JP6944850B2 - 給湯システム - Google Patents
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Description
図1に示すように、本実施例に係る給湯システム2は、例えば、家屋等の内外の温水利用箇所に温水を供給するために利用されるシステムである。給湯システム2は、ヒートポンプ4と、熱源機6と、タンクユニット8と、を備える。ヒートポンプ4及び熱源機6は、ともに、分電盤300から分岐した1個の電源コンセント200に接続されており、同じ電源コンセント200から電力供給を受けている。タンクユニット8は、熱源機6に備えられた電源コンセント36に接続されており、熱源機6を介して電力供給を受けている。
ヒートポンプ4は、加熱機80と、タンク水循環路82と、循環ポンプ84と、ヒートポンプ電源部(以下では「HP電源部」と呼ぶ)90と、ヒートポンプ制御部(以下では「HP制御部」と呼ぶ)100と、を備える。
熱源機6は、熱源機電源部20と、電圧監視回路30と、電源コンセント36と、熱源機制御部40と、燃焼機70と、を備える。
タンクユニット8は、タンク10と、供給路60と、接続部54と、を備える。
分電盤300は、電源に接続されており、電源から供給される電力を建物の内外の電源接続口に分岐させて割り当てるための装置である。
蓄熱運転は、加熱機80で生成した熱により、タンク10内の水を加熱する運転である。HP制御部100によって蓄熱運転の実行が指示されると、まず、加熱機80が動作を開始するための動作準備(いわゆる暖気運転)を行う。動作準備が終了すると、加熱機80が動作を開始する(即ち、圧縮機104及びファン103を動作させる)とともに、循環ポンプ84が回転する。循環ポンプ84が回転すると、タンク水循環路82内をタンク10内の水が循環する。即ち、タンク10の下部に存在する水がタンク水循環路82内に導入され、導入された水が加熱機80内の凝縮器105を通過する際に、熱媒体の熱によって加熱され、加熱された水がタンク10の上部に戻される。これにより、タンク10に高温の水が貯められる。タンク10の上部には、高温の水の層が形成され、下部には、低温の水の層が形成される。
給湯運転は、タンク10内の水を温水利用箇所に供給する運転である。給湯運転は、上記の蓄熱運転中にも実行することができる。温水利用箇所の給湯栓が開かれると、水道水供給源51からの水圧によって、水道水導入路50(第1導入路50a)からタンク10の下部に水道水が流入する。同時に、タンク10上部の温水が、供給路60を介して温水利用箇所に供給される。
上記の通り、図1の例では、熱源機6の接続部21の差込プラグと、ヒートポンプ4の接続部91の差込プラグと、が両方とも同じ電源コンセント200に差し込まれている。即ち、熱源機6とヒートポンプ4の両方が、同じ電源コンセント200から電力を供給する。この接続状態を前提とする場合、熱源機6側でPFC回路28を用いた力率改善処理を行わずに、加熱機80及び燃焼機70を同時に動作させると、電源コンセント200の定格電流(本実施例では15A)を超えるおそれがある。そのため、本実施例の給湯システム2では、HP制御部100がヒートポンプ制御処理(図3参照)を実行するとともに、熱源機制御部40が熱源機制御処理(図4参照)を実行することによって、電源コンセント200の定格電流を超えないように、加熱機80及び燃焼機70を動作させる。
本実施例では、PFC回路28に異常が発生していない場合には、PFC回路28を駆動させて力率改善を行うことで、熱源機6に流れる電流値を抑制し、加熱機80と燃焼機70を同時に動作させる場合であっても、電源コンセント200の定格電流を超えることを抑制する。具体的に言うと、HP制御部100は、加熱機80の状態が「運転中」「運転準備中」「待機中(即ち停止中)」の間で切り替わる毎に、加熱機80の状態を示す状態信号(即ち、動作中信号、動作予定信号、待機中信号、のうちのいずれか)を熱源機制御部40に送信する。そして、図2に示すように、熱源機制御部40は、HP制御部100から受信される状態信号に基づいて加熱機80の状態を把握するとともに、燃焼機70と加熱機80とが同時に動作すべき状況が発生する場合(即ち、燃焼機70が動作中であり、加熱機80が動作中又は動作準備中である場合)に、スイッチ24を第1の状態に切り替え、PFC回路28を駆動させ、熱源機6において力率改善処理を行う(即ちPFC回路28をオンする)。これにより、燃焼機70と加熱機80とが同時に動作しても、電源コンセント200の定格電流を超えさせないようにすることができる。
また、PFC回路28に異常が発生している場合には、PFC回路28が正常に動作しないため、PFC回路28による力率改善を行うことはできない。そのため、熱源機制御部40は、PFC回路28をオフする。この場合、燃焼機70が動作する場合(動作しようとする場合を含む)に、加熱機80を同時に動作させないようにすることで、電源コンセント200の定格電流を超えることを抑制する。燃焼機70と加熱機80とが同時に動作しようとした場合(即ち両者の動作タイミングが重複する場合)に、燃焼機70の動作を優先して加熱機80の動作を抑制するため、温水利用箇所で要求される温水の準備に必要な熱を十分に賄うこともできる。具体的には、熱源機制御部40は、燃焼機70を動作させるべき場合に、HP制御部100に、加熱機80の動作を停止する(既に待機中の場合は待機中状態を維持する)ことを要求する停止信号を送信する。HP制御部100は、熱源機制御部40から停止信号を受信すると、加熱機80が動作中であればその動作を終了する。そしてHP制御部100は、動作禁止フラグをオンする。動作禁止フラグは、HP制御部100によって記憶されているフラグであり、オンとオフの一方に設定されるフラグである。以後、HP制御部100は、動作禁止フラグがオンである間は、加熱機80の動作開始条件が具備される場合であっても、加熱機80を動作させない。これにより、PFC回路28に異常が発生している場合に、燃焼機70と加熱機80とが同時に運転されることで、電源コンセント200の定格電流を超えてしまう事態の発生を抑制することができる。
図3を参照して、HP制御部100が実行するヒートポンプ制御処理の内容を説明する。ヒートポンプ4の電源がオンされると、HP制御部100は、図3の処理を開始する。図3の処理の開始時点では、加熱機80は動作していない。
続いて、図4を参照して、熱源機制御部40が実行する熱源機制御処理の内容を説明する。熱源機6の電源がオンされると、熱源機制御部40は、図4の処理を開始する。図4の処理の開始時点では、燃焼機70は動作していない。
4 :ヒートポンプ
6 :熱源機
8 :タンクユニット
10 :タンク
12 :サーミスタ
14 :サーミスタ
16 :サーミスタ
18 :サーミスタ
20 :熱源機電源部
21 :接続部
22 :AC回路
24 :スイッチ
26 :バイパス回路
28 :PFC回路
30 :電圧監視回路
32 :SW電源
34 :DC−DCコンバータ
36 :電源コンセント
40 :熱源機制御部
50 :水道水導入路
50a :第1導入路
50b :第2導入路
51 :水道水供給源
52 :サーミスタ
54 :接続部
60 :供給路
62 :混合弁
64 :サーミスタ
70 :燃焼機
80 :加熱機
82 :タンク水循環路
84 :循環ポンプ
86 :サーミスタ
88 :サーミスタ
90 :HP電源部
91 :接続部
100 :HP制御部
101 :熱媒体循環路
102 :蒸発器
103 :ファン
104 :圧縮機
105 :凝縮器
106 :膨張弁
107 :バイパス路
108 :開閉弁
200 :電源コンセント
300 :分電盤
Claims (5)
- 電力を供給する電源より分岐した電源接続口に接続されて動作する給湯システムであって、
ヒートポンプと、熱源機と、を備え、
前記ヒートポンプは、
外気から吸熱して水を加熱する加熱機と、
前記電源接続口に接続される第1の電源部と、を有しており、
前記熱源機は、
燃料を燃焼させて発生した熱を用いて水を加熱する燃焼機と、
前記電源接続口に接続される第2の電源部と、を有しており、
前記第2の電源部は、スイッチング素子を有するとともに前記電源接続口と負荷との間に設けられる力率改善回路を有している、
給湯システム。 - 前記第2の電源部は、さらに、前記電源接続口と前記負荷との間に前記力率改善回路を電気的に接続する第1の状態と、前記電源接続口と前記負荷との間に前記力率改善回路を電気的に接続しない第2の状態と、を切り替えるためのスイッチを有しており、
前記ヒートポンプは、さらに、
前記加熱機の動作状態を示す状態信号を前記熱源機に送信する第1の制御部を有しており、
前記熱源機は、さらに、
前記ヒートポンプから前記状態信号を受信し、受信された前記状態信号に基づいて、前記力率改善回路による力率改善の状態を、(a)前記スイッチの状態を前記第1の状態に切り替えるとともに、前記力率改善回路を駆動させ、前記力率改善回路による力率改善を有効化するオン状態と、(b)前記スイッチの状態を前記第2の状態に切り替えるとともに、前記力率改善回路を駆動させず、前記力率改善回路による力率改善を行わせないオフ状態と、のどちらかに切り替える、第2の制御部を有している、
請求項1に記載の給湯システム。 - 前記状態信号は、前記加熱機が動作を開始するために必要な準備を行っていることを示す動作予定信号を含み、
前記第2の制御部は、
前記ヒートポンプから前記動作予定信号を受信する場合に、前記加熱機及び前記燃焼機の両方が同時に動作する同時動作状態が開始される前に、前記力率改善の状態を前記オン状態に切り替える、
請求項2に記載の給湯システム。 - 前記第2の制御部は、
前記力率改善の状態を前記オン状態に切り替えた後で前記同時動作状態が開始され、その後前記同時動作状態が終了する場合に、前記力率改善の状態を前記オン状態から前記オフ状態に切り替える、
請求項3に記載の給湯システム。 - 前記ヒートポンプは、さらに、前記熱源機と通信可能な第1の制御部を有しており、
前記熱源機は、さらに、前記ヒートポンプと通信可能な第2の制御部を有しており、
前記第2の電源部は、さらに、前記力率改善回路に異常が発生していることを検出するための監視回路を備え、
前記第2の制御部は、前記監視回路によって前記力率改善回路に異常が発生していることが検出された後で、前記燃焼機が動作すべき場合に、前記加熱機の動作を抑制するための停止信号を前記ヒートポンプに送信する、
請求項1から4のいずれか一項に記載の給湯システム。
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