an eighth embodiment will be described with reference to FIG.
本第8の実施形態は、前述の第1の実施形態と比較して、筐体6内における貯湯タンク3、蓄熱部4、PCS5の配置関係が異なる。なお、第1の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。
The eighth embodiment is different from the first embodiment in the arrangement relationship of the hot
図10に示すように、本実施形態では、貯湯タンク3の上方にPCS5が配設され、PCS5の上方に蓄電部4が配設されている。すなわち、本実施形態では、蓄電部4は、全体が貯湯タンク3の頂部32よりも上方に配置され、PCS5は、蓄電部4の下方に配設されている。
As shown in FIG. 10, in this embodiment, the
また、本実施形態では、蓄電部4は、複数の平板状の電池パック41がそれぞれ鉛直方向に延びるようにラック42に保持され、隣り合う電池パック41間に上昇空気通路を形成するようになっている。
In the present embodiment, the
これによると、貯湯タンク3から放熱される給湯用熱量の一部で筐体6内の空気を暖め、蓄電部4を温めることができ、PCS5からの放熱も蓄電部4の加温に利用することができ、蓄電部4を容易に温度調節することができる。また、PCS5が貯湯タンク3よりも上方にあるので、PCS5からの放熱により貯湯タンク3内の下部の水が不要に加熱されることを抑制できる。
According to this, the air in the
なお、蓄電部4は、全体が貯湯タンク3の頂部32よりも上方にあるものに限定されず、一部が貯湯タンク3の頂部32よりも低い位置に配設されるものであってもよい。
In addition, the
(第9の実施形態)
次に、第9の実施形態について図11に基づいて説明する。
(Ninth embodiment)
Next, a ninth embodiment will be described with reference to FIG.
本第9の実施形態は、前述の第8の実施形態と比較して、外気を導入する構成を設けた点が異なる。なお、第1の実施形態および第8の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。 The ninth embodiment is different from the eighth embodiment in that a configuration for introducing outside air is provided. In addition, about the part similar to 1st Embodiment and 8th Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
図11に示すように、本実施形態では、筐体6の図示左方側のサイドパネル63には、内部に外気を導入するための外気導入口965が形成されている。外気導入口965は、筐体6サイドパネル63のうちPCS5の図示左方部位(PCS5と同じ高さの部位)に形成されている。
As shown in FIG. 11, in the present embodiment, the
これによると、外気導入口965から導入した外気をPCS5に供給し易く、供給した外気でPCS5を冷却し、PCS5冷却に伴って温められた空気を上方の蓄電部4に向かって上昇させて蓄電部4を加温することができ、蓄電部4を容易に温度調節することができる。また、外気導入口965は、貯湯タンク3の頂部32よりも高い位置に形成されているので、外気導入口965から導入された外気により貯湯タンク3が冷却されることを防止し易い。
According to this, it is easy to supply the outside air introduced from the outside
(第10の実施形態)
次に、第10の実施形態について図12に基づいて説明する。
(Tenth embodiment)
Next, a tenth embodiment will be described with reference to FIG.
本第10の実施形態は、前述の第8の実施形態と比較して、筐体6内における貯湯タンク3、蓄熱部4、PCS5の配置関係が異なる。なお、第1の実施形態および第8の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。
The tenth embodiment differs from the above-described eighth embodiment in the arrangement relationship of the hot
図12に示すように、本実施形態では、貯湯タンク3の側方にPCS5が配設され、貯湯タンク3の上方からPCS5の上方にわたって蓄電部4が配設されている。すなわち、本実施形態では、蓄電部4は、全体が貯湯タンク3の頂部32よりも上方に配置され、PCS5は、蓄電部4の下方に配設されている。
As shown in FIG. 12, in this embodiment, the
また、本実施形態では、蓄電部4は、複数の平板状の電池パック41がそれぞれ鉛直方向に延びるようにラック42に保持され、隣り合う電池パック41間に上昇空気通路を形成するようになっている。
In the present embodiment, the
これによると、貯湯タンク3から放熱される給湯用熱量の一部で筐体6内の空気を暖め、蓄電部4を温めることができ、PCS5からの放熱も蓄電部4の加温に利用することができ、蓄電部4を容易に温度調節することができる。また、PCS5が貯湯タンク3の側方にあるので、PCS5からの放熱により貯湯タンク3内の下部の水が不要に加熱されることを抑制できる。
According to this, the air in the
(他の実施形態)
上記各実施形態では、蓄電部4、604、704は、複数の平板状の電池パック41を備え、全体としては略直方体形状をなすものであったが、これに限定されるものではなく、蓄電部の少なくとも一部が筐体6内の同一空間において貯湯タンク3の頂部32よりも上方に配置されれば、直方体とは異形状であってもかまわない。また、蓄電部が筐体6内において貯湯タンク3と同一空間にあり貯湯タンク3からの放熱により温度調節できれば、蓄電部が貯湯タンク3の頂部32よりも上方に位置しなくてもかまわない。
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, the
また、上記各実施形態では、PCS5は、筐体6内において貯湯タンク3および蓄電部4、604、704と同一空間に配設されていたが、貯湯タンク3からの放熱により蓄電部を温度調節できれば、PCS5は他の位置に載置されるものであってもよい。
In each of the above embodiments, the
また、上記各実施形態では、蓄電部4、604、704に蓄えられた電力は、ヒートポンプユニット1やタンクユニット2内の給湯機部の構成要素にも供給できるものであったが、蓄電部を筐体6内の貯湯タンク3と同一空間に配設するものであれば、ヒートポンプユニット1やタンクユニット2内の給湯機部の構成要素に電力を供するものでなくてもかまわない。
Moreover, in each said embodiment, although the electric power stored in the electrical storage part 4,604,704 could be supplied also to the component of the water heater part in the
1 ヒートポンプユニット(加熱手段)
3 貯湯タンク(タンク)
4、604、704 蓄電部(蓄電手段)
5 パワーコンディショナシステム(充放電制御手段)
6 筐体
7 脚部
8 ファン装置(導入ファン)
9 ガイド板(導入風案内部材)
10 制御装置(システム制御手段)
32 頂部(貯湯タンク3の頂部)
41 電池パック(電池パック体)
64 底面(筐体6の下方面)
65、965 外気導入口
1 Heat pump unit (heating means)
3 Hot water storage tank (tank)
4, 604, 704 Power storage unit (power storage means)
5 Power conditioner system (charge / discharge control means)
6
9 Guide plate (introductory wind guide member)
10 Control device (system control means)
32 Top (top of hot water storage tank 3)
41 Battery pack (battery pack body)
64 Bottom surface (lower surface of housing 6)
65,965 Outside air inlet
Claims (10)
充電および放電が可能な蓄電手段(4)と、
前記蓄電手段(4)の充電および放電を制御する充放電制御手段(5)と、
前記タンク(3)、前記蓄電手段(4)および前記充放電制御手段(5)を、内部に形成された同一空間に収納する筐体(6)と、を備え、
前記蓄電手段(4)は、前記タンク(3)の頂部(32)よりも上方に配置されており、
前記充放電制御手段(5)は、前記蓄電手段(4)よりも下方に配置されていることを特徴とする給湯システム。 A tank (3) filled with a heat transfer fluid to store the amount of heat for hot water supply;
Power storage means (4) capable of charging and discharging;
Charge / discharge control means (5) for controlling charging and discharging of the power storage means (4);
The tank (3), the pre-Symbol storage means (4) and the charging and discharging control unit (5), e Bei a housing (6) for accommodating the same space formed therein, and
The power storage means (4) is disposed above the top (32) of the tank (3),
The charging and discharging control unit (5) is hot water system characterized that you have been disposed below the storage means (4).
隣り合う前記電池パック体(41)同士は、水平方向の位置がずれていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の給湯システム。 The power storage means (604) has a plurality of flat battery pack bodies (41) arranged in parallel in the vertical direction with a space between each other,
The hot water supply system according to claim 1 or 2 , wherein the battery pack bodies (41) adjacent to each other are displaced in a horizontal direction.
複数の前記電池パック体(41)は、それぞれ水平方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の給湯システム。 The power storage means (704) has a plurality of flat battery pack bodies (41) arranged in the vertical direction with a space between each other,
The hot water supply system according to claim 1 or 2 , wherein each of the battery pack bodies (41) is inclined with respect to a horizontal direction.
前記外気導入口(65)は、前記略コの字形状の内側となる部位で前記筐体(6)に開口していることを特徴とする請求項6に記載の給湯システム。 The horizontal cross-section is substantially U-shaped, and includes a leg (7) fixed to the lower surface (64) of the housing (6).
The hot water supply system according to claim 6 , wherein the outside air introduction port (65) opens to the housing (6) at a portion that is an inner side of the substantially U-shape.
前記充放電制御手段(5)および前記加熱手段(1)の作動を制御するシステム制御手段(10)と、を備え、
前記システム制御手段(10)は、
前記蓄電手段(4)の温度が前記蓄電手段(4)の充電効率から定まる所定温度未満である場合には、前記加熱手段(1)を作動して前記蓄電手段(4)の温度を前記所定温度以上としてから前記蓄電手段(4)の充電を開始するように、前記充放電制御手段(5)を作動させ、
前記蓄電手段(4)の温度が前記所定温度以上である場合には、前記加熱手段(1)を作動する前に前記蓄電手段(4)の充電を開始するように、前記充放電制御手段(5)を作動させることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれかに記載の給湯システム。 Heating means (1) for heating the heat transfer fluid;
System control means (10) for controlling the operation of the charge / discharge control means (5) and the heating means (1),
The system control means (10)
When the temperature of the power storage means (4) is lower than a predetermined temperature determined from the charging efficiency of the power storage means (4), the heating means (1) is operated to set the temperature of the power storage means (4) to the predetermined temperature. The charge / discharge control means (5) is operated so as to start charging the power storage means (4) after the temperature is exceeded.
When the temperature of the power storage means (4) is equal to or higher than the predetermined temperature, the charging / discharging control means (such that charging of the power storage means (4) is started before operating the heating means (1). The hot water supply system according to any one of claims 1 to 9 , wherein 5) is operated.
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