JP7294087B2 - heat pump water heater - Google Patents

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本発明は、ヒートポンプ給湯機に関する。 The present invention relates to a heat pump water heater.

下記特許文献１に開示された従来のヒートポンプ給湯機は、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、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を備え、第１運転時に、商用電力によって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ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、第１運転時のヒートポンプ給湯機の目標沸上げ温度よりも第２運転時のヒートポンプ給湯機の目標沸上げ温度が高く、起動時から目標沸上げ温度に初めて到達するまでにおいて、第２運転時の出湯温度の変化速度が第１運転時の出湯温度の変化速度よりも大きい。 A conventional heat pump water heater disclosed in Patent Document 1 below includes a pump that supplies water used for hot water supply, a heat pump unit that boils the supplied water into hot water, and stores the hot water boiled by the heat pump unit. and a hot water storage tank, wherein the heat pump water heater performs hot water storage operation with commercial power during the first operation, and the heat pump water heater performs hot water storage operation with surplus electric power generated by the power generation device using renewable energy during the second operation. The target boiling temperature of the heat pump water heater during the second operation is higher than the target boiling temperature of the heat pump water heater during the first operation, and from the time of startup until the target boiling temperature is reached for the first time, the second operation is performed. The rate of change of the outlet heated water temperature during the first operation is greater than the rate of change of the outlet heated water temperature during the first operation.

特開２０１７－１１６１３８号公報JP 2017-116138 A

ヒートポンプ給湯機の特性として、入水温度が高い場合にはヒートポンプの高圧側圧力が高くなる懸念がある。このため、入水温度が所定温度以上の場合には、それ以上の沸上げ動作が制限されている。そのような事情のため、余剰電力を用いた沸上げ運転の前に上記所定温度以上の中温水が多く貯湯タンク内に満たされている場合には、蓄熱量を多くできないという課題がある。 As a characteristic of the heat pump water heater, there is a concern that the high-pressure side pressure of the heat pump increases when the incoming water temperature is high. Therefore, when the incoming water temperature is equal to or higher than a predetermined temperature, further boiling operation is restricted. Due to such circumstances, there is a problem that the heat storage amount cannot be increased when the hot water storage tank is filled with a large amount of medium-temperature hot water of the predetermined temperature or higher before the heating operation using the surplus electric power.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、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を用いた沸上げ運転において、貯湯タンクへの蓄熱量をより多くする上で有利になるヒートポンプ給湯機を提供することを目的とする。 DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and in a heating operation using surplus power of electric power generated by a power generator using renewable energy, the amount of heat stored in a hot water storage tank is reduced. To provide a heat pump water heater which is advantageous in increasing the number of water heaters.

本発明に係るヒートポンプ給湯機は、上部と、下部と、上部と下部との間の中間部とを有する貯湯タンクと、水を加熱するヒートポンプユニットと、貯湯タンクの下部から取り出された水をヒートポンプユニットにより加熱し、加熱後の湯を貯湯タンクの上部に流入させる沸上げ運転を制御する制御手段と、を備えたヒートポンプ給湯機であって、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を用いた沸上げ運転である余剰沸上げ運転を実施可能であり、貯湯タンク内の少なくとも一部の領域の水温が変化するように貯湯タンク内の湯水を混合させる撹拌運転を実施可能であり、制御手段は、余剰沸上げ運転を開始する前に、貯湯タンクの中間部の水温が低下するように撹拌運転を実施可能であり、貯湯タンク内の全体の水温を変化させる全体撹拌運転を実施可能であり、制御手段は、全体撹拌運転の終了後の貯湯タンクの上部の湯温が、外部給湯負荷に供給する湯温として使用者が設定した給湯設定温度を下回らないと予想される場合には全体撹拌運転を実施し、全体撹拌運転の終了後の貯湯タンクの上部の湯温が給湯設定温度を下回ると予想される場合には全体撹拌運転を禁止するものである。
また、本発明に係るヒートポンプ給湯機は、上部と、下部と、上部と下部との間の中間部とを有する貯湯タンクと、水を加熱するヒートポンプユニットと、貯湯タンクの下部から取り出された水をヒートポンプユニットにより加熱し、加熱後の湯を貯湯タンクの上部に流入させる沸上げ運転を制御する制御手段と、を備えたヒートポンプ給湯機であって、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を用いた沸上げ運転である余剰沸上げ運転を実施可能であり、貯湯タンク内の少なくとも一部の領域の水温が変化するように貯湯タンク内の湯水を混合させる撹拌運転を実施可能であり、制御手段は、余剰沸上げ運転を開始する前に、貯湯タンクの中間部の水温が低下するように撹拌運転を実施可能であり、撹拌運転は、貯湯タンクの上部から取り出された高温水を貯湯タンクの下部に流入させる運転であり、撹拌運転のときに、制御手段は、撹拌運転の前に貯湯タンク内にあった高温水の一部が貯湯タンクの上部に残った状態で撹拌運転を終了するものである。
また、本発明に係るヒートポンプ給湯機は、上部と、下部と、上部と下部との間の中間部とを有する貯湯タンクと、水を加熱するヒートポンプユニットと、貯湯タンクの下部から取り出された水をヒートポンプユニットにより加熱し、加熱後の湯を貯湯タンクの上部に流入させる沸上げ運転を制御する制御手段と、を備えたヒートポンプ給湯機であって、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を用いた沸上げ運転である余剰沸上げ運転を実施可能であり、貯湯タンク内の少なくとも一部の領域の水温が変化するように貯湯タンク内の湯水を混合させる撹拌運転を実施可能であり、制御手段は、余剰沸上げ運転を開始する前に、貯湯タンクの中間部の水温が低下するように撹拌運転を実施可能であり、貯湯タンク内の全体の水温を変化させる全体撹拌運転と、貯湯タンクの上部を除く一部の領域の水温を変化させる一部撹拌運転とを撹拌運転として実施可能であり、ヒートポンプユニットに流入する水の温度が沸上げ入水上限温度以上のときには、制御手段は、沸上げ運転を禁止し、制御手段は、全体撹拌運転により貯湯タンク内の全体が沸上げ入水上限温度未満になるかどうかを事前に判断し、貯湯タンク内の全体が沸上げ入水上限温度未満になると判断した場合には全体撹拌運転を実施し、貯湯タンク内の全体が沸上げ入水上限温度以上になると判断した場合には一部撹拌運転を実施するものである。
また、本発明に係るヒートポンプ給湯機は、上部と、下部と、上部と下部との間の中間部とを有する貯湯タンクと、水を加熱するヒートポンプユニットと、貯湯タンクの下部から取り出された水をヒートポンプユニットにより加熱し、加熱後の湯を貯湯タンクの上部に流入させる沸上げ運転を制御する制御手段と、を備えたヒートポンプ給湯機であって、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を用いた沸上げ運転である余剰沸上げ運転を実施可能であり、貯湯タンク内の少なくとも一部の領域の水温が変化するように貯湯タンク内の湯水を混合させる撹拌運転を実施可能であり、制御手段は、余剰沸上げ運転を開始する前に、貯湯タンクの中間部の水温が低下するように撹拌運転を実施可能であり、貯湯タンク内の湯水の貯湯量及び貯湯温度の少なくとも一方に関する貯湯情報を報知する報知手段をさらに備え、報知手段は、撹拌運転の前後において同じ内容の貯湯情報を報知するものである。
また、本発明に係るヒートポンプ給湯機は、上部と、下部と、上部と下部との間の中間部とを有する貯湯タンクと、水を加熱するヒートポンプユニットと、貯湯タンクの下部から取り出された水をヒートポンプユニットにより加熱し、加熱後の湯を貯湯タンクの上部に流入させる沸上げ運転を制御する制御手段と、を備えたヒートポンプ給湯機であって、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を用いた沸上げ運転である余剰沸上げ運転を実施可能であり、貯湯タンク内の少なくとも一部の領域の水温が変化するように貯湯タンク内の湯水を混合させる撹拌運転を実施可能であり、制御手段は、余剰沸上げ運転を開始する前に、貯湯タンクの中間部の水温が低下するように撹拌運転を実施可能であり、貯湯タンクの下部から取り出された水を貯湯タンクの中間部に流入させる一部撹拌運転を撹拌運転として実施可能であり、制御手段は、一部撹拌運転のときの貯湯タンクの下部から貯湯タンクの中間部への循環流量が、沸上げ運転のときの貯湯タンクの下部から貯湯タンクの上部への循環流量よりも高くなるように制御するものである。
A heat pump water heater according to the present invention comprises a hot water storage tank having an upper portion, a lower portion, and an intermediate portion between the upper portion and the lower portion; a heat pump unit for heating water; A heat pump water heater comprising a control means for controlling a boiling operation in which hot water is heated by the unit and flowed into the upper part of the hot water storage tank, and the electric power generated by the power generator using renewable energy. It is possible to perform a surplus boiling operation that is a heating operation using the surplus electric power of the hot water storage tank, and it is possible to perform a stirring operation that mixes the hot water in the hot water storage tank so that the water temperature in at least a part of the area in the hot water storage tank is changed. The control means can perform the stirring operation so that the water temperature in the middle part of the hot water storage tank is lowered before starting the surplus boiling operation , and the overall stirring that changes the water temperature in the entire hot water storage tank. The control means predicts that the hot water temperature in the upper part of the hot water storage tank after the end of the overall stirring operation will not fall below the hot water supply set temperature set by the user as the hot water temperature to be supplied to the external hot water supply load. When the whole stirring operation is completed, the whole stirring operation is carried out, and when it is expected that the temperature of the hot water in the upper part of the hot water storage tank after the completion of the whole stirring operation will fall below the hot water supply set temperature, the whole stirring operation is prohibited.
Further, the heat pump water heater according to the present invention includes a hot water storage tank having an upper portion, a lower portion, and an intermediate portion between the upper portion and the lower portion, a heat pump unit for heating water, and water taken out from the lower portion of the hot water storage tank. is heated by the heat pump unit, and a control means for controlling a boiling operation in which the heated hot water flows into the upper part of the hot water storage tank, the heat pump water heater being generated by a power generator using renewable energy. It is possible to perform a surplus boiling operation, which is a heating operation using the surplus power of the electric power generated, and perform a stirring operation that mixes the hot water in the hot water storage tank so that the water temperature in at least a part of the area in the hot water storage tank changes. Before starting the excessive boiling operation, the control means can perform the stirring operation so that the water temperature in the middle part of the hot water storage tank is lowered. During the stirring operation, the control means controls the state in which part of the hot water that was in the hot water storage tank before the stirring operation remains in the upper part of the hot water storage tank. to end the stirring operation.
Further, the heat pump water heater according to the present invention includes a hot water storage tank having an upper portion, a lower portion, and an intermediate portion between the upper portion and the lower portion, a heat pump unit for heating water, and water taken out from the lower portion of the hot water storage tank. is heated by the heat pump unit, and a control means for controlling a boiling operation in which the heated hot water flows into the upper part of the hot water storage tank, the heat pump water heater being generated by a power generator using renewable energy. It is possible to perform a surplus boiling operation, which is a heating operation using the surplus power of the electric power generated, and perform a stirring operation that mixes the hot water in the hot water storage tank so that the water temperature in at least a part of the area in the hot water storage tank changes. Before starting the excessive boiling operation, the control means can implement the stirring operation so that the water temperature in the middle part of the hot water storage tank is lowered, and the whole water temperature in the hot water storage tank is changed. A stirring operation and a partial stirring operation that changes the water temperature in a part of the hot water storage tank excluding the upper part of the hot water storage tank can be performed as the stirring operation, and when the temperature of the water flowing into the heat pump unit is equal to or higher than the upper limit temperature of boiling water. , the control means prohibits the boiling operation, the control means determines in advance whether the entire inside of the hot water storage tank is lower than the upper limit temperature of the incoming water for boiling by the overall stirring operation, and the entire inside of the hot water storage tank is boiled. When it is determined that the temperature is below the upper limit temperature of incoming water, the entire stirring operation is performed.
Further, the heat pump water heater according to the present invention includes a hot water storage tank having an upper portion, a lower portion, and an intermediate portion between the upper portion and the lower portion, a heat pump unit for heating water, and water taken out from the lower portion of the hot water storage tank. is heated by the heat pump unit, and a control means for controlling a boiling operation in which the heated hot water flows into the upper part of the hot water storage tank, the heat pump water heater being generated by a power generator using renewable energy. It is possible to perform a surplus boiling operation, which is a heating operation using the surplus power of the electric power generated, and perform a stirring operation that mixes the hot water in the hot water storage tank so that the water temperature in at least a part of the area in the hot water storage tank changes. Before starting the excessive boiling operation, the control means can perform the stirring operation so that the water temperature in the middle part of the hot water storage tank is lowered, and the hot water storage amount and the hot water storage temperature in the hot water storage tank and a reporting means for reporting stored hot water information relating to at least one of the above, and the reporting means reports the same content of stored hot water information before and after the stirring operation.
Further, the heat pump water heater according to the present invention includes a hot water storage tank having an upper portion, a lower portion, and an intermediate portion between the upper portion and the lower portion, a heat pump unit for heating water, and water taken out from the lower portion of the hot water storage tank. is heated by the heat pump unit, and a control means for controlling a boiling operation in which the heated hot water flows into the upper part of the hot water storage tank, the heat pump water heater being generated by a power generator using renewable energy. It is possible to perform a surplus boiling operation, which is a heating operation using the surplus power of the electric power generated, and perform a stirring operation that mixes the hot water in the hot water storage tank so that the water temperature in at least a part of the area in the hot water storage tank changes. Before starting the excessive boiling operation, the control means can perform the stirring operation so that the water temperature in the middle part of the hot water storage tank is lowered, and the water taken out from the lower part of the hot water storage tank is stored. The partial agitation operation in which the water flows into the intermediate portion of the tank can be implemented as an agitation operation, and the control means controls the flow rate of circulation from the lower portion of the hot water storage tank to the intermediate portion of the hot water storage tank during the partial agitation operation to achieve the boiling operation. It is controlled to be higher than the circulation flow rate from the lower part of the hot water storage tank to the upper part of the hot water storage tank at the time of .

本発明によれば、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を用いた沸上げ運転において、貯湯タンクへの蓄熱量をより多くする上で有利になるヒートポンプ給湯機を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided a heat pump water heater that is advantageous in increasing the amount of heat stored in the hot water storage tank in the boiling operation using the surplus power of the power generated by the power generator that uses renewable energy. It becomes possible to

実施の形態１によるヒートポンプ給湯機を示す図である。1 is a diagram showing a heat pump water heater according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態１によるヒートポンプ給湯機における沸上げ運転のときの水及び冷媒の流れを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the flow of water and refrigerant during boiling operation in the heat pump water heater according to Embodiment 1; 余剰沸上げ運転の開始前と終了後の貯湯タンク１１内の貯湯温度分布の例を示す図である。4 is a diagram showing an example of hot water temperature distribution in the hot water storage tank 11 before and after the excessive boiling operation is started; FIG. 余剰沸上げ運転の開始前と終了後の貯湯タンク１１内の貯湯温度分布の他の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing another example of the hot water temperature distribution in the hot water storage tank 11 before the start of the excessive boiling operation and after the end. 図４の例において余剰沸上げ運転を開始する前に一部撹拌運転を実施した場合の貯湯タンク１１内の貯湯温度分布の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of the hot water temperature distribution in the hot water storage tank 11 when the partial stirring operation is performed before starting the excessive boiling operation in the example of FIG. 4 ;

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。なお、本実施の形態では、湯が持っている熱量を、所定温度の湯に換算した湯量として扱う場合がある。すなわち、以下の説明において、湯量とは、実質的には湯が持っている熱量を意味する場合がある。 Embodiments will be described below with reference to the drawings. Elements that are common or correspond to each figure are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are simplified or omitted. In this embodiment, the amount of heat in hot water may be treated as the amount of hot water at a predetermined temperature. That is, in the following description, the amount of hot water may actually mean the amount of heat that the hot water has.

実施の形態１．
図１は、実施の形態１によるヒートポンプ給湯機を示す図である。図１に示すように、本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、水を加熱するヒートポンプユニット１００と、貯湯タンク１１を有する貯湯ユニット２００とを備えた貯湯式のヒートポンプ給湯機である。ヒートポンプユニット１００及び貯湯ユニット２００との間は、水が通る配管１６ａ及び配管１６ｋと、電気配線（図示省略）とを介して接続されている。 Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram showing a heat pump water heater according to Embodiment 1. FIG. As shown in FIG. 1 , the heat pump water heater of the present embodiment is a hot water storage type heat pump water heater that includes a heat pump unit 100 that heats water and a hot water storage unit 200 that has a hot water storage tank 11 . The heat pump unit 100 and the hot water storage unit 200 are connected via pipes 16a and 16k through which water passes, and electrical wiring (not shown).

貯湯タンク１１は、湯水を貯留する。貯湯タンク１１の内部では、温度による水の密度の差によって、上側が高温で下側が低温になる温度成層を形成することができる。本実施の形態における貯湯タンク１１は、タンクを一つのみ備える。変形例として、貯湯タンク１１は、直列に接続された複数のタンクを備えたものでもよい。その場合、直列に接続された複数のタンクでは、上位側のタンクの下部と、当該タンクに対して下位側となる次のタンクの上部とが、管を介して順次連結される。 The hot water storage tank 11 stores hot water. Inside the hot water storage tank 11, a temperature stratification can be formed in which the upper side has a high temperature and the lower side has a low temperature due to the difference in water density due to temperature. Hot water storage tank 11 in the present embodiment includes only one tank. As a modification, the hot water storage tank 11 may include a plurality of tanks connected in series. In this case, in a plurality of tanks connected in series, the lower part of the upper tank and the upper part of the next lower tank are sequentially connected via pipes.

以下では、説明の便宜上、貯湯タンク１１について、上部、中間部、及び下部を定める。貯湯タンク１１の中間部は、貯湯タンク１１の上部と、貯湯タンク１１の下部との間の高さの部分である。直列に接続された複数のタンクを貯湯タンク１１が備える場合には、その複数のタンク全体での階層として、上部、中間部、及び下部を定められるものとする。 For convenience of explanation, the hot water storage tank 11 is hereinafter defined as an upper portion, an intermediate portion, and a lower portion. The intermediate portion of the hot water storage tank 11 is a portion of height between the upper portion of the hot water storage tank 11 and the lower portion of the hot water storage tank 11 . When the hot water storage tank 11 includes a plurality of tanks connected in series, the hierarchy of the plurality of tanks as a whole is defined as an upper portion, an intermediate portion, and a lower portion.

ヒートポンプユニット１００は、圧縮機１、水冷媒熱交換器２、膨張弁３及び空気熱交換器４等の機器を有しており、電力により作動する。これらの機器は、配管等により環状に接続され、圧縮機１により冷媒を循環させる冷媒回路１０１を構成している。冷媒回路１０１は、水を加熱するヒートポンプサイクルに相当する。水冷媒熱交換器２は、水と冷媒との間で熱を交換するもので、水の流入口及び流出口を有している。以下の説明では、ヒートポンプユニット１００により加熱された湯を「加熱水」と呼ぶ場合がある。水冷媒熱交換器２は、流入口から流入した水を冷媒により加熱し、流出口から加熱水を流出させる。また、空気熱交換器４は、空気と冷媒との間で熱を交換する。ヒートポンプユニット１００は、外気を空気熱交換器４へ送風するファン５をさらに備えている。なお、以下の説明において、単に「水」または「湯」と記載した場合には、低温の水から、高温の湯まで、あらゆる温度の液体の水が含まれうる。 The heat pump unit 100 has devices such as a compressor 1, a water-refrigerant heat exchanger 2, an expansion valve 3, and an air heat exchanger 4, and operates on electric power. These devices are annularly connected by pipes or the like, and constitute a refrigerant circuit 101 in which the refrigerant is circulated by the compressor 1 . The refrigerant circuit 101 corresponds to a heat pump cycle that heats water. The water-refrigerant heat exchanger 2 exchanges heat between water and refrigerant, and has a water inlet and a water outlet. In the following description, the hot water heated by the heat pump unit 100 may be called "heated water". The water-refrigerant heat exchanger 2 heats water, which has flowed in through an inlet, with a refrigerant, and causes the heated water to flow out through an outlet. Also, the air heat exchanger 4 exchanges heat between the air and the refrigerant. The heat pump unit 100 further includes a fan 5 that blows outside air to the air heat exchanger 4 . In the following description, simply referring to "water" or "hot water" may include liquid water of any temperature, from low-temperature water to high-temperature hot water.

貯湯ユニット２００内には、貯湯タンク１１のほか、循環ポンプ６ａ、追焚き用ポンプ６ｂ、切替弁７、切替弁８、切替弁９、及び混合弁１０などが備えられている。循環ポンプ６ａは、後述の貯湯回路２０１または追焚き回路２０２に水（加熱水を含む）を循環させる。循環ポンプ６ａは、貯湯回路２０１及び追焚き回路２０２の一部を構成している。追焚き用ポンプ６ｂは、追焚き熱交換器１２に向けて、浴槽（図示省略）の水を送る。切替弁７は、例えば、Ａポート、Ｂポート、Ｃポート、及びＤポートの４つのポートを有する電磁駆動式の四方弁等により構成されている。切替弁７は、水冷媒熱交換器２の流出口から流出する加熱水の流路を、切替弁８と、貯湯タンク１１の下部にある低温水戻し口１１ｅとに切り替える切替機構を構成している。また、切替弁７は、貯湯タンク１１の上部にある高温水取出し口１１ａから流出した湯を低温水戻し口１１ｅに戻す切替機構を構成している。 In addition to the hot water storage tank 11, the hot water storage unit 200 includes a circulation pump 6a, a reheating pump 6b, a switching valve 7, a switching valve 8, a switching valve 9, a mixing valve 10, and the like. The circulation pump 6a circulates water (including heated water) to a hot water storage circuit 201 or a reheating circuit 202, which will be described later. The circulation pump 6 a forms part of the hot water storage circuit 201 and the reheating circuit 202 . The reheating pump 6 b sends water in a bathtub (not shown) toward the reheating heat exchanger 12 . The switching valve 7 is composed of, for example, an electromagnetically driven four-way valve having four ports of A port, B port, C port and D port. The switching valve 7 constitutes a switching mechanism for switching the flow path of the heated water flowing out from the outlet of the water-refrigerant heat exchanger 2 to the switching valve 8 and the low-temperature water return port 11 e located in the lower part of the hot water storage tank 11 . there is Further, the switching valve 7 constitutes a switching mechanism for returning the hot water flowing out from the high-temperature water outlet 11a in the upper part of the hot water storage tank 11 to the low-temperature water return port 11e.

切替弁８は、例えば、Ｅポート、Ｆポート、Ｇポート、及びＨポートの４つのポートを有する電磁駆動式の四方弁等により構成されている。切替弁８は、Ｅポートから流入する水の流路を、貯湯タンク１１の中間部にある追焚き戻し口１１ｃと、貯湯タンク１１の上部にある高温水流出入口１１ｂと、追焚き熱交換器１２とに切り替える切替機構を構成している。切替弁９は、例えば、Ｉポート、Ｊポート、及びＫポートの３つのポートを有する電磁駆動式の三方弁等により構成されている。切替弁９は、貯湯タンク１１の下部にある取水口１１ｆから流出した水が循環ポンプ６ａを通過して水冷媒熱交換器２へ流入する流路状態と、追焚き熱交換器１２から流出した水が循環ポンプ６ａを通過して水冷媒熱交換器２へ流入する流路状態とを切り替える切替機構を構成している。 The switching valve 8 is composed of, for example, an electromagnetically driven four-way valve having four ports of E port, F port, G port, and H port. The switching valve 8 divides the flow path of the water flowing in from the E port into the reheating return port 11c in the middle part of the hot water storage tank 11, the high temperature water outflow port 11b in the upper part of the hot water storage tank 11, and the reheating heat exchanger 12. It constitutes a switching mechanism for switching between and. The switching valve 9 is composed of, for example, an electromagnetically driven three-way valve or the like having three ports of an I port, a J port, and a K port. The switching valve 9 allows the water flowing out from the water intake 11f in the lower part of the hot water storage tank 11 to pass through the circulation pump 6a and flow into the water-refrigerant heat exchanger 2. It constitutes a switching mechanism for switching between a flow path state in which water passes through the circulation pump 6 a and flows into the water-refrigerant heat exchanger 2 .

混合弁１０は、Ｌポート、Ｍポート、及びＮポートの３つのポートを有している。混合弁１０は、貯湯タンク１１の中間部にある中温水取出し口１１ｄから取り出される中温水と、水源に接続された給水端から供給される低温水とを混合するか、または中温水と低温水との切替えをし、給湯混合部１５へ流出させる。貯湯タンク１１は、加熱水を貯留する。貯湯タンク１１は、前述した高温水取出し口１１ａ、高温水流出入口１１ｂ、追焚き戻し口１１ｃ、中温水取出し口１１ｄ、低温水戻し口１１ｅ、及び取水口１１ｆのほか、貯湯タンク１１の下部に位置する給水口１１ｇを備えている。給水口１１ｇは、配管１６ｐを介して給水端に接続されている。給水端から供給される低温水が配管１６ｐを通って、貯湯タンク１１内に流入する。 The mixing valve 10 has three ports, an L port, an M port and an N port. The mixing valve 10 mixes the medium-temperature water taken out from the medium-temperature water outlet 11d in the middle part of the hot water storage tank 11 with the low-temperature water supplied from the water supply end connected to the water source, or mixes the medium-temperature water and the low-temperature water. , and flows out to the hot water supply/mixing unit 15 . The hot water storage tank 11 stores heated water. The hot water storage tank 11 is located below the hot water storage tank 11 in addition to the high temperature water outlet 11a, the high temperature water outlet 11b, the reheating return port 11c, the medium temperature water outlet 11d, the low temperature water return port 11e, and the water intake 11f. 11 g of water supply ports are provided. The water supply port 11g is connected to the water supply end via a pipe 16p. Low-temperature water supplied from the water supply end flows into the hot water storage tank 11 through the pipe 16p.

水冷媒熱交換器２の流出口は、配管１６ａを介して切替弁７のＡポートに接続されている。切替弁７のＢポートは、配管１６ｂを介して切替弁８のＥポートに接続されている。切替弁８のＦポートは、配管１６ｃ及び配管１６ｅを介して追焚き熱交換器１２の一次側流入口に接続されている。追焚き熱交換器１２の一次側の流出口は、配管１６ｆを介して切替弁９のＪポートに接続されている。また、追焚き熱交換器１２の一次側の流出口は、配管１６ｇを介して、中温水取出し口１１ｄと混合弁１０のＬポートとの間をつなぐ流路に接続されている。切替弁９のＩポートは、配管１６ｈを介して取水口１１ｆに接続されている。切替弁９のＫポートは、配管１６ｊを介して循環ポンプ６ａの吸込口に接続されている。循環ポンプ６ａの吐出口は、配管１６ｌを介して切替弁７のＣポートに接続されている。切替弁７のＤポートは、配管１６ｍを介して低温水戻し口１１ｅに接続されている。切替弁８のＨポートは、配管１６ｎ及び１６ｑを介して高温水流出入口１１ｂに接続されている。切替弁８のＧポートは、配管１６ｏを介して追焚き戻し口１１ｃに接続されている。 The outflow port of the water-refrigerant heat exchanger 2 is connected to the A port of the switching valve 7 via a pipe 16a. The B port of the switching valve 7 is connected to the E port of the switching valve 8 via a pipe 16b. The F port of the switching valve 8 is connected to the primary side inlet of the reheating heat exchanger 12 via pipes 16c and 16e. A primary-side outflow port of the reheating heat exchanger 12 is connected to the J port of the switching valve 9 via a pipe 16f. In addition, the outlet on the primary side of the reheating heat exchanger 12 is connected to the flow path connecting the medium-temperature water outlet 11d and the L port of the mixing valve 10 via a pipe 16g. The I port of the switching valve 9 is connected to the water intake 11f via a pipe 16h. The K port of the switching valve 9 is connected to the suction port of the circulation pump 6a via a pipe 16j. A discharge port of the circulation pump 6a is connected to the C port of the switching valve 7 via a pipe 16l. A D port of the switching valve 7 is connected to the low-temperature water return port 11e via a pipe 16m. The H port of the switching valve 8 is connected to the hot water inlet/outlet 11b via pipes 16n and 16q. The G port of the switching valve 8 is connected to the reheating return port 11c via a pipe 16o.

配管１６ｄの一端は、高温水取出し口１１ａに接続されている。配管１６ｄの他端は、配管１６ｃ及び配管１６ｅにつながっている。貯湯タンク１１の高温水取出し口１１ａから取り出された高温水が配管１６ｄを流れる。 One end of the pipe 16d is connected to the hot water outlet 11a. The other end of the pipe 16d is connected to the pipes 16c and 16e. High-temperature water taken out from the high-temperature water outlet 11a of the hot water storage tank 11 flows through the pipe 16d.

循環ポンプ６ａ、貯湯タンク１１、配管１６ａ，１６ｂ，１６ｈ，１６ｊ，１６ｋ，１６ｎ，１６ｑ、及び切替弁７，８，９は、貯湯タンク１１の下部から水を取り出して水冷媒熱交換器２に流入させ、水冷媒熱交換器２から流出する加熱水を貯湯タンク１１内に貯湯する貯湯回路２０１を構成している。 A circulation pump 6a, a hot water storage tank 11, pipes 16a, 16b, 16h, 16j, 16k, 16n, 16q, and switching valves 7, 8, 9 extract water from the lower part of the hot water storage tank 11 and supply it to the water-refrigerant heat exchanger 2. A hot water storage circuit 201 is configured to store heated water flowing in and out of the water-refrigerant heat exchanger 2 in the hot water storage tank 11 .

循環ポンプ６ａ、追焚き熱交換器１２、配管１６ｂ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｊ，１６ｌ，１６ｏ、及び切替弁７，８，９は、追焚き熱交換器１２により負荷側の加熱対象水を加熱する追焚き回路２０２を構成している。 The circulation pump 6a, the reheating heat exchanger 12, the pipes 16b, 16d, 16e, 16f, 16j, 16l, 16o, and the switching valves 7, 8, 9 use the reheating heat exchanger 12 to heat the water to be heated on the load side. It constitutes a reheating circuit 202 for heating.

追焚き熱交換器１２により加熱される加熱対象水は、前述した浴槽水に限定されるものではなく、例えば、床暖房用の循環水であってもよい。循環ポンプ６ａは、必ずしも貯湯ユニット２００に設置する必要はなく、ヒートポンプユニット１００側に搭載してもよい。また、高温水流出入口１１ｂ、中温水取出し口１１ｄ、配管１６ｑ、混合弁１０、及び給湯混合部１５は、貯湯タンク１１から温水を取り出して、浴槽あるいは給湯端に給湯する給湯回路２０３を構成している。 The water to be heated by the reheating heat exchanger 12 is not limited to the bath water described above, and may be, for example, circulating water for floor heating. The circulation pump 6a does not necessarily need to be installed in the hot water storage unit 200, and may be installed in the heat pump unit 100 side. The high-temperature water inlet/outlet 11b, medium-temperature water outlet 11d, piping 16q, mixing valve 10, and hot water mixing unit 15 constitute a hot water supply circuit 203 that takes out hot water from the hot water storage tank 11 and supplies hot water to the bathtub or the hot water supply end. there is

次に、ヒートポンプ給湯機の制御系統について説明する。以下の説明では、水冷媒熱交換器２から流出する加熱水の温度を「沸上げ温度」と呼ぶ。また、水冷媒熱交換器２に流入する水の温度を「ヒートポンプ入水温度」と呼ぶ。ヒートポンプユニット１００は、ヒートポンプ入水温度を検出する入水温度センサ１３ａと、沸上げ温度を検出する沸上げ温度センサ１３ｂと、ヒートポンプユニット１００の周囲の外気温度を検出する外気温度センサ１３ｃとを備えている。沸上げ温度センサ１３ｂは、水冷媒熱交換器２の流出口の近傍に配置されている。また、冷媒回路１０１は、圧縮機１から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ１３ｄと、圧縮機１に吸い込まれる冷媒の温度を検出する吸込温度センサ１３ｅと、空気熱交換器４の入口もしくは中間部となる位置で冷媒の温度を検出する蒸発温度センサ１３ｆとを備えている。 Next, the control system of the heat pump water heater will be described. In the following description, the temperature of the heating water flowing out from the water-refrigerant heat exchanger 2 is called "boiling temperature". Further, the temperature of the water flowing into the water-refrigerant heat exchanger 2 is called "heat pump inlet water temperature". The heat pump unit 100 includes an inlet water temperature sensor 13a that detects the temperature of water entering the heat pump, a boiling temperature sensor 13b that detects the boiling temperature, and an outside air temperature sensor 13c that detects the outside air temperature around the heat pump unit 100. . The boiling temperature sensor 13 b is arranged near the outlet of the water-refrigerant heat exchanger 2 . The refrigerant circuit 101 also includes a discharge temperature sensor 13d that detects the temperature of the refrigerant discharged from the compressor 1, a suction temperature sensor 13e that detects the temperature of the refrigerant sucked into the compressor 1, and an air heat exchanger 4. An evaporation temperature sensor 13f for detecting the temperature of the refrigerant is provided at the inlet or intermediate position.

貯湯ユニット２００には、複数の貯湯温度センサ１３ｇ，１３ｈ，１３ｉ，１３ｊが設けられている。貯湯温度センサ１３ｇ，１３ｈ，１３ｉ，１３ｊは、互いに異なる高さの位置において貯湯タンク１１に設置され、それぞれの設置場所で貯湯タンク１１内の水温を検出する。本実施の形態では、貯湯温度センサ１３ｇは、貯湯タンク１１の上部の水温を検出する。貯湯温度センサ１３ｈは、貯湯タンク１１の中間部の水温を検出する。貯湯温度センサ１３ｉは、貯湯タンク１１の中間部であって貯湯温度センサ１３ｈよりも低い位置の水温を検出する。貯湯温度センサ１３ｊは、貯湯タンク１１の下部の水温を検出する。これらの貯湯温度センサ１３ｇ，１３ｈ，１３ｉ，１３ｊにより貯湯タンク１１内の鉛直方向の貯湯温度分布を検出できる。より高精細な分解能で貯湯温度分布を検出するために、図示よりも多い数の貯湯温度センサを設けるようにしてもよい。 The hot water storage unit 200 is provided with a plurality of hot water storage temperature sensors 13g, 13h, 13i and 13j. The stored hot water temperature sensors 13g, 13h, 13i, and 13j are installed in the hot water storage tank 11 at different height positions, and detect the water temperature in the hot water storage tank 11 at each installation location. In the present embodiment, hot water temperature sensor 13g detects the temperature of water in the upper portion of hot water tank 11 . A hot water temperature sensor 13 h detects the water temperature in the middle portion of the hot water tank 11 . The stored hot water temperature sensor 13i detects the water temperature at a position in the middle of the hot water storage tank 11 that is lower than the stored hot water temperature sensor 13h. A hot water temperature sensor 13j detects the temperature of the water in the lower part of the hot water tank 11 . The stored hot water temperature distribution in the vertical direction in the hot water storage tank 11 can be detected by these stored hot water temperature sensors 13g, 13h, 13i, and 13j. In order to detect the stored hot water temperature distribution with higher resolution, more stored hot water temperature sensors than shown may be provided.

本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプユニット１００に搭載された制御装置１４と、貯湯ユニット２００に搭載された制御装置５０とを備えている。制御装置１４及び制御装置５０のそれぞれは、マイクロコンピュータ等を備えている。制御装置１４と制御装置５０とは、双方向に通信可能に接続されている。本実施の形態では、制御装置１４と制御装置５０とが連携してヒートポンプ給湯機の動作を制御する。 The heat pump water heater of the present embodiment includes control device 14 mounted on heat pump unit 100 and control device 50 mounted on hot water storage unit 200 . Each of the control device 14 and the control device 50 includes a microcomputer or the like. The control device 14 and the control device 50 are connected so as to be able to communicate bidirectionally. In the present embodiment, control device 14 and control device 50 cooperate to control the operation of the heat pump water heater.

本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、沸上げ運転を実施できる。沸上げ運転は、貯湯回路２０１を用いて、貯湯タンク１１の下部から取り出された水をヒートポンプユニット１００により加熱し、加熱水を貯湯タンク１１の上部に流入させる運転である。制御装置１４及び制御装置５０は、沸上げ運転を制御する制御手段に相当している。 The heat pump water heater of the present embodiment can perform boiling operation. The boiling operation is an operation in which the water taken out from the lower part of the hot water storage tank 11 is heated by the heat pump unit 100 using the hot water storage circuit 201 and the heated water flows into the upper part of the hot water storage tank 11 . The control device 14 and the control device 50 correspond to control means for controlling the boiling operation.

以下では、説明の便宜上、制御装置１４及び制御装置５０を総称して単に「制御装置５０」と呼ぶ。すなわち、以下の説明では、制御装置５０が処理を実行するものとして記載するが、いずれの処理についても、制御装置１４が単独で実行してもよいし、制御装置５０が単独で実行してもよいし、制御装置１４と制御装置５０とが連携して実行してもよい。また、制御装置１４及び制御装置５０に代えて例えばリモコン５１が処理を実行してもよい。その場合にはリモコン５１が制御手段に相当する。また、本開示におけるヒートポンプ給湯機の制御手段は、本実施の形態のように複数の制御装置が連携する構成に限らず、単一の制御装置によって構成されるものでもよい。 Hereinafter, for convenience of explanation, the control device 14 and the control device 50 are collectively referred to simply as the "control device 50". That is, in the following description, it is assumed that the control device 50 executes the processing, but any processing may be executed by the control device 14 alone, or may be executed by the control device 50 alone. Alternatively, the control device 14 and the control device 50 may work together. Further, instead of the control device 14 and the control device 50, for example, the remote controller 51 may execute the processing. In that case, the remote control 51 corresponds to the control means. Further, the control means of the heat pump water heater in the present disclosure is not limited to the configuration in which a plurality of control devices cooperate as in the present embodiment, and may be configured by a single control device.

制御装置５０と、リモコン５１との間は、有線通信または無線通信により、双方向に通信可能である。制御装置５０とリモコン５１とがネットワークを介して通信可能でもよい。リモコン５１は、ユーザインターフェースの例である。リモコン５１は、情報を表示する表示部５１ａと、使用者が操作する操作部５１ｂとを有する。リモコン５１は表示部５１ａ及び操作部５１ｂの両方の機能を有するタッチスクリーンを備えてもよい。使用者等の人間は、リモコン５１を操作することで、ヒートポンプ給湯機を遠隔操作したり、各種の設定などを行ったりすることが可能である。表示部５１ａは、使用者等の人間に情報を報知する報知手段としての機能を有する。本実施の形態におけるリモコン５１は、表示部５１ａを報知手段として備えるが、変形例として、例えば音声案内装置のような他の報知手段を備えてもよい。リモコン５１は、例えば台所、リビング、浴室などの壁に設置されたものでもよい。または、例えばスマートフォンのような携帯情報端末がリモコン５１のようなユーザインターフェースとしての機能を有するように構成してもよい。複数のリモコン５１が制御装置５０に対して通信可能でもよい。 Two-way communication is possible between the control device 50 and the remote controller 51 by wired communication or wireless communication. Control device 50 and remote controller 51 may be able to communicate via a network. A remote control 51 is an example of a user interface. The remote controller 51 has a display section 51a that displays information and an operation section 51b that is operated by a user. The remote controller 51 may include a touch screen that functions as both the display section 51a and the operation section 51b. By operating the remote controller 51, a person such as a user can remotely control the heat pump water heater and perform various settings. The display unit 51a has a function as notification means for notifying information to a person such as a user. The remote controller 51 in the present embodiment includes the display unit 51a as notification means, but as a modification, it may be provided with other notification means such as a voice guidance device. The remote controller 51 may be installed, for example, on the wall of the kitchen, living room, bathroom, or the like. Alternatively, for example, a mobile information terminal such as a smartphone may be configured to have a function as a user interface such as the remote controller 51 . A plurality of remote controllers 51 may be capable of communicating with the control device 50 .

制御装置５０には、ヒートポンプ給湯機が備える各種のセンサの出力と、リモコン５１に対する使用者の操作内容の情報などが入力される。制御装置５０は、これらの入力情報に基づいてヒートポンプユニット１００及び貯湯ユニット２００の動作をそれぞれ制御する。例えば、制御装置５０は、圧縮機１、循環ポンプ６ａ、及び追焚き用ポンプ６ｂの運転状態と、膨張弁３の開度と、切替弁７、切替弁８、切替弁９、及び混合弁１０の流路方向あるいは切り替え位置等を制御する。また、制御装置５０は、沸上げ運転中に、沸上げ温度の制御と、冷媒回路１０１の加熱能力の制御とを実行する。 The control device 50 receives outputs from various sensors included in the heat pump water heater, information on user's operation of the remote control 51, and the like. The control device 50 controls the operations of the heat pump unit 100 and the hot water storage unit 200 based on these pieces of input information. For example, the control device 50 controls the operating states of the compressor 1, the circulation pump 6a, and the reheating pump 6b, the opening degree of the expansion valve 3, the switching valve 7, the switching valve 8, the switching valve 9, and the mixing valve 10. It controls the direction of the flow path or the switching position. Further, the control device 50 controls the boiling temperature and the heating capacity of the refrigerant circuit 101 during the boiling operation.

本実施の形態のシステムでは、ヒートポンプ給湯機を有する家庭に、ＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）コントローラ３０と、太陽光発電装置３２と、パワーコンディショナ３３と、分電盤３４と、電力メータ３５とが設けられている。太陽光発電装置３２は、太陽光を受けて発電する太陽電池等を備える。太陽光発電装置３２は、再生可能エネルギーを利用する発電装置の例である。 In the system of the present embodiment, a home having a heat pump water heater includes a HEMS (Home Energy Management System) controller 30, a solar power generation device 32, a power conditioner 33, a distribution board 34, and a power meter 35. is provided. The solar power generation device 32 includes a solar cell or the like that receives sunlight and generates power. The solar power generation device 32 is an example of a power generation device that uses renewable energy.

ＨＥＭＳコントローラ３０は、パワーコンディショナ３３と、制御装置５０と、ヒートポンプ給湯機以外の家電機器と、インターネット４１とに対して通信可能に接続されている。ＨＥＭＳコントローラ３０は、ヒートポンプ給湯機を含む各種の家電機器及び太陽光発電装置３２の制御に必要な情報を取得及び管理する。 The HEMS controller 30 is communicably connected to the power conditioner 33 , the control device 50 , household appliances other than the heat pump water heater, and the Internet 41 . The HEMS controller 30 acquires and manages information necessary for controlling various home appliances including the heat pump water heater and the solar power generation device 32 .

太陽光発電装置３２により発電された電力は、パワーコンディショナ３３に送電される。パワーコンディショナ３３は、外部電源である電力会社３６の電力系統から分電盤３４を介して電力供給を受ける機能である買電機能と、太陽光発電装置３２によって発電された電力を受ける機能とを有する。パワーコンディショナ３３は、太陽光発電装置３２で発電された直流電力を交流電力に変換する。パワーコンディショナ３３は、太陽光発電装置３２で発電された電力を分電盤３４を介して家庭へ送る機能と、太陽光発電装置３２で発電された電力を分電盤３４を介して電力会社３６の電力系統へ逆潮流させる売電機能とを有する。 Electric power generated by the photovoltaic power generation device 32 is transmitted to the power conditioner 33 . The power conditioner 33 has a power purchase function, which is a function of receiving power supply from the power system of the electric power company 36, which is an external power supply, via the distribution board 34, and a function of receiving power generated by the solar power generation device 32. have The power conditioner 33 converts the DC power generated by the solar power generation device 32 into AC power. The power conditioner 33 has a function of sending the power generated by the solar power generation device 32 to the home via the distribution board 34, and transmitting the power generated by the solar power generation device 32 to the electric power company via the distribution board 34. It also has a power selling function that causes reverse power flow to the 36 electric power system.

夜間時間帯に電力会社３６から供給される商用電力である深夜電力の単価は、昼間時間帯に電力会社３６から供給される商用電力の単価よりも安い。夜間時間帯のように太陽光発電装置３２が発電していない非発電時には、ヒートポンプ給湯機は、電力会社３６から分電盤３４を介して供給される商用電力を用いて沸上げ運転を実施可能である。そのようにして夜間時間帯に実施される沸上げ運転を以下「夜間沸上げ運転」と称する。 The unit price of late-night power, which is commercial power supplied from the electric power company 36 in the nighttime period, is lower than the unit price of commercial power supplied from the electric power company 36 in the daytime period. When the photovoltaic power generation device 32 does not generate power, such as during night hours, the heat pump water heater can perform boiling operation using commercial power supplied from the power company 36 via the distribution board 34. is. The boiling operation carried out in this way during the night time zone is hereinafter referred to as "nighttime boiling operation".

例えば、太陽光発電装置３２で発電された電力が家庭の消費電力を上回った場合、その余った電力は、電力会社３６へ売電することができる。電力会社３６の電力系統へ過大な電力が逆潮流すると、電力系統の周波数あるいは電圧が変動してしまう。これを防止するため、電力会社３６は、売電を一時的に抑制または停止する出力抑制を指示することがある。例えば、電力会社３６において、当日の天気予報に基づいて、出力抑制が必要であると判断した場合に、電力会社３６は、当日の朝にＨＥＭＳコントローラ３０に対してインターネット４１を通じて出力抑制指令を送り、ＨＥＭＳコントローラ３０が出力抑制指令を受信する。出力抑制指令を受けた場合には、ＨＥＭＳコントローラ３０は、電力会社３６への売電を停止するか売電する電力の値を制限する。 For example, when the power generated by the photovoltaic power generation device 32 exceeds the household power consumption, the surplus power can be sold to the power company 36 . When excessive power flows backward to the power system of the electric power company 36, the frequency or voltage of the power system fluctuates. In order to prevent this, the electric power company 36 may instruct output suppression to temporarily suppress or stop selling power. For example, when the electric power company 36 determines that output suppression is necessary based on the weather forecast for the day, the electric power company 36 sends an output suppression command to the HEMS controller 30 via the Internet 41 in the morning of the day. , the HEMS controller 30 receives the output suppression command. When receiving the output suppression command, the HEMS controller 30 stops selling power to the electric power company 36 or limits the value of the power to be sold.

本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、太陽光発電装置３２で生成された電力の余剰電力を用いた沸上げ運転である余剰沸上げ運転を実施可能である。余剰電力は、太陽光発電装置３２で生成された電力のうち、ヒートポンプ給湯機が消費することが許容される電力である。本実施の形態では、時々刻々の太陽光発電装置３２の発電電力を電力メータ３５が検出する。ＨＥＭＳコントローラ３０は、その検出された太陽光発電装置３２の発電電力に基づいて、余剰電力の値を計算できる。制御装置５０は、余剰電力の値の情報をＨＥＭＳコントローラ３０から受信し、その受信した情報に応じて、余剰沸上げ運転の可否を判断する。これにより、余剰沸上げ運転の可否を適切に判断できる。 The heat pump water heater of the present embodiment can carry out the surplus boiling operation, which is the boiling operation using the surplus electric power generated by the photovoltaic power generation device 32 . The surplus power is power that is allowed to be consumed by the heat pump water heater among the power generated by the photovoltaic power generation device 32 . In this embodiment, the power meter 35 detects the power generated by the photovoltaic power generation device 32 every moment. The HEMS controller 30 can calculate the surplus power value based on the detected power generated by the photovoltaic power generation device 32 . The control device 50 receives information on the value of the surplus electric power from the HEMS controller 30, and determines whether or not to perform the surplus boiling operation based on the received information. Accordingly, it is possible to appropriately determine whether or not the excessive boiling operation is possible.

ＨＥＭＳコントローラ３０は、例えば、太陽光発電装置３２の発電電力の値と、ヒートポンプ給湯機以外の家電機器の消費電力の値と、電力会社３６の電力系統へ逆潮流させる売電電力の値とを用いて、余剰電力の値を計算することができる。 The HEMS controller 30 stores, for example, the value of the power generated by the photovoltaic power generation device 32, the value of the power consumption of home appliances other than the heat pump water heater, and the value of the sold power that reversely flows to the power system of the power company 36. can be used to calculate the value of the surplus power.

なお、図示の例に代えて、簡易的なシステムとして、ＨＥＭＳコントローラ３０及び電力メータ３５が存在しないシステム、あるいはＨＥＭＳコントローラ３０及び電力メータ３５が制御装置５０に接続されていないシステムとしてもよい。そのような簡易的なシステムの場合には、以下のようにしてもよい。制御装置５０は、太陽光発電装置３２の所在地域の天気予報情報をインターネット４１を通じて受信し、その受信した天気予報情報に応じて余剰電力の値を予測し、その予測結果に応じて余剰沸上げ運転の可否を判断する。これにより、制御装置５０が余剰電力の値を外部機器から受信できない簡易的なシステムにおいても、余剰沸上げ運転の可否を適切に判断できる。制御装置５０は、例えば次のようにして、天気予報情報から日射量と時刻との関係を予測し、その関係に基づいて時刻ごとの余剰電力の値を予測してもよい。制御装置５０は、各時刻に対応した天気予報から、現時点以降の太陽光発電装置３２の発電電力を予測する。例として、午前７時の時点における天気予報として快晴であり、日射量予測として、午前９時台に２００Ｗ／ｍ２、午前１０時台に４００Ｗ／ｍ２、午前１１時台に８００Ｗ／ｍ２であり、太陽光発電装置３２の定格容量が３ｋＷである場合に、制御装置５０は、発電効率を８０％と設定することにより、午前９時台の予測発電電力が０．４８ｋＷ、午前１０時台の予測発電電力が０．９６ｋＷ、午前１１時台の予測発電電力が１．９２ｋＷ、のように予測する。ここで、発電効率は天気予報が快晴などのように雲量が少ないほど高く設定し、曇りまたは雨などのように雲量が多いほど低く設定する。制御装置５０は、上記予測発電電力から、その時刻に対応するヒートポンプ給湯機以外の家庭の消費電力を減算することにより、余剰電力の値を推定する。ヒートポンプ給湯機以外の家庭の消費電力の値として、制御装置５０は、使用者がリモコン５１に入力した値を用いてもよい。 Instead of the illustrated example, a system without the HEMS controller 30 and the power meter 35 or a system in which the HEMS controller 30 and the power meter 35 are not connected to the control device 50 may be used as a simple system. In the case of such a simple system, the following may be done. The control device 50 receives weather forecast information for the area where the photovoltaic power generation device 32 is located via the Internet 41, predicts the value of the surplus power according to the received weather forecast information, and determines surplus boiling according to the prediction result. Judging whether to drive or not. As a result, even in a simple system in which the control device 50 cannot receive the value of the surplus power from an external device, it is possible to appropriately determine whether the surplus boiling operation is possible. For example, the control device 50 may predict the relationship between the amount of solar radiation and the time from the weather forecast information, and predict the value of the surplus power for each time based on the relationship. The control device 50 predicts the power generated by the photovoltaic power generation device 32 after the current time based on the weather forecast corresponding to each time. As an example, the weather forecast at 7:00 am is clear, and the amount of solar radiation is predicted to be 200 W/m 2 at 9:00 am, 400 W/m 2 at 10:00 am, and 800 W/m 2 at 11:00 am. When the rated capacity of the photovoltaic power generation device 32 is 3 kW, the control device 50 sets the power generation efficiency to 80%, so that the predicted power generation between 9:00 am and 10:00 am is 0.48 kW. Predicted generated power of 0.96 kW at 11:00 AM is predicted to be 1.92 kW. Here, the power generation efficiency is set higher as the weather forecast indicates clear skies and a smaller amount of clouds, and is set lower as the amount of clouds increases such as cloudy weather or rain. The control device 50 estimates the value of the surplus power by subtracting the household power consumption other than the heat pump water heater corresponding to that time from the predicted generated power. The control device 50 may use a value input to the remote control 51 by the user as the household power consumption value other than the heat pump water heater.

ＨＥＭＳコントローラ３０が制御装置５０に接続されているシステムにおいては、以下のようにしてもよい。出力抑制指令がある場合には出力抑制指令がない場合に比べて余剰電力が多くなる。このため、ヒートポンプ給湯機は、出力抑制指令がある場合には出力抑制指令がない場合に比べて余剰沸上げ運転による沸上げ量を多くしてもよい。余剰沸上げ運転による沸上げ量が多いほど、夜間沸上げ運転で生成することが必要な沸上げ量が少なくなる。このため、制御装置５０は、余剰沸上げ運転による沸上げ量が多いほど夜間沸上げ運転による沸上げ量を少なくしてもよい。 In a system in which the HEMS controller 30 is connected to the control device 50, the following may be done. When there is an output suppression command, surplus power is greater than when there is no output suppression command. Therefore, the heat pump water heater may increase the amount of water heated by the excessive boiling operation when there is an output suppression command compared to when there is no output suppression command. As the amount of boiling generated by the surplus boiling operation increases, the amount of boiling required to be generated in the nighttime boiling operation decreases. Therefore, the control device 50 may reduce the amount of boiling by the nighttime boiling operation as the amount of boiling by the excessive boiling operation increases.

本実施の形態における制御装置５０は、給湯に使用された熱量（以下、「給湯使用熱量」と称する）を算出する給湯熱量算出手段５２を備える。給湯熱量算出手段５２は、給水温度センサ１３ｋが検出する給水温度と、給湯温度センサ１３ｌが検出する給湯温度と、ふろ給湯温度センサ１３ｍが検出する給湯温度と、給湯流量センサ１７ａが検出する給湯流量と、ふろ給湯流量センサ１７ｂが検出する給湯流量とに基づいて、給湯使用熱量を算出する。給水温度センサ１３ｋが検出する給水温度とは、水源から給水端へ供給された低温水の温度である。給湯温度センサ１３ｌが検出する給湯温度とは、給湯混合部１５から浴槽以外の給湯端へ供給された湯の温度である。ふろ給湯温度センサ１３ｍが検出する給湯温度とは、給湯混合部１５から浴槽へ供給された湯の温度である。給湯流量センサ１７ａが検出する給湯流量とは、給湯混合部１５から上記給湯端へ供給された湯の流量である。ふろ給湯流量センサ１７ｂが検出する給湯流量とは、給湯混合部１５から浴槽へ供給された湯の流量である。 Control device 50 in the present embodiment includes hot water supply heat amount calculation means 52 for calculating the heat amount used for hot water supply (hereinafter referred to as "heat amount used for hot water supply"). The hot water supply heat amount calculation means 52 calculates the water supply temperature detected by the water supply temperature sensor 13k, the hot water supply temperature detected by the hot water supply temperature sensor 13l, the hot water supply temperature detected by the bath hot water supply temperature sensor 13m, and the hot water supply flow rate detected by the hot water supply flow rate sensor 17a. and the hot water supply flow rate detected by the bath hot water supply flow rate sensor 17b, the amount of heat used for hot water supply is calculated. The water supply temperature detected by the water supply temperature sensor 13k is the temperature of the low-temperature water supplied from the water source to the water supply end. The hot water supply temperature detected by the hot water supply temperature sensor 13l is the temperature of the hot water supplied from the hot water supply mixer 15 to the hot water supply end other than the bathtub. The hot water supply temperature detected by bath hot water supply temperature sensor 13m is the temperature of the hot water supplied from hot water supply mixing unit 15 to the bathtub. The hot water supply flow rate detected by the hot water supply flow rate sensor 17a is the flow rate of hot water supplied from the hot water supply mixer 15 to the hot water supply end. The hot water supply flow rate detected by the bath hot water supply flow rate sensor 17b is the flow rate of hot water supplied from the hot water supply mixing unit 15 to the bathtub.

制御装置５０は、過去所定期間（例えば過去２週間）に給湯熱量算出手段５２により算出された給湯使用熱量に関するデータを記憶することにより、給湯使用熱量を学習する機能を有している。例えば、制御装置５０は、過去所定期間の給湯使用熱量を統計的に処理することにより、給湯使用熱量を学習する。また、制御装置５０は、一日のうちの時間毎に給湯使用熱量を学習してもよい。 The control device 50 has a function of learning the amount of heat used for hot water supply by storing data related to the amount of heat used for hot water supply calculated by the hot water supply heat amount calculating means 52 for a predetermined period in the past (for example, the past two weeks). For example, the control device 50 learns the amount of heat used for hot water supply by statistically processing the amount of heat used for hot water supply during a predetermined period in the past. Further, control device 50 may learn the amount of heat used for hot water supply for each hour of the day.

次に、図２を参照しつつ、ヒートポンプ給湯機の沸上げ運転の動作について説明する。図２は、実施の形態１によるヒートポンプ給湯機における沸上げ運転のときの水及び冷媒の流れを示す図である。図２に示すように、沸上げ運転では、冷媒回路１０１及び貯湯回路２０１を作動させることにより、貯湯タンク１１の取水口１１ｆから流出させた水を冷媒回路１０１により加熱し、水冷媒熱交換器２の流出口から流出する高温の加熱水を高温水流出入口１１ｂから貯湯タンク１１内に流入させる。 Next, referring to FIG. 2, the operation of the heating operation of the heat pump water heater will be described. FIG. 2 is a diagram showing the flow of water and refrigerant during boiling operation in the heat pump water heater according to Embodiment 1. FIG. As shown in FIG. 2, in the boiling operation, the refrigerant circuit 101 and the hot water storage circuit 201 are operated to heat the water flowing out from the water intake 11f of the hot water storage tank 11 by the refrigerant circuit 101, and the water-refrigerant heat exchanger heats the water. The high-temperature heated water flowing out of the outflow port 2 is caused to flow into the hot water storage tank 11 through the high-temperature water outflow port 11b.

沸上げ運転について、さらに以下に説明する。冷媒回路１０１では、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒が水冷媒熱交換器２を流通する水に放熱しながら温度低下する。このとき、高圧側冷媒圧力が臨界圧以下であれば、冷媒は液化しながら放熱する。また、水冷媒熱交換器２から流出した高圧低温の冷媒は、膨張弁３を通過することにより低圧気液二相の状態に減圧される。そして、この冷媒は、空気熱交換器４内を流通しつつ外気から吸熱することにより、蒸発してガス化される。空気熱交換器４から流出した低圧冷媒は、圧縮機１に吸い込まれて循環するので、この循環により冷凍サイクルすなわちヒートポンプサイクルが形成される。 The boiling operation is further described below. In the refrigerant circuit 101 , the temperature of the high-temperature, high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 1 is lowered while radiating heat to the water flowing through the water-refrigerant heat exchanger 2 . At this time, if the pressure of the high-pressure side refrigerant is equal to or less than the critical pressure, the refrigerant releases heat while being liquefied. The high-pressure, low-temperature refrigerant flowing out of the water-refrigerant heat exchanger 2 is decompressed into a low-pressure gas-liquid two-phase state by passing through the expansion valve 3 . Then, this refrigerant evaporates and becomes gas by absorbing heat from the outside air while circulating inside the air heat exchanger 4 . The low-pressure refrigerant flowing out of the air heat exchanger 4 is sucked into the compressor 1 and circulated. This circulation forms a refrigeration cycle, that is, a heat pump cycle.

また、切替弁７により配管１６ａと配管１６ｂとが相互に接続され、切替弁８により配管１６ｂと配管１６ｎとが相互に接続され、切替弁９により配管１６ｈと配管１６ｊとが相互に接続される。これにより、貯湯回路２０１が形成される。そして、循環ポンプ６ａが作動すると、貯湯タンク１１内の水は、取水口１１ｆから配管１６ｈ，１６ｊ，１６ｋを通って水冷媒熱交換器２に導入される。そして、この水は、水冷媒熱交換器２内でガス冷媒により加熱され、加熱水となって水冷媒熱交換器２から流出する。この加熱水は、配管１６ａ，１６ｂ，１６ｎ，１６ｑを通過して高温水流出入口１１ｂから貯湯タンク１１内に流入する。このように、沸上げ運転が実行されると、貯湯タンク１１の上部が高温水となり下部が低温水となる温度分布状態を維持しつつ、貯湯される。 A switching valve 7 connects the pipes 16a and 16b to each other, a switching valve 8 connects the pipes 16b and 16n to each other, and a switching valve 9 connects the pipes 16h and 16j to each other. . Thus, the hot water storage circuit 201 is formed. When the circulation pump 6a operates, the water in the hot water storage tank 11 is introduced into the water-refrigerant heat exchanger 2 from the water intake 11f through the pipes 16h, 16j, and 16k. This water is heated by the gas refrigerant in the water-refrigerant heat exchanger 2 and flows out of the water-refrigerant heat exchanger 2 as heated water. This heated water passes through the pipes 16a, 16b, 16n, and 16q and flows into the hot water storage tank 11 from the high-temperature water inlet/outlet 11b. In this manner, when the boiling operation is performed, hot water is stored while maintaining the temperature distribution state in which the upper portion of the hot water storage tank 11 is high temperature water and the lower portion is low temperature water.

次に、沸上げ運転時に制御装置５０が実行する加熱水の温度制御及び冷媒回路１０１の加熱能力制御について説明する。まず、温度制御とは、沸上げ温度センサ１３ｂにより検出される沸上げ温度が所定の目標沸上げ温度に等しくなるように、循環ポンプ６ａの回転速度をフィードバック制御するものである。このフィードバック制御は、例えば、一定の時間間隔で周期的に実行される。沸上げ運転では、目標沸上げ温度を所定の貯湯目標温度に設定した状態で貯湯を実行する。すなわち、目標沸上げ温度は、貯湯目標温度に等しい。例えば、制御装置５０は、貯湯タンク１１の容量との関係において、目標蓄熱量を貯湯タンク１１に蓄えることができるように貯湯目標温度すなわち目標沸上げ温度を設定する。目標蓄熱量は、例えば、リモコン５１の操作内容等に基づいて設定されるか、または過去の給湯使用量などに基づいて算出される。また、制御装置５０は、貯湯目標温度すなわち目標沸上げ温度が、予め定められた範囲内（例えば、６５～９０℃）に収まるように設定する。 Next, the temperature control of the heating water and the heating capacity control of the refrigerant circuit 101 executed by the controller 50 during the boiling operation will be described. First, the temperature control is feedback control of the rotation speed of the circulation pump 6a so that the boiling temperature detected by the boiling temperature sensor 13b becomes equal to a predetermined target boiling temperature. This feedback control is periodically executed at regular time intervals, for example. In the boiling operation, hot water is stored while the target boiling temperature is set to a predetermined hot water storage target temperature. That is, the target boiling temperature is equal to the stored hot water target temperature. For example, the control device 50 sets the hot water storage target temperature, ie, the target boiling temperature, so that the target heat storage amount can be stored in the hot water storage tank 11 in relation to the capacity of the hot water storage tank 11 . The target heat storage amount is set, for example, based on the operation content of the remote control 51, or calculated based on the past hot water supply usage amount. Further, the controller 50 sets the target hot water storage temperature, ie, the target boiling temperature, within a predetermined range (eg, 65 to 90° C.).

上記温度制御では、水冷媒熱交換器２に出入りする加熱水の流量を制御するだけなので、温度制御により実現される沸上げ温度の最高値は、冷媒回路１０１の加熱能力に依存している。したがって、冷媒回路１０１には、目標沸上げ温度が設定範囲内の最大値（上記例では、９０℃）に設定された場合でも、これを実現できるだけの加熱能力が要求される。このため、加熱能力制御では、例えば、貯湯タンク１１内の残湯量すなわち残熱量、外気温度、給水温度等に基づいて上記要求を満たす加熱能力の目標値（目標加熱能力）を設定し、冷媒回路１０１の実際の加熱能力が目標加熱能力に等しくなるように、圧縮機１の回転速度等を制御する。このように加熱能力を制御すれば、目標沸上げ温度の設定及び外部条件がどのように変化した場合でも、要求される沸上げ温度を安定的に確保することができる。加熱能力制御は、例えば、一定の時間間隔で周期的に実行される。また、圧縮機１の回転速度には、耐久性の観点から上限回転速度及び下限回転速度が設けられている。 Since the temperature control only controls the flow rate of the heated water flowing in and out of the water-refrigerant heat exchanger 2 , the maximum boiling temperature achieved by temperature control depends on the heating capacity of the refrigerant circuit 101 . Therefore, the refrigerant circuit 101 is required to have a heating capacity sufficient to realize the target boiling temperature even if it is set to the maximum value within the set range (90° C. in the above example). For this reason, in the heating capacity control, for example, a target value (target heating capacity) of the heating capacity that satisfies the above requirements is set based on the amount of residual hot water in the hot water storage tank 11, that is, the amount of residual heat, the temperature of the outside air, the temperature of the water supply, and the like. The rotational speed of the compressor 1 and the like are controlled so that the actual heating capacity of the compressor 101 becomes equal to the target heating capacity. By controlling the heating capacity in this way, the required boiling temperature can be stably secured regardless of how the setting of the target boiling temperature and the external conditions change. Heating capacity control is performed, for example, periodically at regular time intervals. Further, the rotation speed of the compressor 1 is provided with an upper limit rotation speed and a lower limit rotation speed from the viewpoint of durability.

また、本開示では、ヒートポンプユニット１００として、例えば冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプユニットだけでなく、臨界圧力以下で作動するヒートポンプユニットを用いてもよい。この場合、冷媒としてはフロンガス、アンモニア等を用いてもよい。 Further, in the present disclosure, as the heat pump unit 100, for example, not only a supercritical heat pump unit in which the refrigerant pressure is equal to or higher than the critical pressure, but also a heat pump unit that operates at a pressure equal to or lower than the critical pressure may be used. In this case, Freon gas, ammonia, or the like may be used as the refrigerant.

ヒートポンプ入水温度が高いと冷媒回路１０１の高圧側の圧力が高くなり過ぎる可能性がある。そのような事態を予防するため、ヒートポンプ入水温度が沸上げ入水上限温度以上のときには、制御装置５０は、沸上げ運転を禁止する。沸上げ入水上限温度は、冷媒回路１０１の高圧側の圧力が高くなり過ぎることを予防するための基準温度である。本実施の形態では、例として、沸上げ入水上限温度が５０℃であるものとする。沸上げ運転の最中にヒートポンプ入水温度が沸上げ入水上限温度に達すると、制御装置５０は、沸上げ運転を終了する。これにより、冷媒回路１０１の高圧側の圧力が高くなり過ぎることを確実に予防できる。 If the heat pump inlet water temperature is high, the pressure on the high pressure side of the refrigerant circuit 101 may become too high. In order to prevent such a situation, the controller 50 prohibits the boiling operation when the heat pump inlet water temperature is equal to or higher than the boiling inlet water upper limit temperature. The boiling inlet water upper limit temperature is a reference temperature for preventing the pressure on the high pressure side of the refrigerant circuit 101 from becoming too high. In the present embodiment, as an example, it is assumed that the upper limit temperature of boiling water is 50°C. When the heat pump inlet water temperature reaches the boiling inlet water upper limit temperature during the boiling operation, the control device 50 ends the boiling operation. This reliably prevents the pressure on the high pressure side of the refrigerant circuit 101 from becoming too high.

太陽光発電装置３２による発電量を有効利用し、電力会社３６から買電する電力消費をできる限り抑制するためには、余剰沸上げ運転において貯湯タンク１１に蓄熱する量をなるべく多くすることが重要である。図３は、余剰沸上げ運転の開始前と終了後の貯湯タンク１１内の貯湯温度分布の例を示す図である。図３の例では、以下のようになる。余剰沸上げ運転の開始前の貯湯温度分布を示す左のグラフにおいて、貯湯タンク１１の下部から中間部にかけて例えば１０℃程度の低温水層ＴＬがあり、貯湯タンク１１の上部に例えば９０℃程度の高温水層ＴＨがあり、それらの間に温度境界層ＴＢがある。この状態から余剰沸上げ運転が実施されると、低温水層ＴＬの水がすべてヒートポンプユニット１００に送られて加熱される。その後、温度境界層ＴＢの水がさらにヒートポンプユニット１００に送られている最中に、ヒートポンプ入水温度が沸上げ入水上限温度である５０℃に達すると、制御装置５０が余剰沸上げ運転を終了する。余剰沸上げ運転の終了後の貯湯温度分布を示す右のグラフにおいて、ハッチングＡを付した領域の面積は、余剰沸上げ運転により増加した蓄熱量に相当する。 In order to effectively utilize the amount of power generated by the photovoltaic power generation device 32 and suppress the consumption of power purchased from the power company 36 as much as possible, it is important to maximize the amount of heat stored in the hot water storage tank 11 during the surplus boiling operation. is. FIG. 3 is a diagram showing an example of hot water temperature distribution in the hot water storage tank 11 before and after the excessive boiling operation is started. In the example of FIG. 3, it is as follows. In the graph on the left showing the stored hot water temperature distribution before the start of the excessive boiling operation, there is a low-temperature water layer TL of about 10°C from the bottom to the middle of the hot water storage tank 11, and a temperature of about 90°C in the upper part of the hot water storage tank 11. There is a hot water layer TH and between them a thermal boundary layer TB. When the excess boiling operation is performed from this state, all the water in the low-temperature water layer TL is sent to the heat pump unit 100 and heated. After that, while the water in the temperature boundary layer TB is still being sent to the heat pump unit 100, when the temperature of water entering the heat pump reaches 50° C., which is the upper limit temperature of water entering the boiler, the controller 50 ends the excessive boiling operation. . In the graph on the right showing the stored hot water temperature distribution after the end of the excessive boiling operation, the area of the region with hatching A corresponds to the heat storage amount increased by the excessive boiling operation.

以下、低温水層ＴＬの温度及び高温水層ＴＨの温度は、図３に示す例と同じであるものとする。図４は、余剰沸上げ運転の開始前と終了後の貯湯タンク１１内の貯湯温度分布の他の例を示す図である。貯湯タンク１１内に中温水が多く溜まる場合がある。例えば、追焚き回路２０２を用いた追焚き運転が多く実施されたような場合である。図４に示す例は、余剰沸上げ運転の開始前に貯湯タンク１１内に中温水が多く溜まっている場合を示す。図４の例では、以下のようになる。余剰沸上げ運転の開始前の貯湯温度分布を示す左のグラフにおいて、貯湯タンク１１の下部に少量の低温水層ＴＬがあり、貯湯タンク１１の中間部に例えば５５℃程度の多量の中温水層ＴＭがあり、低温水層ＴＬと中温水層ＴＭとの間に第一温度境界層ＴＢ１があり、貯湯タンク１１の上部に少量の高温水層ＴＨがあり、中温水層ＴＭと高温水層ＴＨとの間に第二温度境界層ＴＢ２がある。この状態から余剰沸上げ運転が実施されると、低温水層ＴＬの水がすべてヒートポンプユニット１００に送られて加熱される。その後、第一温度境界層ＴＢ１の水がさらにヒートポンプユニット１００に送られている最中に、ヒートポンプ入水温度が沸上げ入水上限温度である５０℃に達すると、制御装置５０が余剰沸上げ運転を終了する。余剰沸上げ運転の終了後の貯湯温度分布を示す右のグラフにおいて、ハッチングＢを付した領域の面積は、余剰沸上げ運転により増加した蓄熱量に相当する。ハッチングＢを付した領域の面積は、ハッチングＣを付した領域の面積に等しい。 Hereinafter, it is assumed that the temperature of the low-temperature water layer TL and the temperature of the high-temperature water layer TH are the same as in the example shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing another example of the stored hot water temperature distribution in the hot water storage tank 11 before and after the excessive boiling operation is started. A large amount of intermediate hot water may accumulate in the hot water storage tank 11 . For example, this is the case where many reheating operations using the reheating circuit 202 are performed. The example shown in FIG. 4 shows a case where a large amount of medium-temperature water is accumulated in the hot water storage tank 11 before the start of the excessive boiling operation. In the example of FIG. 4, it is as follows. In the graph on the left showing the stored hot water temperature distribution before the start of the excessive boiling operation, there is a small low-temperature water layer TL in the lower part of the hot water storage tank 11, and a large amount of medium temperature water layer of about 55° C. in the middle part of the hot water storage tank 11. There is a first temperature boundary layer TB1 between the low-temperature water layer TL and the medium-temperature water layer TM, and there is a small amount of high-temperature water layer TH in the upper part of the hot water storage tank 11, the medium-temperature water layer TM and the high-temperature water layer TH. There is a second thermal boundary layer TB2 between When the excess boiling operation is performed from this state, all the water in the low-temperature water layer TL is sent to the heat pump unit 100 and heated. After that, while the water in the first temperature boundary layer TB1 is still being sent to the heat pump unit 100, when the temperature of water entering the heat pump reaches 50° C., which is the upper limit temperature of water entering for boiling, the control device 50 starts the excessive boiling operation. finish. In the graph on the right showing the stored hot water temperature distribution after the end of the excessive boiling operation, the area of the region with hatching B corresponds to the heat storage amount increased by the excessive boiling operation. The area of the hatched B area is equal to the area of the hatched C area.

このように、図４の例の余剰沸上げ運転により増加する蓄熱量は、図３の例の余剰沸上げ運転により増加する蓄熱量よりもずっと少ない。したがって、図４の例の場合には太陽光発電装置３２による発電量を有効利用できないという課題がある。この課題を解決するために、本実施の形態では、以下のようにしている。ヒートポンプ給湯機は、貯湯タンク１１内の少なくとも一部の領域の水温が変化するように貯湯タンク１１内の湯水を混合させる撹拌運転を実施可能である。制御装置５０は、余剰沸上げ運転を開始する前に、貯湯タンク１１の中間部の水温が低下するように撹拌運転を実施可能である。 Thus, the amount of heat storage increased by the excess boiling operation of the example of FIG. 4 is much less than the amount of heat storage increased by the excess boiling operation of the example of FIG. Therefore, in the case of the example of FIG. 4, there is a problem that the amount of power generated by the photovoltaic power generation device 32 cannot be effectively used. In order to solve this problem, the present embodiment is as follows. The heat pump water heater is capable of performing an agitation operation that mixes hot water in hot water storage tank 11 so that the water temperature in at least a part of area in hot water storage tank 11 changes. The control device 50 can perform the stirring operation so that the water temperature in the middle portion of the hot water storage tank 11 is lowered before the excessive boiling operation is started.

本実施の形態では、貯湯タンク１１の下部から取り出された水を貯湯タンク１１の中間部に流入させる一部撹拌運転を撹拌運転として実施可能である。本実施の形態では、例えば以下のようにして一部撹拌運転を実施できる。切替弁９のＩポートとＫポートとを連通させる。切替弁７のＢポートとＣポートとを連通させる。切替弁８のＥポートとＧポートとを連通させる。その状態で循環ポンプ６ａを動作させると、貯湯タンク１１の取水口１１ｆから取り出された水が、配管１６ｈ，１６ｊ，１６ｌ，１６ｂ，１６ｏを通って、追焚き戻し口１１ｃから貯湯タンク１１の中間部に流入する。このような流路を以下「撹拌流路」と称する。 In the present embodiment, the partial stirring operation in which the water taken out from the lower portion of hot water storage tank 11 flows into the middle portion of hot water storage tank 11 can be implemented as the stirring operation. In this embodiment, the partial stirring operation can be carried out, for example, as follows. The I port and K port of the switching valve 9 are communicated. The B port and C port of the switching valve 7 are communicated. The E port and G port of the switching valve 8 are communicated. When the circulation pump 6a is operated in this state, the water taken out from the water intake port 11f of the hot water storage tank 11 passes through the pipes 16h, 16j, 16l, 16b, and 16o and flows from the reheating return port 11c to the middle of the hot water storage tank 11. flow into the department. Such a channel is hereinafter referred to as a "stirring channel".

図５は、図４の例において余剰沸上げ運転を開始する前に一部撹拌運転を実施した場合の貯湯タンク１１内の貯湯温度分布の例を示す図である。図５の例では、以下のようになる。図５の上段のグラフに示す余剰沸上げ運転の開始前の貯湯温度分布は図４の例と同じである。この状態から一部撹拌運転が実施されると貯湯タンク１１の取水口１１ｆから取り出された水が撹拌流路を通って追焚き戻し口１１ｃから貯湯タンク１１の中間部に流入する。これにより、低温水層ＴＬの水が追焚き戻し口１１ｃから流入し、続いて第一温度境界層ＴＢ１の水が追焚き戻し口１１ｃから流入する。追焚き戻し口１１ｃから流入する水の温度は、中温水層ＴＭよりも低いので、密度差により追焚き戻し口１１ｃから下方へ流れる。その結果、中温水層ＴＭのうち、追焚き戻し口１１ｃ以下の高さの領域の水温が低下し、一律な温度になる。一部撹拌運転の前後において、追焚き戻し口１１ｃよりも高い位置の貯湯温度は変化しないので、貯湯タンク１１の上部の水温は変化しない。したがって、一部撹拌運転は、貯湯タンク１１の上部を除く一部の領域の水温を変化させる運転に相当する。 FIG. 5 is a diagram showing an example of the stored hot water temperature distribution in the hot water storage tank 11 when the partial stirring operation is performed before starting the excessive boiling operation in the example of FIG. In the example of FIG. 5, it is as follows. The stored hot water temperature distribution before the start of the excessive boiling operation shown in the upper graph of FIG. 5 is the same as the example of FIG. When the partial stirring operation is carried out from this state, the water taken out from the water intake port 11f of the hot water storage tank 11 flows through the stirring channel and flows into the middle portion of the hot water storage tank 11 from the reheating return port 11c. As a result, the water in the low-temperature water layer TL flows in from the reheating return port 11c, and then the water in the first temperature boundary layer TB1 flows in from the reheating return port 11c. Since the temperature of the water flowing in from the reheating return port 11c is lower than that of the intermediate water layer TM, it flows downward from the reheating return port 11c due to the density difference. As a result, the water temperature in the region of the medium temperature water layer TM whose height is equal to or lower than the reheating return port 11c decreases and becomes a uniform temperature. Before and after the partial stirring operation, the temperature of the hot water stored above the reheating return port 11c does not change, so the temperature of the water in the upper part of the hot water storage tank 11 does not change. Therefore, the partial stirring operation corresponds to an operation in which the water temperature of a part of the hot water storage tank 11 other than the upper portion is changed.

図５の中段のグラフは、一部撹拌運転の終了後の貯湯温度分布を示す。当該グラフが示すように、貯湯タンク１１の下部から追焚き戻し口１１ｃまでの高さの領域には、例えば４５℃程度の水温を有する撹拌層ＴＳが形成される。この状態から余剰沸上げ運転が実施されると、撹拌層ＴＳの水がすべてヒートポンプユニット１００に送られて加熱される。その後、ヒートポンプ入水温度が沸上げ入水上限温度である５０℃に達すると、制御装置５０が余剰沸上げ運転を終了する。余剰沸上げ運転の終了後の貯湯温度分布を示す下段のグラフにおいて、ハッチングＤを付した領域の面積は、余剰沸上げ運転により増加した蓄熱量に相当する。ハッチングＤを付した領域の面積は、ハッチングＣを付した領域の面積よりも大きい。すなわち、図５の例の余剰沸上げ運転により増加した蓄熱量は、図４の例よりも多くなる。 The middle graph in FIG. 5 shows the stored hot water temperature distribution after the partial stirring operation. As shown in the graph, a stirring layer TS having a water temperature of about 45° C., for example, is formed in a height region from the lower portion of the hot water storage tank 11 to the reheating return port 11c. When the excessive boiling operation is performed from this state, all the water in the stirring bed TS is sent to the heat pump unit 100 and heated. After that, when the heat pump inlet water temperature reaches 50° C., which is the boiling inlet water upper limit temperature, the control device 50 terminates the excessive boiling operation. In the lower graph showing the stored hot water temperature distribution after the end of the excessive boiling operation, the area of the region with hatching D corresponds to the heat storage amount increased by the excessive boiling operation. The area of the hatched D area is larger than the area of the hatched C area. That is, the heat storage amount increased by the excessive boiling operation in the example of FIG. 5 is greater than in the example of FIG.

このように、本実施の形態であれば、余剰沸上げ運転の開始前に貯湯タンク１１内に中温水が多く溜まっている場合でも、撹拌運転を実施してから余剰沸上げ運転を実施することにより、余剰沸上げ運転において貯湯タンク１１に蓄熱する量を多くすることが可能となる。それゆえ、太陽光発電装置３２による発電量をより有効利用できる。 As described above, according to the present embodiment, even when a large amount of medium-temperature water is accumulated in the hot water storage tank 11 before the start of the excessive boiling operation, the excessive boiling operation can be performed after the stirring operation is performed. Thus, it becomes possible to increase the amount of heat stored in the hot water storage tank 11 in the excessive boiling operation. Therefore, the amount of power generated by the photovoltaic power generation device 32 can be used more effectively.

図３の例のような場合には、撹拌運転を実施する必要性は低い。そこで、制御装置５０は、余剰沸上げ運転を開始する前の貯湯タンク１１の中間部の水温が沸上げ入水上限温度以上である場合に撹拌運転を実施し、そうでない場合には撹拌運転を実施しないようにしてもよい。例えば、制御装置５０は、余剰沸上げ運転を開始する前に、貯湯タンク１１の中間部に設けられた貯湯温度センサのうち、検出温度が沸上げ入水上限温度以上である貯湯温度センサの数が所定数以上の場合に撹拌運転を実施し、そうでない場合には撹拌運転を実施しないようにしてもよい。これにより、撹拌運転の必要性が低い場合に撹拌運転を省略することができる。 In cases such as the example of FIG. 3, the necessity of carrying out the stirring operation is low. Therefore, the control device 50 performs the stirring operation when the temperature of the water in the middle portion of the hot water storage tank 11 before starting the excessive boiling operation is equal to or higher than the upper limit temperature of the incoming water for boiling, and otherwise performs the stirring operation. You can choose not to. For example, before starting the excessive boiling operation, the control device 50 determines that the number of stored hot water temperature sensors whose detection temperature is equal to or higher than the upper limit temperature of incoming water for boiling among the stored hot water temperature sensors provided in the middle part of the hot water storage tank 11 is The stirring operation may be performed when the number is equal to or greater than a predetermined number, and the stirring operation may not be performed otherwise. Thereby, the stirring operation can be omitted when the necessity of the stirring operation is low.

前述したように、制御装置５０は、ＨＥＭＳコントローラ３０から余剰電力の値を受信するか、あるいは天気予報情報を用いて余剰電力の値を予測できる。太陽光発電装置３２による発電量は朝方から昼にかけて上昇するので、余剰電力の値も朝方から昼にかけて上昇することが普通である。余剰沸上げ運転の実施に必要な電力は、ヒートポンプユニット１００を動作させる電力と、循環ポンプ６ａを動作させる電力との合計である。これに対し、撹拌運転の実施に必要な電力は、循環ポンプ６ａの動作に必要な電力だけであるとみなせるので、余剰沸上げ運転の実施に必要な電力よりも小さい。このため、余剰電力の値が、余剰沸上げ運転の実施に必要な電力に達していない朝方の時間帯でも、撹拌運転を余剰電力により実施可能である。そこで、制御装置５０は、余剰電力の値が余剰沸上げ運転の実施に必要な電力を上回る前に撹拌運転を実施してもよい。そのようにして撹拌運転を実施した後、制御装置５０は、余剰電力の値が、余剰沸上げ運転の実施に必要な電力に達すると、余剰沸上げ運転を開始する。以上のようにすることで、朝方の時間帯の太陽光発電装置３２の発電電力をより有効に活用できる。 As described above, the controller 50 can receive the value of the power surplus from the HEMS controller 30 or use weather forecast information to predict the value of the power surplus. Since the amount of power generated by the photovoltaic power generation device 32 increases from morning to noon, the value of surplus power also generally increases from morning to noon. The electric power required for carrying out the surplus boiling operation is the sum of the electric power for operating the heat pump unit 100 and the electric power for operating the circulation pump 6a. On the other hand, the electric power required to carry out the stirring operation can be considered to be only the power required to operate the circulation pump 6a, and therefore is smaller than the electric power required to carry out the surplus boiling operation. Therefore, even in the early morning hours when the value of the surplus electric power has not reached the electric power required for carrying out the surplus boiling operation, the stirring operation can be carried out using the surplus electric power. Therefore, the control device 50 may perform the stirring operation before the value of the surplus power exceeds the power required for performing the surplus boiling operation. After carrying out the stirring operation in this way, the control device 50 starts the surplus boiling operation when the value of the surplus power reaches the power required for carrying out the surplus boiling operation. By doing so, the power generated by the photovoltaic power generation device 32 in the morning hours can be used more effectively.

本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、上述した一部撹拌運転に代えて全体撹拌運転を実施可能なものでもよいし、一部撹拌運転と全体撹拌運転のいずれかを選択して実施可能なものでもよい。例として、貯湯タンク１１の上部から取り出された湯を貯湯タンク１１の下部に流入させる全体撹拌運転について説明する。本実施の形態では、例えば以下のようにして全体撹拌運転を実施できる。切替弁９のＪポートとＫポートとを連通させる。切替弁７のＣポートとＤポートとを連通させる。その状態で循環ポンプ６ａを動作させると、貯湯タンク１１の上部の高温水取出し口１１ａから流出した高温の湯が、配管１６ｄ，１６ｅ，１６ｊ，１６ｌ，１６ｍを通って、低温水戻し口１１ｅから貯湯タンク１１の下部に流入する。このとき、追焚き熱交換器１２に浴槽水が循環していないので追焚き熱交換器１２で熱交換は行われない。低温水戻し口１１ｅから流入した高温の湯は密度が小さいので、浮力により貯湯タンク１１内で上昇する。その結果、貯湯タンク１１の下部に上昇流が発生し、貯湯タンク１１の下部の低温水が貯湯タンク１１の中間部へ上昇して混合することで、貯湯タンク１１の中間部の水温が低下する。このように、全体撹拌運転であれば、循環流による撹拌効果に加えて、浮力で上昇する上昇流による撹拌効果がさらに得られる。 The heat pump water heater of the present embodiment may be capable of performing the full stirring operation instead of the partial stirring operation described above, or may be capable of selecting and implementing either the partial stirring operation or the full stirring operation. It's okay. As an example, a general agitation operation in which hot water taken out from the upper portion of the hot water storage tank 11 is caused to flow into the lower portion of the hot water storage tank 11 will be described. In this embodiment, for example, the overall stirring operation can be carried out as follows. The J port and K port of the switching valve 9 are communicated. The C port and D port of the switching valve 7 are communicated. When the circulation pump 6a is operated in this state, the hot water flowing out from the hot water outlet 11a at the top of the hot water storage tank 11 passes through the pipes 16d, 16e, 16j, 16l, and 16m and returns to the low temperature water return port 11e. It flows into the lower part of the hot water storage tank 11 . At this time, since the bathtub water is not circulating in the reheating heat exchanger 12, heat exchange is not performed in the reheating heat exchanger 12. - 特許庁Since the high-temperature hot water flowing from the low-temperature water return port 11e has a low density, it rises in the hot water storage tank 11 due to buoyancy. As a result, an upward flow is generated in the lower part of the hot water storage tank 11, and the low-temperature water in the lower part of the hot water storage tank 11 rises to the middle part of the hot water storage tank 11 and mixes, so that the water temperature in the middle part of the hot water storage tank 11 decreases. . In this way, in the case of the overall stirring operation, in addition to the stirring effect of the circulating flow, the stirring effect of the ascending flow that rises due to the buoyancy can be further obtained.

制御装置５０は、貯湯タンク１１内の全体が均一な温度になるまで全体撹拌運転を実施してもよい。すなわち、制御装置５０は、全体撹拌運転の前に貯湯タンク１１内にあった全部の高温水を高温水取出し口１１ａから取り出して低温水戻し口１１ｅから貯湯タンク１１の下部に流入させてもよい。あるいは、制御装置５０は、全体撹拌運転の前に貯湯タンク１１内にあった高温水の一部が貯湯タンク１１の上部に残った状態で全体撹拌運転を終了してもよい。全体撹拌運転の前に貯湯タンク１１内にあった高温水の一部を貯湯タンク１１の上部に残した場合には、全体撹拌運転後にも高温水を利用できるという利点がある。なお、全体撹拌運転は、貯湯タンク１１内の全体の水温を変化させる運転に相当する。全体撹拌運転の前に貯湯タンク１１内にあった高温水の一部を貯湯タンク１１の上部に残した場合でも、貯湯タンク１１内で高温水は上に移動しているので、貯湯タンク１１の上部の水温も全体撹拌運転前の水温とは多少異なる。 The control device 50 may perform the overall stirring operation until the entire inside of the hot water storage tank 11 reaches a uniform temperature. That is, the control device 50 may take out all the high-temperature water in the hot water storage tank 11 before the whole stirring operation from the high-temperature water outlet 11a and flow it into the lower portion of the hot water storage tank 11 from the low-temperature water return port 11e. . Alternatively, the control device 50 may end the overall stirring operation in a state in which part of the high-temperature water that was in the hot water storage tank 11 before the overall stirring operation remains in the upper portion of the hot water storage tank 11 . When part of the hot water in the hot water storage tank 11 before the whole stirring operation is left in the upper part of the hot water storage tank 11, there is an advantage that the high temperature water can be used even after the whole stirring operation. Note that the overall stirring operation corresponds to an operation in which the temperature of the entire water in the hot water storage tank 11 is changed. Even if part of the high-temperature water in the hot water storage tank 11 before the overall stirring operation is left in the upper part of the hot water storage tank 11, the high-temperature water moves upward in the hot water storage tank 11. The water temperature in the upper part is also slightly different from the water temperature before the overall stirring operation.

使用者は、リモコン５１により、給湯混合部１５から浴槽あるいは給湯端のような外部給湯負荷に供給する湯温を設定できる。その設定された湯温を以下「給湯設定温度」と称する。制御装置５０は、全体撹拌運転を開始する前に、その時点での貯湯タンク１１内の貯湯温度分布及び蓄熱量などに基づく計算により、全体撹拌運転の終了後の貯湯タンク１１の上部の湯温を予想できる。全体撹拌運転の終了後の貯湯タンク１１の上部の湯温が給湯設定温度を下回ると、給湯設定温度の湯を外部給湯負荷に供給できなくなるので、好ましくない。そこで、制御装置５０は、全体撹拌運転の終了後の貯湯タンク１１の上部の湯温が、外部給湯負荷に供給する湯温として使用者が設定した給湯設定温度を下回らないと予想される場合には全体撹拌運転を実施し、全体撹拌運転の終了後の貯湯タンク１１の上部の湯温が給湯設定温度を下回ると予想される場合には全体撹拌運転を禁止してもよい。そのようにすることで、給湯設定温度の湯を外部給湯負荷に供給できなくなることを確実に予防できる。なお、一部撹拌運転と全体撹拌運転のいずれかを選択して実施可能であるヒートポンプ給湯機においては、制御装置５０は、全体撹拌運転の終了後の貯湯タンク１１の上部の湯温が給湯設定温度を下回ると予想される場合に、全体撹拌運転に代えて一部撹拌運転を実施してもよい。 The user can use the remote controller 51 to set the temperature of the hot water supplied from the hot water supply/mixing unit 15 to an external hot water supply load such as a bathtub or a hot water supply end. The set hot water temperature is hereinafter referred to as "hot water supply set temperature". Before starting the overall stirring operation, the control device 50 calculates the hot water temperature in the upper part of the hot water storage tank 11 after the overall stirring operation by calculation based on the stored hot water temperature distribution and the amount of heat stored in the hot water storage tank 11 at that time. can be expected. If the hot water temperature in the upper portion of the hot water storage tank 11 after the end of the overall stirring operation falls below the set hot water supply temperature, the hot water at the set hot water supply temperature cannot be supplied to the external hot water supply load, which is not preferable. Therefore, the control device 50 controls the temperature of the hot water in the upper portion of the hot water storage tank 11 after the end of the overall stirring operation when it is expected that the temperature of the hot water to be supplied to the external hot water supply load will not fall below the set hot water supply temperature set by the user. If the hot water temperature in the upper portion of the hot water storage tank 11 is expected to fall below the set hot water supply temperature after the end of the overall stirring operation, the overall stirring operation may be prohibited. By doing so, it is possible to reliably prevent the hot water at the hot water supply set temperature from being unable to be supplied to the external hot water supply load. In a heat pump water heater that can select and implement either a partial stirring operation or a full stirring operation, the control device 50 sets the temperature of the hot water in the upper part of the hot water storage tank 11 after the completion of the full stirring operation. A partial agitation operation may be performed instead of a full agitation operation when the temperature is expected to drop below.

また、一部撹拌運転と全体撹拌運転のいずれかを選択して実施可能であるヒートポンプ給湯機においては、以下のようにしてもよい。撹拌運転の前に、制御装置５０は、その時点での貯湯タンク１１内の貯湯温度分布及び蓄熱量などに基づいて、貯湯タンク１１内の全体が均一な温度になるように全体撹拌運転を実施した後の貯湯温度を予測する。その予測された温度を「全体撹拌後温度」と称する。制御装置５０は、全体撹拌後温度が沸上げ入水上限温度未満である場合には全体撹拌運転を実施し、全体撹拌後温度が沸上げ入水上限温度以上である場合には一部撹拌運転を実施する。全体撹拌運転により貯湯タンク１１内の全体が沸上げ入水上限温度未満になる場合には、貯湯タンク１１内の全量を余剰沸上げ運転で加熱可能となるので、全体撹拌運転を実施した方が、太陽光発電装置３２による発電電力をより多く活用する上で有利になる。これに対し、全体撹拌運転により貯湯タンク１１内の全体が沸上げ入水上限温度以上になると、余剰沸上げ運転ができなくなるので、その場合には一部撹拌運転を実施する。一部撹拌運転では、貯湯タンク１１の上部の高温水が撹拌されずに残るので、貯湯タンク１１の下部及び中間部の水温を沸上げ入水上限温度未満に抑えることが可能となる。 In addition, in a heat pump water heater that can select and implement either a partial stirring operation or a full stirring operation, the following may be performed. Before the stirring operation, the control device 50 performs the overall stirring operation so that the entire inside of the hot water storage tank 11 has a uniform temperature based on the hot water temperature distribution and the amount of heat stored in the hot water storage tank 11 at that time. Predict the hot water storage temperature after The predicted temperature is referred to as the "total post-stir temperature". The control device 50 performs the overall stirring operation when the temperature after the overall stirring is less than the upper limit temperature of the boiling water and the partial stirring operation when the temperature after the overall stirring is equal to or higher than the upper limit temperature of the boiling water. do. When the entire inside of the hot water storage tank 11 becomes lower than the upper limit temperature of boiling water entering due to the overall stirring operation, the entire amount in the hot water storage tank 11 can be heated by the surplus boiling operation. This is advantageous in making more use of the power generated by the photovoltaic power generation device 32 . On the other hand, if the entire inside of the hot water storage tank 11 becomes equal to or higher than the boiling inlet water upper limit temperature due to the overall stirring operation, the excess boiling operation cannot be performed. In the partial agitation operation, the high-temperature water in the upper part of the hot water storage tank 11 remains without being agitated, so that the water temperature in the lower and middle parts of the hot water storage tank 11 can be kept below the upper limit temperature of boiling water.

ヒートポンプ給湯機は、貯湯タンク１１内の湯水の貯湯量及び貯湯温度の少なくとも一方に関する貯湯情報を報知する報知手段を備えている。本実施の形態では、リモコン５１の表示部５１ａは、報知手段に相当しており、貯湯量表示を行う。この貯湯量表示は、貯湯温度センサ１３ｇ～１３ｊの検出温度から算出されるものであって、蓄熱量に換算したものを表示してもよいし、規定温度以上の湯水の量を表示するものでもよい。貯湯温度センサ１３ｇ～１３ｊの分解能が粗かったり、貯湯タンク１１に貯湯温度センサ１３ｇ～１３ｊを取り付ける高さ位置の間隔が空いていたりすると、貯湯タンク１１からシャワー、給湯、浴槽の追焚きといった外部への熱量の損失がない場合でも、撹拌運転の前後で貯湯量表示が変化する場合がある。これは、撹拌運転の実施によって、計算される蓄熱量が低下したり、規定温度以上の湯水の量が減少したりするためである。撹拌運転後の貯湯量表示の貯湯量が撹拌運転前よりも低下していると、撹拌運転によって貯湯タンク１１の湯水が消費されたと使用者が誤解する可能性がある。そのような誤解を防止するため、リモコン５１の表示部５１ａは、撹拌運転の前後で貯湯量表示の内容を変更しない。このように、報知手段が、撹拌運転の前後において同じ内容の貯湯情報を報知することで、撹拌運転によって貯湯タンク１１の湯水が消費されたと使用者が誤解することを確実に予防できる。 The heat pump water heater is provided with a reporting means for reporting hot water storage information relating to at least one of the amount of hot water stored in the hot water storage tank 11 and the stored hot water temperature. In the present embodiment, the display section 51a of the remote controller 51 corresponds to a notification means, and displays the amount of stored hot water. The amount of stored hot water is calculated from the temperature detected by the stored hot water temperature sensors 13g to 13j, and may be converted to a stored amount of heat, or the amount of hot water at a specified temperature or higher may be displayed. good. If the resolution of the stored hot water temperature sensors 13g to 13j is rough, or if there is a gap between the height positions where the stored hot water temperature sensors 13g to 13j are attached to the hot water storage tank 11, the hot water storage tank 11 may be used for showering, hot water supply, and reheating of the bathtub. Even if there is no heat loss to the water, the hot water display may change before and after the stirring operation. This is because the performance of the stirring operation lowers the calculated amount of stored heat and reduces the amount of hot water at a specified temperature or higher. If the amount of stored hot water displayed on the display of the amount of stored hot water after the stirring operation is lower than that before the stirring operation, the user may misunderstand that the hot water in the hot water storage tank 11 has been consumed by the stirring operation. In order to prevent such misunderstanding, the display unit 51a of the remote controller 51 does not change the content of the stored hot water amount display before and after the stirring operation. In this way, the notification means notifies the stored hot water information of the same contents before and after the stirring operation, thereby surely preventing the user from misunderstanding that the hot water in the hot water storage tank 11 is consumed by the stirring operation.

制御装置５０は、一部撹拌運転のときの貯湯タンク１１の下部から貯湯タンク１１の中間部への循環流量が、沸上げ運転のときの貯湯タンク１１の下部から貯湯タンク１１の上部への循環流量よりも高くなるように循環ポンプ６ａの動作を制御することが好ましい。例えば、一部撹拌運転のときの循環流量を３Ｌ／分～４Ｌ／分とし、沸上げ運転のときには目標沸上げ温度にもよるが循環流量を１Ｌ／分～２Ｌ／分とする。上記のようにすることで、沸上げ運転のときには貯湯タンク１１内の湯水を撹拌せずに上部から積層貯湯が可能となり、撹拌運転のときには十分な循環流量で貯湯タンク１１内に撹拌を起こすことが可能となる。 The control device 50 controls the flow rate of circulation from the lower part of the hot water storage tank 11 to the middle part of the hot water storage tank 11 during the partial agitation operation to the circulation flow rate from the lower part of the hot water storage tank 11 to the upper part of the hot water storage tank 11 during the boiling operation. It is preferable to control the operation of the circulation pump 6a to be higher than the flow rate. For example, the circulation flow rate is set to 3 L/min to 4 L/min during the partial stirring operation, and the circulation flow rate is set to 1 L/min to 2 L/min during the boiling operation, depending on the target boiling temperature. By doing so, during the boiling operation, hot water in the hot water storage tank 11 is not stirred and the hot water is stored from above, and during the stirring operation, the hot water storage tank 11 is stirred with a sufficient circulation flow rate. becomes possible.

上述した実施の形態では、再生可能エネルギーを利用する発電装置として太陽光発電装置３２を例示したが、例えば、風力発電装置、水力発電装置、地熱発電装置のような、他の再生可能エネルギーを利用する発電装置の余剰電力により沸上げ運転が可能なヒートポンプ給湯機にも本開示の技術を適用可能である。また、撹拌運転の他の例として、例えば、貯湯タンク内に設けたスターラーを回転させることで貯湯タンク内の湯水を撹拌してもよい。 In the above-described embodiment, the solar power generation device 32 was exemplified as a power generation device that uses renewable energy, but other renewable energy such as a wind power generation device, a hydraulic power generation device, and a geothermal power generation device can be used. The technique of the present disclosure can also be applied to a heat pump water heater capable of boiling operation with surplus power of a power generation device. As another example of the stirring operation, for example, hot water in the hot water storage tank may be stirred by rotating a stirrer provided in the hot water storage tank.

１ 圧縮機、 ２ 水冷媒熱交換器、 ３ 膨張弁、 ４ 空気熱交換器、 ５ ファン、 ６ａ 循環ポンプ、 ６ｂ 追焚き用ポンプ、 ７ 切替弁、 ８ 切替弁、 ９ 切替弁、 １０ 混合弁、 １１ 貯湯タンク、 １１ａ 高温水取出し口、 １１ｂ 高温水流出入口、 １１ｃ 追焚き戻し口、 １１ｄ 中温水取出し口、 １１ｅ 低温水戻し口、 １１ｆ 取水口、 １１ｇ 給水口、 １２ 追焚き熱交換器、 １３ａ 入水温度センサ、 １３ｂ 沸上げ温度センサ、 １３ｃ 外気温度センサ、 １３ｄ 吐出温度センサ、 １３ｅ 吸込温度センサ、 １３ｆ 蒸発温度センサ、 １３ｇ 貯湯温度センサ、 １３ｈ 貯湯温度センサ、 １３ｉ 貯湯温度センサ、 １３ｊ 貯湯温度センサ、 １３ｋ 給水温度センサ、 １３ｌ 給湯温度センサ、 １３ｍ 給湯温度センサ、 １４ 制御装置、 １５ 給湯混合部、 １６ａ 配管、 １６ｂ 配管、 １６ｃ 配管、 １６ｄ 配管、 １６ｅ 配管、 １６ｆ 配管、 １６ｇ 配管、 １６ｈ 配管、 １６ｊ 配管、 １６ｋ 配管、 １６ｌ 配管、 １６ｍ 配管、 １６ｎ 配管、 １６ｏ 配管、 １６ｐ 配管、 １６ｑ 配管、 １７ａ 給湯流量センサ、 １７ｂ 給湯流量センサ、 ３０ ＨＥＭＳコントローラ、 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 制御装置、 ５１ リモコン、 ５１ａ 表示部、 ５１ｂ 操作部、 ５２ 給湯熱量算出手段、 １００ ヒートポンプユニット、 １０１ 冷媒回路、 ２００ 貯湯ユニット、 ２０１ 貯湯回路、 ２０２ 追焚き回路、 ２０３ 給湯回路 1 compressor 2 water refrigerant heat exchanger 3 expansion valve 4 air heat exchanger 5 fan 6a circulation pump 6b reheating pump 7 switching valve 8 switching valve 9 switching valve 10 mixing valve 11 hot water storage tank 11a high temperature water outlet 11b high temperature water outlet 11c reheating return 11d medium temperature water outlet 11e low temperature water return 11f water intake 11g water supply 12 reheating heat exchanger 13a water inlet Temperature sensor 13b Boiling temperature sensor 13c Outside air temperature sensor 13d Discharge temperature sensor 13e Suction temperature sensor 13f Evaporation temperature sensor 13g Hot water storage temperature sensor 13h Hot water storage temperature sensor 13i Hot water storage temperature sensor 13j Hot water storage temperature sensor 13k Water supply temperature sensor 13l Hot water supply temperature sensor 13m Hot water supply temperature sensor 14 Control device 15 Hot water supply mixing unit 16a Piping 16b Piping 16c Piping 16d Piping 16e Piping 16f Piping 16g Piping 16h Piping 16j Piping 16k piping, 16l piping, 16m piping, 16n piping, 16o piping, 16p piping, 16q piping, 17a hot water supply flow rate sensor, 17b hot water supply flow rate sensor, 30 HEMS controller, 32 solar power generation device, 33 power conditioner, 34 distribution board , 35 power meter, 36 power company, 41 internet, 50 control device, 51 remote control, 51a display unit, 51b operation unit, 52 hot water supply heat amount calculation means, 100 heat pump unit, 101 refrigerant circuit, 200 hot water storage unit, 201 hot water storage circuit, 202 reheating circuit, 203 hot water supply circuit

Claims (11)

上部と、下部と、前記上部と前記下部との間の中間部とを有する貯湯タンクと、
水を加熱するヒートポンプユニットと、
前記貯湯タンクの前記下部から取り出された水を前記ヒートポンプユニットにより加熱し、加熱後の湯を前記貯湯タンクの前記上部に流入させる沸上げ運転を制御する制御手段と、
を備えたヒートポンプ給湯機であって、
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を用いた前記沸上げ運転である余剰沸上げ運転を実施可能であり、
前記貯湯タンク内の少なくとも一部の領域の水温が変化するように前記貯湯タンク内の湯水を混合させる撹拌運転を実施可能であり、
前記制御手段は、前記余剰沸上げ運転を開始する前に、前記貯湯タンクの前記中間部の水温が低下するように前記撹拌運転を実施可能であり、
前記貯湯タンク内の全体の水温を変化させる全体撹拌運転を実施可能であり、
前記制御手段は、前記全体撹拌運転の終了後の前記貯湯タンクの前記上部の湯温が、外部給湯負荷に供給する湯温として使用者が設定した給湯設定温度を下回らないと予想される場合には前記全体撹拌運転を実施し、前記全体撹拌運転の終了後の前記貯湯タンクの前記上部の湯温が前記給湯設定温度を下回ると予想される場合には前記全体撹拌運転を禁止するヒートポンプ給湯機。 a hot water storage tank having an upper portion, a lower portion, and an intermediate portion between the upper portion and the lower portion;
a heat pump unit for heating water;
a control means for controlling a boiling operation in which water taken out from the lower part of the hot water storage tank is heated by the heat pump unit and hot water after heating flows into the upper part of the hot water storage tank;
A heat pump water heater comprising
It is possible to perform the surplus boiling operation, which is the boiling operation using the surplus power of the electric power generated by the power generation device using renewable energy,
It is possible to implement a stirring operation for mixing the hot water in the hot water storage tank so that the water temperature in at least a part of the area in the hot water storage tank is changed,
The control means can perform the stirring operation so that the water temperature in the intermediate portion of the hot water storage tank decreases before the excessive boiling operation is started ,
It is possible to implement an overall stirring operation that changes the overall water temperature in the hot water storage tank,
When it is expected that the hot water temperature in the upper part of the hot water storage tank after the end of the overall stirring operation will not fall below the hot water supply set temperature set by the user as the hot water temperature to be supplied to the external hot water supply load. performs the overall agitation operation, and prohibits the overall agitation operation when the temperature of the hot water in the upper part of the hot water storage tank after the end of the overall agitation operation is expected to fall below the hot water supply set temperature. machine. 上部と、下部と、前記上部と前記下部との間の中間部とを有する貯湯タンクと、
水を加熱するヒートポンプユニットと、
前記貯湯タンクの前記下部から取り出された水を前記ヒートポンプユニットにより加熱し、加熱後の湯を前記貯湯タンクの前記上部に流入させる沸上げ運転を制御する制御手段と、
を備えたヒートポンプ給湯機であって、
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を用いた前記沸上げ運転である余剰沸上げ運転を実施可能であり、
前記貯湯タンク内の少なくとも一部の領域の水温が変化するように前記貯湯タンク内の湯水を混合させる撹拌運転を実施可能であり、
前記制御手段は、前記余剰沸上げ運転を開始する前に、前記貯湯タンクの前記中間部の水温が低下するように前記撹拌運転を実施可能であり、
前記撹拌運転は、前記貯湯タンクの前記上部から取り出された高温水を前記貯湯タンクの前記下部に流入させる運転であり、
前記撹拌運転のときに、前記制御手段は、前記撹拌運転の前に前記貯湯タンク内にあった前記高温水の一部が前記貯湯タンクの前記上部に残った状態で前記撹拌運転を終了するヒートポンプ給湯機。 a hot water storage tank having an upper portion, a lower portion, and an intermediate portion between the upper portion and the lower portion;
a heat pump unit for heating water;
a control means for controlling a boiling operation in which water taken out from the lower part of the hot water storage tank is heated by the heat pump unit and hot water after heating flows into the upper part of the hot water storage tank;
A heat pump water heater comprising
It is possible to perform the surplus boiling operation, which is the boiling operation using the surplus power of the electric power generated by the power generation device using renewable energy,
It is possible to implement a stirring operation for mixing the hot water in the hot water storage tank so that the water temperature in at least a part of the area in the hot water storage tank is changed,
The control means can perform the stirring operation so that the water temperature in the intermediate portion of the hot water storage tank decreases before the excessive boiling operation is started ,
The stirring operation is an operation in which high-temperature water taken out from the upper part of the hot water storage tank flows into the lower part of the hot water storage tank,
During the stirring operation, the control means ends the stirring operation in a state in which part of the high-temperature water that was in the hot water storage tank before the stirring operation remains in the upper portion of the hot water storage tank. heat pump water heater. 上部と、下部と、前記上部と前記下部との間の中間部とを有する貯湯タンクと、
水を加熱するヒートポンプユニットと、
前記貯湯タンクの前記下部から取り出された水を前記ヒートポンプユニットにより加熱し、加熱後の湯を前記貯湯タンクの前記上部に流入させる沸上げ運転を制御する制御手段と、
を備えたヒートポンプ給湯機であって、
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を用いた前記沸上げ運転である余剰沸上げ運転を実施可能であり、
前記貯湯タンク内の少なくとも一部の領域の水温が変化するように前記貯湯タンク内の湯水を混合させる撹拌運転を実施可能であり、
前記制御手段は、前記余剰沸上げ運転を開始する前に、前記貯湯タンクの前記中間部の水温が低下するように前記撹拌運転を実施可能であり、
前記貯湯タンク内の全体の水温を変化させる全体撹拌運転と、前記貯湯タンクの前記上部を除く一部の領域の水温を変化させる一部撹拌運転とを前記撹拌運転として実施可能であり、
前記ヒートポンプユニットに流入する水の温度が沸上げ入水上限温度以上のときには、前記制御手段は、前記沸上げ運転を禁止し、
前記制御手段は、前記全体撹拌運転により前記貯湯タンク内の全体が前記沸上げ入水上限温度未満になるかどうかを事前に判断し、前記貯湯タンク内の全体が前記沸上げ入水上限温度未満になると判断した場合には前記全体撹拌運転を実施し、前記貯湯タンク内の全体が前記沸上げ入水上限温度以上になると判断した場合には前記一部撹拌運転を実施するヒートポンプ給湯機。 a hot water storage tank having an upper portion, a lower portion, and an intermediate portion between the upper portion and the lower portion;
a heat pump unit for heating water;
a control means for controlling a boiling operation in which water taken out from the lower part of the hot water storage tank is heated by the heat pump unit and hot water after heating flows into the upper part of the hot water storage tank;
A heat pump water heater comprising
It is possible to perform the surplus boiling operation, which is the boiling operation using the surplus power of the electric power generated by the power generation device using renewable energy,
It is possible to implement a stirring operation for mixing the hot water in the hot water storage tank so that the water temperature in at least a part of the area in the hot water storage tank is changed,
The control means can perform the stirring operation so that the water temperature in the intermediate portion of the hot water storage tank decreases before the excessive boiling operation is started ,
The stirring operation can be implemented as a total stirring operation for changing the overall water temperature in the hot water storage tank and a partial stirring operation for changing the water temperature in a part of the hot water storage tank excluding the upper part,
when the temperature of the water flowing into the heat pump unit is equal to or higher than the upper limit temperature of water entering the heat pump unit, the control means prohibits the boiling operation;
The control means determines in advance whether or not the entire inside of the hot water storage tank becomes lower than the upper limit temperature of incoming water for boiling due to the overall agitation operation, and if the entire inside of the hot water storage tank becomes lower than the upper limit temperature of incoming water for boiling. A heat pump water heater that performs the overall stirring operation when determined, and performs the partial stirring operation when determining that the entire inside of the hot water storage tank is equal to or higher than the upper limit temperature of boiling incoming water. 上部と、下部と、前記上部と前記下部との間の中間部とを有する貯湯タンクと、
水を加熱するヒートポンプユニットと、
前記貯湯タンクの前記下部から取り出された水を前記ヒートポンプユニットにより加熱し、加熱後の湯を前記貯湯タンクの前記上部に流入させる沸上げ運転を制御する制御手段と、
を備えたヒートポンプ給湯機であって、
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を用いた前記沸上げ運転である余剰沸上げ運転を実施可能であり、
前記貯湯タンク内の少なくとも一部の領域の水温が変化するように前記貯湯タンク内の湯水を混合させる撹拌運転を実施可能であり、
前記制御手段は、前記余剰沸上げ運転を開始する前に、前記貯湯タンクの前記中間部の水温が低下するように前記撹拌運転を実施可能であり、
前記貯湯タンク内の湯水の貯湯量及び貯湯温度の少なくとも一方に関する貯湯情報を報知する報知手段をさらに備え、
前記報知手段は、前記撹拌運転の前後において同じ内容の前記貯湯情報を報知するヒートポンプ給湯機。 a hot water storage tank having an upper portion, a lower portion, and an intermediate portion between the upper portion and the lower portion;
a heat pump unit for heating water;
a control means for controlling a boiling operation in which water taken out from the lower part of the hot water storage tank is heated by the heat pump unit and hot water after heating flows into the upper part of the hot water storage tank;
A heat pump water heater comprising
It is possible to perform the surplus boiling operation, which is the boiling operation using the surplus power of the electric power generated by the power generation device using renewable energy,
It is possible to implement a stirring operation for mixing the hot water in the hot water storage tank so that the water temperature in at least a part of the area in the hot water storage tank is changed,
The control means can perform the stirring operation so that the water temperature in the intermediate portion of the hot water storage tank decreases before the excessive boiling operation is started ,
further comprising reporting means for reporting hot water storage information relating to at least one of a hot water storage amount and a hot water storage temperature in the hot water storage tank,
The notification means is a heat pump water heater that notifies the stored hot water information of the same contents before and after the stirring operation . 上部と、下部と、前記上部と前記下部との間の中間部とを有する貯湯タンクと、
水を加熱するヒートポンプユニットと、
前記貯湯タンクの前記下部から取り出された水を前記ヒートポンプユニットにより加熱し、加熱後の湯を前記貯湯タンクの前記上部に流入させる沸上げ運転を制御する制御手段と、
を備えたヒートポンプ給湯機であって、
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を用いた前記沸上げ運転である余剰沸上げ運転を実施可能であり、
前記貯湯タンク内の少なくとも一部の領域の水温が変化するように前記貯湯タンク内の湯水を混合させる撹拌運転を実施可能であり、
前記制御手段は、前記余剰沸上げ運転を開始する前に、前記貯湯タンクの前記中間部の水温が低下するように前記撹拌運転を実施可能であり、
前記貯湯タンクの前記下部から取り出された水を前記貯湯タンクの前記中間部に流入させる一部撹拌運転を前記撹拌運転として実施可能であり、
前記制御手段は、前記一部撹拌運転のときの前記貯湯タンクの前記下部から前記貯湯タンクの前記中間部への循環流量が、前記沸上げ運転のときの前記貯湯タンクの前記下部から前記貯湯タンクの前記上部への循環流量よりも高くなるように制御するヒートポンプ給湯機。 a hot water storage tank having an upper portion, a lower portion, and an intermediate portion between the upper portion and the lower portion;
a heat pump unit for heating water;
a control means for controlling a boiling operation in which water taken out from the lower part of the hot water storage tank is heated by the heat pump unit and hot water after heating flows into the upper part of the hot water storage tank;
A heat pump water heater comprising
It is possible to perform the surplus boiling operation, which is the boiling operation using the surplus power of the electric power generated by the power generation device using renewable energy,
It is possible to implement a stirring operation for mixing the hot water in the hot water storage tank so that the water temperature in at least a part of the area in the hot water storage tank is changed,
The control means can perform the stirring operation so that the water temperature in the intermediate portion of the hot water storage tank decreases before the excessive boiling operation is started ,
A partial stirring operation in which the water taken out from the lower part of the hot water storage tank flows into the middle part of the hot water storage tank can be implemented as the stirring operation,
The control means controls the flow rate of circulation from the lower portion of the hot water storage tank to the intermediate portion of the hot water storage tank during the partial stirring operation so that the flow rate of circulation from the lower portion of the hot water storage tank to the intermediate portion of the hot water storage tank during the boiling operation is A heat pump water heater that is controlled to be higher than the circulation flow rate to the upper part of the above . 前記ヒートポンプユニットに流入する水の温度が沸上げ入水上限温度以上のときには、前記制御手段は、前記沸上げ運転を禁止する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。 The heat pump water heater according to any one of claims 1 to 5 , wherein the control means prohibits the boiling operation when the temperature of water flowing into the heat pump unit is equal to or higher than the upper limit temperature of incoming water for boiling. 前記余剰沸上げ運転を開始する前の前記貯湯タンクの前記中間部の水温が沸上げ入水上限温度以上である場合に前記撹拌運転を実施する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。 7. The stirring operation according to any one of claims 1 to 6, wherein the stirring operation is performed when the water temperature in the intermediate portion of the hot water storage tank before starting the excessive boiling operation is equal to or higher than the upper limit temperature of incoming water for boiling. heat pump water heater. 前記余剰電力が前記余剰沸上げ運転の実施に必要な電力を上回る前に前記撹拌運転を実施する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。 The heat pump water heater according to any one of claims 1 to 7, wherein the stirring operation is performed before the surplus electric power exceeds the electric power required for performing the surplus boiling operation. 前記制御手段は、前記余剰電力の値の情報を受信可能であり、その受信した情報に応じて、前記余剰沸上げ運転の可否を判断する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。 9. The control means according to any one of claims 1 to 8 , wherein the control means is capable of receiving information on the value of the surplus electric power, and determines whether or not to perform the surplus boiling operation according to the received information. heat pump water heater. 前記発電装置は、太陽光発電装置であり、
前記制御手段は、天気予報情報を受信可能であり、その受信した天気予報情報に応じて前記余剰電力の値を予測し、その予測結果に応じて前記余剰沸上げ運転の可否を判断する請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。 The power generation device is a solar power generation device,
The control means is capable of receiving weather forecast information, predicts the value of the surplus electric power according to the received weather forecast information, and determines whether or not the surplus boiling operation is possible according to the prediction result. The heat pump water heater according to any one of claims 1 to 9. 前記貯湯タンクの前記上部から取り出された湯を前記貯湯タンクの前記下部に流入させる全体撹拌運転と、前記貯湯タンクの前記下部から取り出された水を前記貯湯タンクの前記中間部に流入させる一部撹拌運転との少なくとも一方を前記撹拌運転として実施可能である請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。 A total agitation operation in which the hot water taken out from the upper part of the hot water storage tank flows into the lower part of the hot water storage tank, and a part in which the water taken out from the lower part of the hot water storage tank flows into the middle part of the hot water storage tank The heat pump water heater according to any one of claims 1 to 10 , wherein at least one of the stirring operation and the stirring operation can be implemented as the stirring operation.
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