JP2009250465A - Heat pump-type water heater - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、貯湯タンク内の湯水をヒートポンプユニットで目標温度に沸き上げる沸き上げ制御を行うヒートポンプ式給湯機に関するものである。 The present invention relates to a heat pump water heater that performs boiling control for boiling hot water in a hot water storage tank to a target temperature with a heat pump unit.
従来この種のヒートポンプ式給湯機においては、電力料金の安価な深夜時間帯に、貯湯タンク内の湯水をヒートポンプユニットで沸き上げ目標温度に沸き上げる沸き上げ制御を行って、昼間時間帯に給湯等で使用する湯を貯湯タンクに貯えており、前記沸き上げ制御では、昼間時間帯に貯湯タンク内の湯が不足して沸き増し運転を行った場合、貯湯熱量が足らなかったと判断して、次回の深夜時間帯の沸き上げ運転時の沸き上げ温度を上昇させるものであった。(例えば、特許文献1参照。)
ところでこの従来のものでは、深夜時間帯時の沸き上げ温度の変更は、必ず昼間時間帯の沸き増し運転の有無が条件となっているので、どうしても電気料金の高い昼間時間帯での運転が入ることとなり、電気代の高騰につながりヒートポンプ式給湯機の経済性に相反するものであった。 By the way, with this conventional one, the change in the boiling temperature during the midnight hours is always subject to the presence or absence of extra heating during the daytime hours, so it must be operated during the daytime hours when electricity charges are high. This led to a rise in electricity bills and conflicted with the economics of heat pump water heaters.
この発明はこの課題に着目し上記課題を解決するために、請求項1では、特にその構成を、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部と上部とを循環可能に接続し湯水を循環させる循環ポンプを有した循環回路と、前記循環回路途中に設けられ前記貯湯タンク内の湯水を循環加熱するヒートポンプ式加熱手段と、前記貯湯タンク内の湯水を前記ヒートポンプ式加熱手段で沸き上げ目標温度に沸き上げる沸き上げ制御を行う沸き上げ制御部とを備えたものに於いて、前記沸き上げ制御部は、昼間時間帯に該昼間時間帯の沸き増し開始条件に接近した予め定められた所定値に達したことを条件として、沸き上げ温度を変更するようにしたものである。 In order to solve the above-mentioned problem by focusing attention on this problem, the present invention provides a hot water storage tank that stores hot water and a lower part and an upper part of the hot water tank that can circulate. A circulation circuit having a circulation pump for circulation, a heat pump heating means provided in the circulation circuit for circulatingly heating hot water in the hot water storage tank, and a target for boiling the hot water in the hot water storage tank by the heat pump heating means A heating control unit that performs boiling control for heating to a temperature, wherein the heating control unit is a predetermined predetermined value that is close to a heating start condition in the daytime time zone during the daytime time zone. The boiling temperature is changed on condition that the value is reached.
又請求項2では、前記沸き増し開始条件が、貯湯タンク内下部の貯湯温度の場合には、貯湯温度センサが沸き増し開始条件の所定温度より数度高い所定値以下を検知することで、沸き上げ制御部による沸き上げ温度を数度上昇させるようにしたものである。 Further, in the second aspect, when the boiling start condition is the hot water storage temperature in the lower part of the hot water storage tank, the hot water storage temperature sensor detects a value not more than a predetermined value several degrees higher than the predetermined temperature of the boiling start condition. The boiling temperature by the raising control unit is increased several degrees.
又請求項3では、前記沸き増し開始条件が、貯湯タンク内の残湯熱量の場合には、残湯熱量が沸き増し開始条件の所定残湯量より所定量多い所定値以下を検知することで、沸き上げ制御部による沸き上げ温度を数度上昇させるようにしたものである。
Further, in
又請求項4では、前記沸き増し開始条件が、貯湯タンク内下部の貯湯温度の場合には、貯湯温度センサが沸き増し開始条件の所定温度より所定値以上高いことが数日間連続して検知することで、沸き上げ制御部による沸き上げ温度を数度降下させるようにしたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, when the boiling start condition is the hot water storage temperature in the lower part of the hot water tank, the hot water temperature sensor continuously detects for several days that the hot water temperature sensor is higher than the predetermined temperature by the boiling start condition. Thus, the boiling temperature by the boiling control unit is lowered several degrees.
又請求項5では、前記沸き増し開始条件が、貯湯タンク内下部の貯湯温度の場合には、前記貯湯タンク内下部より一段上の貯湯温度センサが、沸き増し開始条件の所定温度より所定値以上高いことが数日間連続して検知することで、沸き上げ制御部による沸き上げ温度を数度降下させるようにしたものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the case where the boiling start condition is the hot water storage temperature in the lower part of the hot water storage tank, the hot water storage temperature sensor one level higher than the lower part in the hot water storage tank has a predetermined value higher than the predetermined temperature of the hot water start condition. By detecting that the temperature is high continuously for several days, the boiling temperature by the boiling controller is lowered several degrees.
この発明の請求項1によれば、昼間時間帯中に沸き増し開始条件に近い所定値を検知することにより、深夜時間帯の沸き上げ制御部による沸き上げ温度を変更するので、実際に沸き増し運転をすることなく、その手前の所定値で近い将来の沸き増し運転を判断するので、無駄な運転がなく極めて経済的でランニングコストの低減が図られると共に、安心して使用出来るものである。 According to the first aspect of the present invention, since the boiling temperature by the boiling control unit in the midnight time zone is changed by detecting a predetermined value close to the boiling start condition during the daytime period, the boiling temperature is actually increased. Without driving, a near future boiling operation is determined based on a predetermined value before the operation, so that there is no wasteful operation and the running cost can be reduced, and it can be used with peace of mind.
更に請求項2によれば、貯湯タンク内下部の残湯温度によって深夜時間帯の沸き上げ制御部による沸き上げ温度を上昇させるので、実使用に極めて近い所の温度で判断され、無駄のない変更で効率の良い運転が行われるものである。
Further, according to
又請求項3によれば、貯湯タンク内に残っている熱量によって深夜時間帯の沸き上げ制御部による沸き上げ温度を上昇させるので、実際に不足している熱量として検知し判断され、的確な変更で効率の良い運転が行われるものである。 According to the third aspect of the present invention, since the heating temperature by the heating control unit in the midnight time zone is raised by the amount of heat remaining in the hot water storage tank, it is detected and judged as an actually insufficient amount of heat, and an appropriate change is made. In this way, efficient operation is performed.
更に請求項4によれば、貯湯タンク内下部の湯温が所定温度より所定値だけ高い状態が数日間連続することで、深夜時間帯の沸き上げ制御部による沸き上げ温度を数度降下させるので、無駄な沸き上げ運転による電力消費を抑えることが出来、更に経済的で効率の良い運転が行われるものである。 Further, according to the fourth aspect, the hot water temperature in the lower part of the hot water storage tank is higher than the predetermined temperature by a predetermined value for several days. Thus, power consumption due to useless boiling operation can be suppressed, and more economical and efficient operation is performed.
又請求項5によれば、貯湯タンク内下部より一段上の湯温が、所定温度より所定値以上高状態が数日間連続することで、深夜時間帯の沸き上げ制御部による沸き上げ温度を数度降下させるので、貯湯熱量に大きな余裕がある時には、確実に無駄な沸き上げ運転による電力消費を抑えることが出来、的確な変更で効率の良い運転が行われるものである。 Further, according to claim 5, the hot water temperature one level above the lower part of the hot water storage tank is continuously higher than a predetermined temperature by a predetermined value for several days, so that the boiling temperature by the boiling control unit in the midnight time zone is lowered several degrees. Therefore, when there is a large margin in the amount of stored hot water, it is possible to reliably suppress power consumption due to wasteful boiling operation, and an efficient operation can be performed with appropriate changes.
次にこの発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
1は湯水を貯湯する貯湯タンク2を備えた貯湯タンクユニット、3は貯湯タンク2内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段としてのヒートポンプユニット、4は貯湯タンク2とヒートポンプユニット3とを湯水が循環可能に接続する循環回路で、この循環回路4は貯湯タンク2の下部とヒートポンプユニット3とを結び貯湯タンク2内の湯水をヒートポンプユニット3に供給する往き管5と、ヒートポンプユニット3と貯湯タンク2の上部とを結びヒートポンプユニット3で沸き上げられた湯を貯湯タンク2の上部に戻す戻り管6とから構成され、また、7は往き管5に設けられ貯湯タンク2の湯水をヒートポンプユニット3に循環させる循環ポンプである。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a hot water storage tank unit having a hot
8は貯湯タンク2の下端に接続され貯湯タンク2に水を給水する給水管、9は貯湯タンク2の上端に接続され貯湯タンク2に貯湯されている高温の湯を出湯する出湯管、10は給水管8から分岐された給水分岐管、11は出湯管9からの湯と給水分岐管10からの水とを混合して給湯設定温度の湯に混合する給湯混合弁、12は給湯混合弁11で混合された湯を台所や洗面所等に設けられた給湯栓13に給湯する給湯管、14は給湯混合弁11の直後の給湯管12に設けられ給湯混合弁11で混合された湯の温度を検出する給湯温度センサで、給湯混合弁11は給湯温度センサ14で検出する温度がリモコン(図示せず)で設定された給湯設定温度になるように弁体を移動させるモータが駆動されてその混合比率が制御されるものである。
8 is a water supply pipe connected to the lower end of the hot
15は貯湯タンク2内の湯水が一次側に循環され二次側である浴槽(図示せず)内の循環水を加熱する風呂熱交換器、16は前記風呂熱交換器15に貯湯タンク2内の湯水を循環させる一次側循環ポンプ、17は貯湯タンク2と風呂熱交換器15を循環可能に接続する一次側循環回路、18は風呂熱交換器15と浴槽とを循環水が循環可能に接続する二次側循環回路である。
15 is a bath heat exchanger in which hot water in the hot
19は給水管8途中に設けられ給水の温度を検出する給水温度センサ、20は給水圧を減圧する減圧弁、21は加熱されることによる過圧を逃す圧力逃し弁、22は往き管5に設けられ貯湯タンク2からヒートポンプユニット3に供給される湯水の入水温度を検出する入水温度検出手段としての入水温度センサ、23はヒートポンプユニット3にて加熱された加熱後の湯の温度を検出する沸き上げ温度検出手段としての沸き上げ温度センサ、24は貯湯タンク2の側面の上下方向に複数個設けられた貯湯温度センサで、この貯湯温度センサ24が検出する温度情報によって、貯湯タンク2内にどれだけの熱量が残っているか検知し、そして貯湯タンク2内の上下方向の温度分布を検知するものである。また、25はヒートポンプユニット3の駆動開始・停止制御や給湯温度センサ14等の各種センサの入力を受けて各アクチュエータの駆動を制御するマイクロコンピュータを備えた給湯制御器であり、この給湯制御器25は深夜時間帯(23:00〜翌日7:00)や深夜時間帯以外の昼間時間帯(7:01〜22:59)に貯湯タンク2内の湯水をヒートポンプユニット3により沸き上げ目標温度に沸き上げる沸き上げ制御を行う沸き上げ制御部26を有しているものである。
19 is a water supply temperature sensor that is provided in the middle of the water supply pipe 8 to detect the temperature of the water supply, 20 is a pressure reducing valve that reduces the pressure of the water supply, 21 is a pressure relief valve that releases overpressure caused by heating, and 22 is a discharge pipe 5. An incoming
前記ヒートポンプユニット3は、冷媒を圧縮する回転数可変の圧縮機27と、凝縮器としての水冷媒熱交換器28と、減圧手段としての電子膨張弁29と、強制空冷式の蒸発器としての空気熱交換器30とで構成されたヒートポンプ回路31と、空気熱交換器30に送風する室外ファン32と、空気熱交換器30の風上側に設けられ外気温度を検出する外気温度検出手段としての外気温度センサ33と、ヒートポンプユニット3を制御するヒーポン制御器34を備えており、ヒートポンプ回路31内には冷媒として二酸化炭素が用いられて超臨界ヒートポンプサイクルを構成しているものであり、ヒーポン制御器34は前記給湯制御器25と有線にて通信可能に接続されているものである。
The
前記沸き上げ制御部26は、昼間時間帯に該昼間時間帯の沸き増し開始条件を貯湯温度の場合は、下から2番目の貯湯温度センサ24b<50℃とし、又残湯熱量の場合は、残湯熱量<1000Kcalとし、この条件の時には、昼間時間帯でもヒートポンプユニット3を駆動させて貯湯タンク2内に高温水を追加する沸き増し運転を行わせるものである。
The
更に前記沸き上げ制御部26は、前記昼間時間帯の沸き増し開始条件では、どうしても1回は沸き増しを行ってしまい経済的でないと言うことで、沸き増し開始条件に近い予め設定された所定値に達したことを条件として、沸き上げ温度を変更するものであり、この所定値は貯湯温度の場合は、下から2番目の貯湯温度センサ24b<55℃とし、又残湯熱量の場合は、残湯熱量<1500Kcalとし、この時には沸き上げ温度を5℃上昇させるものである。
Further, the
又下から2番目の貯湯温度センサ24b<60℃に未到達が7日連続した場合や、下から3番目の貯湯温度センサ24c<60℃に未到達が7日連続した場合には、沸き上げ温度を5℃降下させて、無駄な熱量を保持したり、過剰な沸き上げを防止して経済性を追求出来るものである。
When the second hot water
次にこの一実施形態の作動について、電力安価な深夜時間帯の沸き上げ制御の沸き上げ温度決定を示した図2、3のフローチャートを用いて説明する。
時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜時間帯(23:00)に達すると、沸き上げ制御部26は沸き上げ制御を開始するものであるが、この時の沸き上げ温度は昼間時間帯での貯湯温度によって決定されるもので、すなわち、ステップ35で先ず蓄熱量過不足判定時間か要するに昼間時間帯かを判断し、YESではステップ36に進み降下判定条件を満たしているかで、下から2番目の貯湯温度センサ24b<60℃かを判断し、YESではステップ37に進んで降下判定に達したことを沸き上げ制御部26自身で記憶する。
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 2 and 3 showing the boiling temperature determination of the boiling control in the midnight time zone where the power is low.
When the electric power unit price of the contract power by time zone reaches an inexpensive midnight time zone (23:00), the
又ステップ36でNOではステップ38に進み上昇判定条件を満たしているかで、下から2番目の貯湯温度センサ24b<55℃かを判断し、YESではステップ39に進み上昇判定に到達したことを記憶した後、ステップ35に戻るものであり、ステップ38でNOの場合もステップ35に戻るものであり、昼間時間帯中はこのステップを順次継続しているものである。
If NO in
次に図3に示す昼間時間帯終了直前の処理について説明すれば、先ずステップ40で上昇判定に到達したか、上昇判定の記憶があるかを判断し、YESではステップ41に進んで沸き上げ温度を5℃上昇させるものであり、NOではステップ42に進み下降判定に到達したか、下降判定の記憶があるかを判断し、NOではステップ43に進んで下降カウンタをクリアし、YESではステップ44に進んで下降カウンタをカウントアップさせた後、ステップ45に進み下降カウンタが継続して7日カウントしたかを判断し、YESでステップ46に進んで沸き上げ温度を5℃下降させるものであり、NOではステップ47に進んで終了するものである。
Next, the processing immediately before the end of the daytime period shown in FIG. 3 will be described. First, in
そして深夜時間帯(23:00)の到来で沸き上げ制御部26による沸き上げ運転に入るのであるが、上記のように昼間時間帯時に貯湯タンク2内の熱量が沸き増し運転をするまでもないが、それに近い熱量となった時に、沸き上げ温度を80℃から85℃に変更して次の日に熱量が不足することを防止するものであり、又逆に十分な熱量の貯留を連続7日間検知することで、沸き上げ温度を80℃から75℃に下降修正して、無駄なエネルギーを使用しないようにしているものである。
Then, when the midnight time zone (23:00) arrives, the
尚、この一実施形態では、貯湯タンク2内の湯温によって沸き上げ温度を変更したが、これに限定されることなく、例えば貯湯温度センサ24間の貯湯温度と貯湯量の積から残湯量を演算し、残湯熱量<1500Kcalにより沸き上げ温度を変更するようにしても良いものである。
In this embodiment, the boiling temperature is changed depending on the hot water temperature in the hot
2 貯湯タンク
3 ヒートポンプ式加熱手段(ヒートポンプユニット)
4 循環回路
7 循環ポンプ
26 沸き上げ制御部
2 Hot
4 Circulating
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