JPS6018731Y2 - ヒ−トポンプ給湯装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、冷凍装置における高圧ガス冷媒の凝縮熱を利
用して水を加熱するようにしたヒートポンプ式の給湯装
置に関するものである。

深夜電力を利用した電気温水器は従来から知られている
が、この従来の電気温水器は深夜から早朝にかけて加熱
した水を、その一部は昼間に使用するとしても、残りの
大部分は夕食後の食器洗いや入浴のために使用するのが
一般的であり、その間の放熱損失が大きいという問題が
ある。

又、電気ヒータを熱源として使用する場合はＥＥＲが０
．８６程度と低く、電力の有効利用の面でも問題がある
。

本考案は、水加熱用の熱源としてＥＥＲの高い（２〜３
）ヒートポンプ式冷凍装置を使用するとともに、貯湯槽
内水温、給水温度および外気温度などを要素として、も
つとも多量に温水を使用する時間帯に合わせて水の加熱
が終了するようにヒートポンプ冷凍装置を運転制御し、
もって、もつとも放熱損失の少い状態で運転し得るよう
にしたヒートポンプ給湯装置を提供することを目的とす
るものである。

本考案を実施例のヒートポンプ給湯装置により説明する
。

第１図において、符号１は貯湯槽、符号Ｒは冷凍装置を
示し、この冷凍装置Ｒは圧縮機２、凝縮器３、膨張弁４
、蒸発器５を順次環状に接続して構成され、凝縮器３を
貯湯槽１内の底部に、又蒸発器５を屋外に設置している
。

符号６は貯湯槽１の上部に水平の配置された補助電気ヒ
ータであり、槽内の水Ｗの一部のみを特に高温度Ｔｈ（
８５℃）に加熱するためのものである。

７は貯湯槽１の内部に上下方向に配置された電気抵抗体
からなる湯温検知器であり、貯湯槽１の底部の振れどめ
７ａと上部の電気絶縁体７ｂとにより固定され、該絶縁
体７ｂを貫して外部に設置する後述の制御回路に接続さ
れて槽内の水Ｗの平均温度を検知して運転時間を制御す
る作用をなすものである。

８は貯湯槽下部に設けられる温度センサーであり、槽内
の水全体の温度が設定された温度Ｔｓべで加熱されたこ
とを検知するものである。

なお１１は貯湯槽底部に接続した給水管、１２は頂部に
接続した高温給湯管、１３は中間部（高、低温水境界面
りの直下位置）に接続した低温給湯管である。

このヒートポンプ冷凍装置Ｒは、屋外の蒸発器５によっ
て外気から熱を吸収し、その熱を貯湯槽１内の凝縮器３
によって放出して水Ｗを加熱する。

この凝縮器３から放出される高圧ガス冷媒の凝縮熱によ
って、貯湯槽１内の水Ｗは設定温度Ｔｓ （この実施例
では５５℃）まで加熱され、貯湯槽底部の温度センサー
８によって槽内の水全体が設定温度Ｔｓまで加熱された
ことが検知されると圧縮機２が停止して水の加熱が終了
するようになっている。

このヒートポンプ貯湯装置は、温水を使用する主時間帯
（通常は午後５時ごろから午後１０ＥＩ−ごろまで）の
直前において貯湯槽１内に最大量の温水を貯えることが
できるように、その運転開始時刻が決定される。

即ち、一般的にいえば、夏期は使用湯量が少ない上に、
給水温度が高く、しかも外気温度も高くて蒸発器５にお
いて大量の熱を吸収することができるため、水Ｗの加熱
に要する時間は短かくてよく、それにともなって冷凍装
置Ｒの運転開始時刻も遅らせることができる一方、冬期
は使用湯量が多い（即ち、槽内残湯量が少なくて槽内水
の平均温度が低い）上に、給水温度及び外気温度もとも
に低いため、槽内水Ｗの加熱に要する時間が長く、それ
にともなって冷凍装置Ｒの運転開始時刻も早める必要が
生じてくる。

又、冷凍装置Ｒの運転開始時刻は貯湯槽１内の残湯量の
多少によっても変化させることが必要で、同じ夏期又は
冬期であっても、残湯量の多少によってそれだけ冷凍装
置Ｒの運転開始時刻を遅らせたり或いは早めたりする必
要がある。

尚、第１図の実施例のように、補助電気ヒータを併用し
ている場合は、槽内の水Ｗは電気ヒータ６の直下に形成
される境界面りを境として低温温水Ｗと高温温水Ｗ″に
成層化される。

この電気ヒータ６は入浴時の差し湯を作るために使用さ
れるものであり、しかも、その発熱量は常に一定である
から、その発熱開始時間は、残湯量の多少によってそれ
だけ電気ヒータ運転開始時刻を遅らせたり、あるいは早
めたりする必要がある。

第１図のヒートポンプ給湯装置における上記のような運
転パターンを図示すると、第２図に例示するようになる
。

表１は、第１図のヒートポンプ冷凍装置における低温温
水Ｗ′の容量を３４０／、高温温水Ｗ″の容量を６０／
とした場合の各種要目の試算例を示したものである。

但し、電気ヒータ容量：１２００Ｗ 冷凍装置容量：０．７５牌形 （２，２００ｋｌｌｂ形） 本考案のヒートポンプ給湯装置は、上記の如く温水使用
主時間帯の直前に貯湯運転を終了するようにしたもので
あるが゛、以下その具体的手段の一例を第３図を併用し
て説明する。

第１図の給湯装置において、貯湯槽１内の残湯量は、電
気抵抗体からなる湯温検知器７によって槽内水温の平均
温度として検知され、これが増巾装置２１で増巾され、
ＡＤ変換装置２２て変換され、演算装置２３にインプッ
トされる。

他方、温度検知器１７によって検知された給水温度及び
外気温度等の外部信号も増巾装置３１で増巾され、沖変
換装置３２でＡＤ変換され、演算装置２３にインプット
され、これらの全ての信号が演算装置２３内で演算され
て、貯湯槽１内の水Ｗを全量設定温度Ｔｓ及びその一部
Ｗ″をＴｈまで加熱するのに必要な冷凍装置Ｒおよび電
気ヒータ６の運転所要時間Ｈが決定される。

演算装置２３は、この運転所要時間Ｈだけ温水使用主時
間帯から逆算した時刻において、冷凍装置Ｒを起動させ
るべく冷凍装置運転制御器（たとえばタイマー）２４に
信号をアウトプットするものである。

制御系統図の一例を第４図に示す。

これは一種のホイットストーンブリッジによる制御回路
で、Ｒ□〜Ｒ４は抵抗であり、Ｒ１は外気温度および温
水温度により可変な抵抗、Ｒ２はタイマ一方式で時間と
ともに変化する抵抗、Ｒ３は貯湯槽内に設置された抵抗
体で湯温変化に対応して変化する抵抗、Ｒ４は固定抵抗
である。

さらに、ＢＲはそのコイルＣ１，Ｃ２に流れる電流が変
化すると、その接点が電流の大なる方に倒れるリレーＭ
Ｒは装置回路をＯＮにするリレーである。

この制御回路は、抵抗Ｒ□、 Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４のバラ
ンスによりＣ１，Ｃ２に流れる電流の大小が発生し、そ
れによってバランシングリレーＢＲの左右の傾きが生じ
リレーＭＲがＯＮ、ＯＦＦする。

このため抵抗Ｒ１〜Ｒ１を適当に設定することにより、
運転開始時間の設定変更が容易に行えるものである。

このようにして、第２図に示すような最適な時刻に冷凍
装置Ｒが運転され、それに続いて補助電気ヒータ６にも
通電されるものである。

続いて本考案の効果を説明すると、本考案のヒートポン
プ給湯装置には次のような効果がある。

（１） ＥＥＲの高いヒートポンプ冷凍装置を熱源と
して使用し、外気温度の高い昼間に運転するため、ＥＥ
Ｒが高く高効率で貯湯ができ、電力消費量が少くてすむ
利点がある。

（２）温水を使用する主時間帯の直前に貯湯運転が終了
するため、高温度の貯湯の放熱時間が短かく、このため
放熱損失が少なく、熱効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施例のヒートポンプ給湯装置の概念図
、第２図は第１図の給湯装置の運転パターン、第３図は
第１図の給湯装置の制御装置説明図、第４図は制御系統
図の一例である。 １・・・・・・貯湯槽、２・・・・・・圧縮機、３・・
・・・・凝縮器、５・・・・・・蒸発器、６・・・・・
・電気ヒータ、７・・・・・・湯温検知器、２３・・・
・・・演算装置、２４・・・・・・冷凍装置運転制御装
置、Ｒ・・・・・・ヒートポンプ冷凍装置。 （：：：ニニエニご−“゛つ 温水便用時間帯 （：＝層雲＝土）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 冷凍装置Ｒの凝縮器３によって貯湯槽１内の水Ｗを設定
   温度Ｔｓまで加熱するようにしたヒートポンプ給湯装置
   であって、現在の槽内平均水温と給水温度又は外気温度
   等の外部条件とを演算要素として、前記槽内水Ｗを前記
   設定温度Ｔｓにまで加熱するのに要する前記冷凍装置Ｒ
   の運転所要時間Ｈを算定する演算装置２３と、前記冷凍
   装置Ｒに対して温水使用主時間帯から逆算して前記冷凍
   機運転所要時間Ｈだけ早い時刻において運転開始信号を
   出力する冷凍装置運転制御装置２４とを設けたことを特
   徴とするヒートポンプ給湯装置。