JP2001116357A - ヒートポンプ式給湯機 - Google Patents

ヒートポンプ式給湯機

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JP2001116357A
JP2001116357A JP2000060572A JP2000060572A JP2001116357A JP 2001116357 A JP2001116357 A JP 2001116357A JP 2000060572 A JP2000060572 A JP 2000060572A JP 2000060572 A JP2000060572 A JP 2000060572A JP 2001116357 A JP2001116357 A JP 2001116357A
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JP
Japan
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hot water
heat pump
tank
capacity
refrigerant
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JP2000060572A
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English (en)
Inventor
Hideaki Mukoda
英明 向田
Kiyoshi Koyama
清 小山
Yoshinori Enya
義徳 遠谷
Norio Sawada
範雄 沢田
Shigeya Ishigaki
茂弥 石垣
Norio Abukawa
則男 虻川
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒートポンプ式給湯機の機能を損なうことな
く、装置を小型化し、PSに格納できるヒートポンプ式
給湯機を提供する。 【解決手段】 ヒートポンプを収納したヒートポンプユ
ニット1と、このヒートポンプで加熱される温水を蓄湯
し、その内部には電気ヒータ18を有するタンク15を
収納したタンクユニット10とを上下に段積み構成し、
このヒートポンプの能力を3〜8KWに設定し、タンク
容量を100〜250リットルに設定したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒圧縮機、凝縮
器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管で環状に接続した冷凍
サイクルを用いて蓄湯タンク内に温水を生成するヒート
ポンプ式給湯機に関する。
【0002】
【従来の技術】一般の蓄湯式の給湯機は、電気ヒータを
用いてタンク内を加熱して温水を生成するものが知られ
ている。この種の給湯機では、料金が安くなる深夜電力
を利用して1日に使用する温水を生成するする必要があ
り、タンクの容量を300リットル〜460リットルと
大型化しなければならないものであった。
【0003】このような容量のタンクは、例えば集合住
宅のパイプシャフト(以下、PSという。)などには格
納できないという問題がある。
【0004】一方、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器
を用いた冷凍サイクルを用いて温水を生成し、これをタ
ンクに貯留するヒートポンプ式給湯機(特開平7−98
156号公報)が提案されていた。この給湯機はタンク
の上方に冷媒圧縮機など冷凍サイクルの構成要素を段積
みして構成されていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなヒートポンプ式給湯機は、PSに収納することを目
的としておらず、蓄湯タンクのサイズに制限を受けてい
ないものであった。
【0006】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
技術が有する課題を解消し、ヒートポンプ式給湯機の機
能を損なうことなく、装置を小型化し、PSに格納する
ことができるヒートポンプ式給湯機を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、冷媒圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管
で環状に接続した冷凍サイクルの少なくとも冷媒圧縮機
及び蒸発器を単一のヒートポンプユニットに収納し、こ
のヒートポンプユニットの下方に凝縮器で冷媒が凝縮す
る際の凝縮熱で加熱された温水を蓄湯すると共に、その
内部に蓄えられた温水を加熱する電気ヒータを有するタ
ンクを段積み構成し、凝縮器の加熱能力を3〜8KWに
設定し、温水の蓄湯量を100〜250リットルに設定
するものである。
【0008】また、本発明は蓄えられた温水を深夜時間
帯に所定温度にまで沸き上げ可能に、加熱能力及び蓄湯
量を設定するものである。
【0009】また、本発明は加熱される前の状態の温水
を8時間以内に所定の温度まで、沸き上げ可能に、加熱
能力及び蓄湯量を設定するものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図1は冷凍サイクル、給湯回路、
温水回路を示す概略図であり、図2はヒートポンプ給湯
機の構成の配置を示す概略図であり、同一構成要素には
同一符号を付している。
【0011】図1、図2において、1はヒートポンプユ
ニットを示し、10はタンクユニットを示している。各
ユニット1、10は上下に分離可能な状態で、タンクユ
ニットを下にして上下に段積み構成され、ボルト(図示
せず)により連結されている。
【0012】2は冷媒圧縮機(以下圧縮機)であり、吸
込側にアキュムレータ3を有し、この圧縮機2から吐出
される高温高圧の冷媒は冷媒配管7、開閉弁(管継手)
31、温水熱交換器11(凝縮器)、冷媒配管8、開閉
弁(管継手)32、減圧装置EXP、蒸発器4、アキュ
ムレータ3の順に流れるように冷媒配管で環状に接続さ
れ、冷媒は温水熱交換器11で凝縮し、減圧装置EXP
で減圧された後蒸発器4で蒸発する冷凍サイクル(冷媒
回路)が構成されている。
【0013】温水熱交換器11の容量(最大加熱能力)
は8KWに設計されており、圧縮機2の運転能力を可変
して温水熱交換器11の加熱能力が3〜8KWで可変可
能に設計している。圧縮機2の運転能力の可変は、イン
バータ回路による回転数の可変で可能にしている。圧縮
機2の運転能力は外気温度(蒸発器4へファン6で供給
される温度)に基づいて制御され、外気温度が低い程圧
縮機2の運転能力が高くなるように制御される。
【0014】ヒートポンプユニット1には圧縮機2、ア
キュムレータ3、蒸発器4、減圧装置EXP、蒸発器4
への送風ファン6が収納されている。このヒートポンプ
ユニット1からタンクユニット10に向けて2本の冷媒
配管7、8が延出している。一方の冷媒配管は行き管7
であって、この行き管7には開閉弁(管継手)31を介
して温水熱交換器11が接続され、この凝縮器11には
他方の冷媒配管を構成する戻り管8が接続され、この戻
り管8には開閉弁(管継手)32を介して蒸発器4が接
続されている。
【0015】従って、開閉弁(管継手)31、32を介
してヒートポンプユニット1とタンクユニット10とが
分離可能に構成される。
【0016】温水熱交換器11は、圧縮機2から吐出さ
れる高温高圧の冷媒が流れる冷媒配管と蓄湯タンク15
から循環してくる水又は低温の温水が流れる水配管12
とを交互に重ねて螺旋状に巻いた後、これら冷媒配管と
温水配管とが自在に熱交換するように加圧密着させた構
造となっている。
【0017】蓄湯タンク内の水又は低温の温水(以下温
水)を温水熱交換器11へ循環させるための温水回路
は、循環する温水の量を制御する制水弁13及び温水循
環用のポンプ14を有し、蓄湯タンク15の下部からこ
のタンク15内の温水を温水熱交換器11へ供給し蓄湯
タンク15の上部へ供給させるものである。
【0018】このとき蓄湯タンク15の上部へ温水熱交
換器11で加熱されて供給される温水の温度が設定温度
(約60℃)まで加熱されるように制水弁13の開度
(流量)を自動制御するものである。
【0019】このタンク15の給水系を説明すると、タ
ンクの下部に水道減圧弁16が設けられ、この水道減圧
弁16で減圧された水道水が開状態の止水弁17を介し
てタンク15に下部から供給される。
【0020】このタンク15に供給された水道水は、ポ
ンプ14の駆動によって上記温水回路を流れる。すなわ
ち、水配管12を経て点線矢印で示す方向に循環しなが
ら温水熱交換器11で冷媒の凝縮熱によって加熱されて
約60℃の温水になる。また、必要であれば、更に2K
W程度の電気ヒータ18の熱により加熱されて約85℃
の温水になる。
【0021】19はサーモ付き混合水栓による蛇口19
であり、給湯配管(給湯回路)23を介して蓄湯タンク
15の上部に接続されている。この蛇口を捻ることによ
って、蓄湯タンク内の上部に蓄えられている温水が内部
圧力(水道減圧弁16で減圧された後の圧力)で給湯配
管23を経て蛇口19に至り、管路24を通じて供給さ
れる水道水と混合されて所望の温度に調節された後利用
される。
【0022】尚、22は空気抜き弁・負圧弁であり、蓄
湯タンク15内の溜まったガスを抜くものである。
【0023】ヒートポンプユニット1とタンクユニット
10とを上下に段積みして、この装置全体をPSに収納
可能な構造とする場合、配管スペースや必要部品の収納
を考慮すると、タンク15の容量を約250リットル以
下に抑える必要がある。この小型容量のタンク15でも
って必要量の温水を湯切れなく供給できるようにするた
め、ヒートポンプの能力は以下のように決定される。
【0024】ここでは、給湯負荷の最も厳しい厳冬期の
水温の低い条件で、家族5人が連続入浴した場合を基準
に決定する。この条件を満足すれば、水温が高い場合、
或いは入浴の間隔があいた場合、それ以上の給湯が可能
になる。
【0025】基準の計算パターンは、浴槽に湯張りを1
度行って、間隔をあけずに連続して家族5人が入浴し、
定量の湯を使用するものとする。また、タンク15への
貯湯は深夜電力を利用して、一部夜間に行っておき、あ
とは昼間の電力によって適宜ヒートポンプを駆動するも
のとする。
【0026】温水熱交換器11の必要容量をQとした場
合、 Q(KW)=(−−(×)−)÷(−1×
(−1)××860) ただし、 は深夜貯湯熱量であって、貯湯タンク容量×貯湯温度 は浴槽を満たすための必要熱量であって、 浴槽容量×(給湯温度−給水温度) は入浴中に使用する一人当たりのタンクからの熱量で
あって、 給湯流量×使用時間(分)×(給湯温度−給水温度) は最低保持熱量(余剰熱量) は入浴時間(時間) は入浴人数 上記の式に、貯湯タンク容量=160リットル、貯湯温
度=85℃、浴槽容量=200リットル、給湯温度=4
2℃、給水温度=5℃、給湯流量=12リットル/分、
一人当たり使用時間=5分、一人当たり入浴時間=20
分、入浴人数=5人、最低保持熱量=1700Kcal
を代入すると、温水熱交換器11の必要容量Qは5.7
6KWとなる。
【0027】要するに、タンク15の容量=160リッ
トルとした場合、ヒートポンプは最大6KWの能力があ
ればよく、圧縮機2には6KW程度のインバータ駆動に
よる圧縮機を採用すればよい。同様の条件で、タンク1
5の容量を200リットルとした場合、温水熱交換器1
1の必要容量Qは2.79KWとなる。6KWのインバ
ータ駆動による圧縮機2を採用したままであれば、使用
量換算で+100リットルのお湯の使用が可能になる。
【0028】入浴パターンには朝と夜の入浴があり得る
が、朝から夜までの間、十分に熱量を補給する時間があ
り、夜の使用時にはタンク全量の貯湯が可能であるた
め、上記計算パターンが最大である。
【0029】これによれば、4〜5人家族の場合のタン
ク容量として、100リットル〜250リットルの小型
のタンクの使用が可能になった。
【0030】この実施形態では、タンク15の全水量を
深夜時間帯(8時間)に所定温度(85℃)にまで沸き
上げ可能で、かつ当該タンク15の全水量を使い切った
後、新たな全水量を約8時間以下の時間で沸き上げ可能
なことを条件に、ヒートポンプの能力が3〜8KWのい
ずれかに設定され、タンク容量が100〜250リット
ルのいずれかに設定されている。
【0031】タンク15内の温水制御の一例として、
深夜電力を利用して、深夜時間帯(8時間)にヒートポ
ンプ利用による約60℃の温水生成が行われ、更に、
深夜電力を利用して2KW程度の電気ヒータ18利用に
よる約85℃の温水生成が行われる。これに加え、昼
間電力を利用して、ヒートポンプ利用による約60℃の
温水生成が常時行われ、特に、外気温度が低い場合、
更に、昼間電力を利用して、電気ヒータ18利用による
約85℃の温水生成が行われる。
【0032】特に、とによって、ヒートポンプ利用
による温水循環・加熱が可能になるので、タンク15の
容量を小さくすることができ、装置が小型化し、従来で
は困難であったPSへの収納を容易に行うことができ
る。
【0033】ちなみに、タンク容量が100〜250リ
ットルのいずれかに設定された場合には、装置全体のサ
イズを幅550mm×奥行き500mm×高さ1700
mm以内に抑えることができ、PSへの収納がきわめて
容易になる。
【0034】以上、一実施形態に基づいて本発明を説明
したが、本発明はこれに限定されるものではないことは
明らかである。
【0035】例えば、圧縮機2はインバータ制御による
ものに限定されず、定格のもの、又はアンローダ機構に
よるものであってもよい。
【0036】
【発明の効果】本発明では、ヒートポンプの能力とタン
クの容量とが規定されるので、装置を小型化でき、PS
に簡単に格納することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の冷凍サイクル、給湯回路、温水回路を
示す概略図である。
【図2】本発明の構成の配置を示す概略図である。
【符号の説明】
1 ヒートポンプユニット 2 圧縮機 3 アキュムレータ 4 蒸発器 7、8 冷媒配管 10 タンクユニット 11 温水熱交換器 12 水配管 14 ポンプ 15 タンク 18 電気ヒータ 22 空気抜き弁・負圧弁 31、32 開閉弁(管継手)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠谷 義徳 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 沢田 範雄 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 石垣 茂弥 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 虻川 則男 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷媒圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器
    を冷媒配管で環状に接続した冷凍サイクルの少なくとも
    前記冷媒圧縮機及び蒸発器を単一のヒートポンプユニッ
    トに収納し、このヒートポンプユニットの下方に前記凝
    縮器で冷媒が凝縮する際の凝縮熱で加熱された温水を蓄
    湯すると共に、その内部に蓄えられた温水を加熱する電
    気ヒータを有するタンクを段積み構成し、前記凝縮器の
    加熱能力を3〜8KWに設定し、温水の蓄湯量を100
    〜250リットルに設定することを特徴とするヒートポ
    ンプ式給湯機。
  2. 【請求項2】 前記蓄えられた温水を深夜時間帯に所定
    温度にまで沸き上げ可能に、加熱能力及び蓄湯量を設定
    することを特徴とする請求項1に記載のヒートポンプ式
    給湯機。
  3. 【請求項3】 加熱される前の状態の温水を8時間以内
    に所定の温度まで、沸き上げ可能に、加熱能力及び蓄湯
    量を設定することを特徴とする請求項1に記載のヒート
    ポンプ式給湯機。
JP2000060572A 1999-08-09 2000-03-06 ヒートポンプ式給湯機 Pending JP2001116357A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010107162A (ja) * 2008-10-31 2010-05-13 Daikin Ind Ltd ヒートポンプ式給湯装置
JP2010255874A (ja) * 2009-04-22 2010-11-11 Panasonic Corp ヒートポンプ式給湯機
JP2011122752A (ja) * 2009-12-09 2011-06-23 Panasonic Corp ヒートポンプ給湯機
CN102721175A (zh) * 2012-06-12 2012-10-10 李瑞英 空气能开水器
JP2019082305A (ja) * 2017-10-31 2019-05-30 東京瓦斯株式会社 温水システム設計方法、および、温水システム設計方法を用いて設計された温水システム

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Effective date: 20051226