JP7746658B2 - 貯湯給湯システム - Google Patents
貯湯給湯システムInfo
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Description
また、目標貯湯量として、湯張り目標貯湯量と、非湯張り目標貯湯量を区別して求める貯湯タンク式の給湯熱源装置は、特許文献2に記載されている。
本発明の目的は、学習制御による熱負荷予測機能を有する貯湯給湯システムであって、風呂湯張り運転の開始時刻が前倒しされた場合における補助熱源機の使用を極力抑制するようにした貯湯給湯システムを提供することである。
上記の構成によれば、前倒しされた風呂運転の開始時刻から所定時間(例えば、3時間)以上将来の風呂予測負荷とシャワー予測負荷については、前倒しされた風呂負荷とは関連のない別件の風呂負荷とシャワー負荷であるとして、学習制御による予測時刻を変更しないため、熱負荷予測機能の性能低下を防止することができる。
先ず、本発明の貯湯給湯システム1の全体構成について説明する。
図1に示すように、貯湯給湯システム1は、湯水を貯湯する貯湯給湯装置2と、主熱源機であるヒートポンプ熱源機3と、貯湯給湯装置2とヒートポンプ熱源機3との間に湯水を循環させる加熱循環通路15等から構成されている。
図1に示すように、貯湯給湯装置2は、貯湯、給湯、浴槽への給湯及び浴槽の追焚き、床暖房パネル等の温水暖房端末への温水の供給等の機能を有するものであり、ヒートポンプ熱源機3、貯湯タンク4、燃焼式の補助熱源機5、風呂用熱交換器6、暖房用熱交換器7、給水系通路8、給湯系通路9、出湯通路11、風呂追焚通路12、温水暖房通路13、熱利用循環通路14、加熱循環通路15、制御ユニット10、貯湯給湯装置2の各種設定を行う操作リモコン20等を備え、これら大部分は外装ケース16内に一体的に収納されている。外装ケース16には、外気温度を検出可能な外気温度検出センサ16aが設置されている。尚、浴室には人を検知する人感センサ(図示略)が設けられ、その検出信号は制御ユニット10へ供給されている。
貯湯タンク4は、ヒートポンプ熱源機3で加熱された高温の湯水(例えば、60~70℃)を貯留可能な密閉タンクで構成され、貯留された湯水の放熱を防ぐ為にタンク周囲は断熱材で覆われている。貯湯タンク4の外周部には、下側から上側に向かって等間隔に複数の湯水温度検出センサ4a~4dが順に設けられ、これら複数の湯水温度検出センサ4a~4dにより貯湯タンク4内の複数の温度成層の湯水温度が検出される。
補助熱源機5は、バーナや熱交換器等を内蔵した公知のガス給湯器で構成されている。補助熱源機5は、貯湯タンク4内の湯水温度が低下した場合、貯湯タンク4から湯水を出湯できない場合等の特別な場合に限り、制御ユニット10からの指令に基づき燃焼作動され、湯水を加熱するものである。
給水系通路8は、上水源から低温の上水を貯湯タンク4等に供給するものであり、上流給水通路8a、中間給水通路8b、下流給水通路8cを有し、上流給水通路8aの上流端が上水源に接続され、下流給水通路8cの下流端が貯湯タンク4の下部に接続されている。上流給水通路8aには減圧弁8dが設置され、中間給水通路8bには逆止弁8eが設置されている。
給湯系通路9は、貯湯タンク4に貯湯された湯水を風呂等の所望の給湯先に供給するものであり、給湯栓に接続される給湯通路21、貯湯タンク4の上部から給湯通路21に接続されるタンク出湯通路22、このタンク出湯通路22から分岐され補助熱源機5に接続される補助加熱通路23、補助熱源機5から給湯通路21に接続される補助熱源機出湯通路24等を有している。
図2に示すように、ヒートポンプ式熱源機3は、圧縮機41、凝縮熱交換器42、膨張弁43、蒸発熱交換器44を冷媒回路45により接続して構成されている。このヒートポンプ式熱源機3は、冷媒回路45に封入された冷媒を圧縮機41で圧縮して高温にする。そして、貯湯ポンプ40の駆動により循環往き通路15aから供給される貯湯タンク4の湯水を、凝縮熱交換器42において高温の冷媒との熱交換により加熱する。熱交換後の温度が下がった冷媒は、膨張弁43において膨張して外気より低温になり、蒸発熱交換器44で外気から吸熱した後、再び圧縮機41に導入される。蒸発熱交換器44は、送風機46と外気温度を検知する外気温度センサ47を備えている。
図1に示すように、貯湯タンク4の底部からヒートポンプ熱源機3へ延びる循環往き通路15aとヒートポンプ熱源機3から貯湯タンク4の頂部へ戻る循環戻り通路15bを接続するバイパス通路15cが設けられ、このバイパス通路15cと循環戻り通路15bの接続部には三方弁33が介装され、ヒートポンプ熱源機3から循環戻り通路15bへ戻った冷却水の温度が低いときには、循環往き通路15a、ヒートポンプ熱源機3、循環戻り通路15b、バイパス通路15cの順に湯水を循環させるようになっている。
貯湯給湯装置2は、制御ユニット10によって制御される。各種のセンサの検出信号が制御ユニット10に送信され、この制御ユニット10により、貯湯給湯装置2の動作、各種のポンプの作動・停止、各種の弁の開閉状態の切り換え及び開度調整等を制御し、各種運転(給湯運転、貯湯運転、湯張り運転、追焚き運転、高温差し湯運転、暖房運転、通常発電運転時の凍結防止運転、等)を実行する。
この熱負荷の予測時刻よりも1時間以上の設定時間先行する形態でヒートポンプ熱源機3の貯湯運転が制御される。
風呂負荷の給湯実績情報は、操作リモコン20からの風呂お湯張りの指令を受けたときからの一連の給湯量に基づいて取得され、また、シャワー負荷の給湯実績情報は、浴室の人感センサがONのときの浴室への給湯量に基づいて取得される。
図3(A)は、学習(I)による予測負荷と貯湯計画の一例を示し、図3(B)は風呂運転の開始時刻が1時間前倒しされた場合の予測負荷と貯湯計画を示し、図3(C)は風呂運転の開始時刻が2時間前倒しされた場合の予測負荷と貯湯計画を示し、図3(D)は風呂運転の開始時刻が3時間前倒しされた場合の予測負荷と貯湯計画を示す。
また、予測時刻が前倒しされた風呂負荷とシャワー負荷のうち、ヒートポンプ熱源機3による貯湯で対処できない第1部分については補助熱源機5の運転により給湯し、ヒートポンプ熱源機3による貯湯で対処できる第2部分についてはヒートポンプ熱源機3の出力を最大出力にして貯湯する。尚、図3(A)に示す「Q」はヒートポンプ熱源機3の貯湯運転で1時間に貯湯できる上限の貯湯量を示す。
また、シャワー用貯湯(これが第2部分に相当する)については、2時間前倒しして17時台にヒートポンプ熱源機3により貯湯タンク4に貯湯する。この場合、ヒートポンプ熱源機3の出力を最大出力にして貯湯する。
また、シャワー用貯湯(これが第2部分に相当する)については、3時間前倒しして16時台にヒートポンプ熱源機3により貯湯タンク4に貯湯する。この場合、ヒートポンプ熱源機3の出力を最大出力にして貯湯する。
図4(A)は、学習(II)による予測負荷と貯湯計画の一例を示し、図4(B)は風呂運転の開始時刻が1時間前倒しされた場合の予測負荷と貯湯計画を示し、図4(C)は風呂運転の開始時刻が2時間前倒しされた場合の予測負荷と貯湯計画を示し、図4(D)は風呂運転の開始時刻が3時間前倒しされた場合の予測負荷と貯湯計画を示す。尚、図4(A)に示す「Q」は通常の貯湯運転で1時間に貯湯できる上限の貯湯量を示す。
また、16時台の風呂用貯湯(これが第2部分に相当する)については、2時間前倒ししてヒートポンプ熱源機3により貯湯し、シャワー用貯湯(これが第2部分に相当する)については、3時間前倒しして16時台と17時台にヒートポンプ熱源機3により貯湯タンク4に貯湯する。この場合、ヒートポンプ熱源機3の出力を最大出力にして貯湯する。
風呂運転の開始時刻が風呂負荷の予測時刻よりも前倒しされたとき、風呂負荷とシャワー負荷のそれぞれの予測時刻を前記前倒しの時間だけ前倒しするため、前倒しされた風呂負荷とシャワー負荷のためにヒートポンプ熱源機3の貯湯運転の計画を変更し、必要に応じて補助熱源機5による給湯も行いつつ、前倒しされた風呂負荷とシャワー負荷に対処することができる。しかも、ヒートポンプ熱源機3も活用することで補助熱源機5の使用を極力抑制することができる。
2)その他、当業者ならば本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はその種の変更形態をも包含するものである。
2 :貯湯給湯装置
3 :ヒートポンプ熱源機
4 :貯湯タンク
5 :補助熱源機
10:制御ユニット
20:操作リモコン
Claims (3)
- 水を加熱する主熱源機と、補助熱源機と、湯水を貯湯する貯湯タンクと、制御手段と、操作リモコンとを備え、過去の給湯実績情報に基づいて学習制御により将来の単位時間毎の熱負荷とその予測時刻を予測する熱負荷予測機能を備え、この熱負荷予測機能により予測された単位時間毎の熱負荷に基づいてこの熱負荷の予測時刻よりも1時間以上の設定時間先行する形態で主熱源機の貯湯運転が制御されるようにすると共に前記補助熱源機は前記制御手段からの指令に基づき燃焼作動されるようにした貯湯給湯システムにおいて、
前記熱負荷予測機能は、風呂負荷、シャワー負荷、その他給湯負荷の3種類の熱負荷に分類して予測するように構成されており、前記操作リモコンから指令される風呂湯張り運転の開始時刻が風呂負荷の予測時刻よりも前記設定時間以上前倒しされたと制御手段が判断したときに、前記制御手段は前記貯湯タンク内の貯湯量を確保するために風呂負荷とシャワー負荷のそれぞれの予測時刻を前記前倒しの時間だけ前倒しすることを特徴とする貯湯給湯システム。 - 前記制御手段は、前記前倒しされた風呂負荷の当初の予測時刻から所定時間以上将来の風呂負荷とシャワー負荷については前倒しの対象外とすることを特徴とする請求項1に記載の貯湯給湯システム。
- 前記制御手段は、予測時刻が前倒しされた風呂負荷とシャワー負荷のうち、主熱源機による貯湯で対処できない第1部分については補助熱源機の運転により給湯し、主熱源機による貯湯で対処できる第2部分については主熱源機の出力を最大出力にして貯湯することを特徴とする請求項1又は2に記載の貯湯給湯システム。
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| JP2014149094A (ja) | 2013-01-30 | 2014-08-21 | Noritz Corp | 給湯装置 |
| US20140277817A1 (en) | 2013-03-15 | 2014-09-18 | International Business Machines Corporation | Managing hot water storage and delivery |
| JP2019082303A (ja) | 2017-10-31 | 2019-05-30 | リンナイ株式会社 | 給湯システム |
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| US20140277817A1 (en) | 2013-03-15 | 2014-09-18 | International Business Machines Corporation | Managing hot water storage and delivery |
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