JP6289440B2 - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents
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Description
[第1の実施形態]
図1は、ヒートポンプ給湯機50と家庭の電力系統のシステム図である。
図4に示すように、低温水は、貯湯タンク2a内の高さH1未満の領域に存在し、中温水は、貯湯タンク2a内の高さH1以上、かつH2未満の領域に存在し、高温水は、貯湯タンク2a内の高さH2以上の領域に存在する。高さH1において湯の温度がM1とし、高さH2において湯の温度がM2とし、高さがH1とH2の間は、高くなるほど湯の温度が線形に増加するものとする。
夜間蓄熱運転の期間は、夜間(日没から次の日出までの間)の中の予め定められた4時間〜8時間程度であるのに対して、出力抑制期間における余剰電力蓄熱運転の期間は、昼間の30分〜2時間程度である。
まず、水ポンプ2bの水流量の制御によって、ヒートポンプ給湯機50の出湯温度が目標温度となるように制御する方法について説明する。
図9に示すように、余剰電力蓄熱運転時には、より速く水流量を変化させるため、夜間蓄熱運転時と比較して、COPが低くなる。
図10は、水ポンプ2bの単位時間当たりの回転数Rと水流量Vとの関係を示す図である。
次に、膨張弁6の開度の制御によって、ヒートポンプ給湯機50の出湯温度が目標温度となるように制御する方法について説明する。
次に、圧縮機3の単位時間当たりの回転数の制御によって、ヒートポンプ給湯機50の出湯温度が目標出湯温度となるように制御する方法について説明する。
図17は、ヒートポンプユニット1に中温水を供給する構成を説明するための図である。
給湯機制御装置31は、貯湯タンク2a内に貯留される低温水が少ないほど、混合弁260による低温水の混合割合を小さくする。
図19は、第3の実施形態のヒートポンプ給湯機51を表わす図である。
出湯温度は、出湯温度センサ28で検出される、ガスクーラ5の出口水温を表わす。
5 ガスクーラ、6 膨張弁、7 蒸発器、8 送風機、9 高低圧熱交換器、11,12,255 水配管、13 給水配管、14 出湯配管、15 給水分岐管、16 給湯配管、18,19,20,21 冷媒経路、23,26 水流路、27 吐出温度センサ、28 出湯温度センサ、129 外気温度センサ、30 HEMSコントローラ、31 給湯機制御装置、32 太陽光発電装置、33 パワーコンディショナ、34 分電盤、35 電力メータ、36 電力会社、41 インターネット、50 ヒートポンプ給湯機、250 中温水取出口、251 低温水取出口、252 ヒータ、260 混合弁。
Claims (9)
- ヒートポンプ給湯機であって、
給湯に使用される水を給水するポンプと、
給水される水を湯に沸き上げるヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプユニットで沸き上げられた湯を貯える貯湯槽と、
前記ヒートポンプ給湯機を制御する制御装置とを備え、
第1運転時に、商用電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、第2運転時に、再生可能エネルギーを利用する発電装置で生成された電力の余剰電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、
前記第1運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度よりも前記第2運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度が高く、
起動時から前記目標出湯温度に初めて到達するまでにおいて、前記第2運転時の出湯温度の変化速度が前記第1運転時の出湯温度の変化速度よりも大きく、
前記制御装置は、前記ポンプの水流量を制御することによって、前記出湯温度と前記目標出湯温度とが一致、または前記出湯温度と前記目標出湯温度との差が所定値以下となるように制御し、
前記目標出湯温度に達するときの前記ポンプの水流量を安定水流量としたときに、
前記制御装置は、前記ポンプの初期水流量が前記安定水流量よりも大きい場合、起動から前記安定水流量に初めて到達するまでにおいて、前記第2運転時の前記ポンプの水流量の変化速度が前記第1運転時の前記ポンプの水流量よりも大きくなるように制御し、
前記制御装置は、前記ポンプの初期水流量が前記安定水流量よりも小さい場合、起動から前記安定水流量に初めて到達するまでにおいて、前記第1運転時の前記ポンプの水流量の変化速度が前記第2運転時の前記ポンプの水流量の変化速度よりも大きくなるように制御する、ヒートポンプ給湯機。 - ヒートポンプ給湯機であって、
給湯に使用される水を給水するポンプと、
給水される水を湯に沸き上げるヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプユニットで沸き上げられた湯を貯える貯湯槽と、
前記ヒートポンプ給湯機を制御する制御装置とを備え、
第1運転時に、商用電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、第2運転時に、再生可能エネルギーを利用する発電装置で生成された電力の余剰電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、
前記第1運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度よりも前記第2運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度が高く、
起動時から前記目標出湯温度に初めて到達するまでにおいて、前記第2運転時の出湯温度の変化速度が前記第1運転時の出湯温度の変化速度よりも大きく、
前記制御装置は、前記ポンプの単位時間当たりの回転数を制御することによって、前記出湯温度と前記目標出湯温度とが一致、または前記出湯温度と前記目標出湯温度との差が所定値以下となるように制御し、
前記目標出湯温度に達するときの前記ポンプの単位時間当たりの回転数を安定回転数としたときに、
前記制御装置は、前記ポンプの単位時間当たりの初期回転数が前記安定回転数よりも大きい場合、起動から前記安定回転数に始めて到達するまでにおいて、前記第2運転時の前記ポンプの単位時間当たりの回転数の変化速度が前記第1運転時の前記ポンプの単位時間当たりの回転数の変化速度よりも大きくなるように制御し、
前記ポンプの単位時間当たりの初期回転数が前記安定回転数よりも小さい場合、起動から前記安定回転数に初めて到達するまでにおいて、前記第1運転時の前記ポンプの単位時間当たりの回転数の変化速度が前記第2運転時の前記ポンプの単位時間当たりの回転数の変化速度よりも大きくなるように制御する、ヒートポンプ給湯機。 - ヒートポンプ給湯機であって、
給湯に使用される水を給水するポンプと、
給水される水を湯に沸き上げるヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプユニットで沸き上げられた湯を貯える貯湯槽と、
前記ヒートポンプ給湯機を制御する制御装置とを備え、
第1運転時に、商用電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、第2運転時に、再生可能エネルギーを利用する発電装置で生成された電力の余剰電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、
前記第1運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度よりも前記第2運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度が高く、
起動時から前記目標出湯温度に初めて到達するまでにおいて、前記第2運転時の出湯温度の変化速度が前記第1運転時の出湯温度の変化速度よりも大きく、
前記ヒートポンプユニットは、冷媒を圧縮させる圧縮機と、前記冷媒を膨張させる膨張弁とを含み、
前記制御装置は、前記膨張弁の開度を制御することによって、前記圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度と目標吐出温度とが一致、または前記吐出温度と前記目標吐出温度との差が所定値以下となるように制御し、
前記目標出湯温度に達するときの前記膨張弁の開度を安定開度としたときに、
前記制御装置は、前記膨張弁の初期開度が前記安定開度よりも大きい場合、起動から前記安定開度に初めて到達するまでにおいて、前記第2運転時の前記膨張弁の開度の変化速度が前記第1運転時の前記膨張弁の開度の変化速度よりも大きくなるように制御し、
前記膨張弁の初期開度が前記安定開度よりも小さい場合、起動から前記安定開度に到達するまでにおいて、前記第1運転時の前記膨張弁の開度の変化速度が前記第2運転時の前記膨張弁の開度の変化速度よりも大きくなるように制御する、ヒートポンプ給湯機。 - ヒートポンプ給湯機であって、
給湯に使用される水を給水するポンプと、
給水される水を湯に沸き上げるヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプユニットで沸き上げられた湯を貯える貯湯槽と、
前記ヒートポンプ給湯機を制御する制御装置とを備え、
第1運転時に、商用電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、第2運転時に、再生可能エネルギーを利用する発電装置で生成された電力の余剰電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、
前記第1運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度よりも前記第2運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度が高く、
起動時から前記目標出湯温度に初めて到達するまでにおいて、前記第2運転時の出湯温度の変化速度が前記第1運転時の出湯温度の変化速度よりも大きく、
前記ヒートポンプユニットは、冷媒を圧縮する圧縮機を含み、
前記制御装置は、前記圧縮機の単位時間当たりの回転数を制御することによって、前記出湯温度と前記目標出湯温度とが一致、または前記出湯温度と前記目標出湯温度との差が所定値以下となるように制御し、
前記目標出湯温度に達するときの前記圧縮機の単位時間当たりの回転数を安定回転数としたときに、
前記制御装置は、起動から前記安定回転数に初めて到達するまでにおいて、前記第2運転時の前記圧縮機の単位時間当りの回転数の変化速度が前記第1運転時の前記圧縮機の単位時間当りの回転数の変化速度よりも大きくなるように制御する、ヒートポンプ給湯機。 - ヒートポンプ給湯機であって、
給湯に使用される水を給水するポンプと、
給水される水を湯に沸き上げるヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプユニットで沸き上げられた湯を貯える貯湯槽と、
前記ヒートポンプ給湯機を制御する制御装置とを備え、
第1運転時に、商用電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、第2運転時に、再生可能エネルギーを利用する発電装置で生成された電力の余剰電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、
前記第1運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度よりも前記第2運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度が高く、
起動時から前記目標出湯温度に初めて到達するまでにおいて、前記第2運転時の出湯温度の変化速度が前記第1運転時の出湯温度の変化速度よりも大きく、
前記貯湯槽は、高さ方向の低部に低温水の取出口と、高さ方向の中間部に中温水の取出口とを備え、
前記制御装置は、前記第2運転時に、前記中温水の取出口から出力される前記中温水を前記ヒートポンプユニットに供給させ、
前記第2運転時において、前記低温水の取出口から出力される前記低温水と、前記中温水の取出口から出力される前記中温水とを混合して、前記ヒートポンプユニットへ供給する混合弁を備え、
前記制御装置は、前記貯湯槽に貯留される前記低温水が少ないほど、前記混合弁による前記低温水の混合割合を小さくする、ヒートポンプ給湯機。 - ヒートポンプ給湯機であって、
給湯に使用される水を給水するポンプと、
給水される水を湯に沸き上げるヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプユニットで沸き上げられた湯を貯える貯湯槽と、
前記ヒートポンプ給湯機を制御する制御装置と、
ヒータとを備え
第1運転時に、商用電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、第2運転時に、再生可能エネルギーを利用する発電装置で生成された電力の余剰電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、
前記第1運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度よりも前記第2運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度が高く、
起動時から前記目標出湯温度に初めて到達するまでにおいて、前記第2運転時の出湯温度の変化速度が前記第1運転時の出湯温度の変化速度よりも大きく、
前記制御装置は、前記第2運転時に、出湯された湯を前記ヒータでさらに加熱し、
前記制御装置は、前記第2運転の起動時に、前記ヒータの出力を最大とし、前記出湯温度の上昇に応じて、前記ヒータの出力を減少させる、ヒートポンプ給湯機。 - 前記貯湯槽は、高さ方向の低部に低温水の取出口と、高さ方向の中間部に中温水の取出口とを備え、
前記制御装置は、前記第2運転時に、前記中温水の取出口から出力される前記中温水を前記ヒートポンプユニットに供給させる、請求項1〜4、6のいずれか1項に記載のヒートポンプ給湯機。 - ヒータを備え、
前記制御装置は、前記第2運転時に、出湯された湯を前記ヒータでさらに加熱する、請求項1〜5のいずれか1項に記載のヒートポンプ給湯機。 - 前記発電装置は、太陽光発電装置であり、
前記制御装置は、夜間の時間帯に前記ヒートポンプ給湯機に前記第1運転を実行させ、前記太陽光発電装置で発生した電力の売電を禁止する出力抑制指示を受けたときに、前記ヒートポンプ給湯機に前記第2運転を実行させる、請求項1〜6のいずれか1項に記載のヒートポンプ給湯機。
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