JPS60223961A - 太陽熱利用ヒ−トポンプ給湯機 - Google Patents
太陽熱利用ヒ−トポンプ給湯機Info
- Publication number
- JPS60223961A JPS60223961A JP59078877A JP7887784A JPS60223961A JP S60223961 A JPS60223961 A JP S60223961A JP 59078877 A JP59078877 A JP 59078877A JP 7887784 A JP7887784 A JP 7887784A JP S60223961 A JPS60223961 A JP S60223961A
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- Japan
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- temperature
- heat
- hot water
- heat collection
- hot
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- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 70
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000010257 thawing Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 29
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 11
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
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- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D19/00—Details
- F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
- F24D19/1051—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for domestic hot water
- F24D19/106—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for domestic hot water the system uses a heat pump and solar energy
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は太陽熱あるいは太陽熱を集熱するヒートポンプ
集熱回路と、集熱した熱により水を昇温させる加熱回路
と、昇温した水を蓄熱し給湯する給水給湯回路とからな
る太陽熱利用ヒートポンプ給湯機に関するものである。
集熱回路と、集熱した熱により水を昇温させる加熱回路
と、昇温した水を蓄熱し給湯する給水給湯回路とからな
る太陽熱利用ヒートポンプ給湯機に関するものである。
従来例の構成とその問題点
従来の太陽熱利用ヒートポンプ給湯機は、集熱器、アキ
ームレータ、圧縮機、四方弁、凝縮機、温度式膨張弁を
連結した集熱回路と、水−冷媒熱交換器、水循環ポンプ
、貯湯タンクとからなる給湯水加熱回路とから構成され
ている。また、このような給湯機では、一般に、低外気
温時に、集熱器全面に着霜し、との着霜現象が進行する
と、圧縮機側へ冷媒液が戻り、液圧縮が行われ、急激に
かつ過大な負荷が加わることになる。この結果、ビヌト
ン、吐出パルプ等の損傷を招く恐れがあった。このため
、圧縮機の出入口を四方弁を介して集熱回路を構成して
、この四方弁切替えによる逆サイクル除霜回路を利用す
る場合がある。この集熱回路による給湯機は集熱器の着
霜が、ある一定収上になると四方弁を切替えて冷媒流れ
方向を逆サイクルに流すようにして、除霜を行う方式で
ある。従来の除霜回路の制御方法は集熱器の蒸発温度が
、ある一定温度以下になれば除霜回路が動作するように
設定温度を固定し構成されていた。このため、外気温度
、湯温によっては、集熱器の着霜があまり進行していな
くても、まだ十分集熱運転が可能にもかかわらず、除霜
回路が動作する場合が多い等の欠点があった。これは温
度膨張弁の特性と、冷凍サイクル特性により外気温度、
湯温に対して圧縮機へ冷媒液が戻る集熱限界点の集熱器
の蒸発温度が異なり、湯温が高い程、そして外気温度が
低温領域の高目の範囲では（１，５〜６℃）蒸発温度が
高めで、冷媒液の戻り現象があり、また湯温が低い程、
そして外気温度が低い領域（０℃以下）程、冷ｉ液が戻
る限界の蒸発温度はより低い方へ移行する。このため、
除霜制御回路の設定温度としては、湯温か高い領域で、
かつ、外気温度が高い領域で集熱運転限界点の高めの蒸
発温度で設定せざるを得なかった。この結果、湯温か低
く、かつ、外気温度が低い領域では蒸発温度が低い方へ
移行するが、着霜が進行せず冷媒液戻りの状態ではなく
、未だ十分集熱運転が可能にもかかわらず、除霜回路の
設定温度よりも低い状態となり、除霜動作に入ることに
なる。このため、除霜に要する熱損失により運転効率が
悪くする要因であり、これが従来方式の運転効率を低く
する主要因であった。
ームレータ、圧縮機、四方弁、凝縮機、温度式膨張弁を
連結した集熱回路と、水−冷媒熱交換器、水循環ポンプ
、貯湯タンクとからなる給湯水加熱回路とから構成され
ている。また、このような給湯機では、一般に、低外気
温時に、集熱器全面に着霜し、との着霜現象が進行する
と、圧縮機側へ冷媒液が戻り、液圧縮が行われ、急激に
かつ過大な負荷が加わることになる。この結果、ビヌト
ン、吐出パルプ等の損傷を招く恐れがあった。このため
、圧縮機の出入口を四方弁を介して集熱回路を構成して
、この四方弁切替えによる逆サイクル除霜回路を利用す
る場合がある。この集熱回路による給湯機は集熱器の着
霜が、ある一定収上になると四方弁を切替えて冷媒流れ
方向を逆サイクルに流すようにして、除霜を行う方式で
ある。従来の除霜回路の制御方法は集熱器の蒸発温度が
、ある一定温度以下になれば除霜回路が動作するように
設定温度を固定し構成されていた。このため、外気温度
、湯温によっては、集熱器の着霜があまり進行していな
くても、まだ十分集熱運転が可能にもかかわらず、除霜
回路が動作する場合が多い等の欠点があった。これは温
度膨張弁の特性と、冷凍サイクル特性により外気温度、
湯温に対して圧縮機へ冷媒液が戻る集熱限界点の集熱器
の蒸発温度が異なり、湯温が高い程、そして外気温度が
低温領域の高目の範囲では（１，５〜６℃）蒸発温度が
高めで、冷媒液の戻り現象があり、また湯温が低い程、
そして外気温度が低い領域（０℃以下）程、冷ｉ液が戻
る限界の蒸発温度はより低い方へ移行する。このため、
除霜制御回路の設定温度としては、湯温か高い領域で、
かつ、外気温度が高い領域で集熱運転限界点の高めの蒸
発温度で設定せざるを得なかった。この結果、湯温か低
く、かつ、外気温度が低い領域では蒸発温度が低い方へ
移行するが、着霜が進行せず冷媒液戻りの状態ではなく
、未だ十分集熱運転が可能にもかかわらず、除霜回路の
設定温度よりも低い状態となり、除霜動作に入ることに
なる。このため、除霜に要する熱損失により運転効率が
悪くする要因であり、これが従来方式の運転効率を低く
する主要因であった。
発明の目的
本発明は、かかる従来の問題点を解決し、最適かつ、効
率の良い運転制御方式を提供するものである。
率の良い運転制御方式を提供するものである。
発明の構成
本発明は、圧縮機へ冷媒液が戻る集熱限界点の蒸発温度
と、外気温、そして湯温との関係が低外気温領域である
一定の関係であることを調べ、この外気温、湯温に対す
る集熱限界蒸発温度モードを備えた制御回路を設け、外
気温、湯温に応じて前記集熱限界蒸発温度モードに基づ
いて、除霜開始する設定温度を変えて、不必要な除霜運
転頻度を減らし、常に最適、かつ効率的な加熱制御を行
うものである。
と、外気温、そして湯温との関係が低外気温領域である
一定の関係であることを調べ、この外気温、湯温に対す
る集熱限界蒸発温度モードを備えた制御回路を設け、外
気温、湯温に応じて前記集熱限界蒸発温度モードに基づ
いて、除霜開始する設定温度を変えて、不必要な除霜運
転頻度を減らし、常に最適、かつ効率的な加熱制御を行
うものである。
実施例の説明
第１図は本発明の実施例による太陽熱利用ヒートポンプ
給湯機の集熱回路、加熱回路、給水給湯回路および制御
回路の主制御方式を示す。第２図は本発明の一実施例の
湯温と外気温の差に対する集熱限界蒸発温度モード線図
を示す。
給湯機の集熱回路、加熱回路、給水給湯回路および制御
回路の主制御方式を示す。第２図は本発明の一実施例の
湯温と外気温の差に対する集熱限界蒸発温度モード線図
を示す。
第１図において、集熱器１、アキームレータ２、圧縮機
３、四方弁４、水−冷媒熱交換器５、膨張弁６とでヒー
トポンプ集熱回路を構成し、前記水−姶ｂｉｔ融力廟興
ζ ７し低槽ゼンマ０フ 帥爪ｎ −／ ／７８とで加
熱回路を構成し、前記貯湯タンク８、給湯管９、蛇口１
０、給水管１１とで給水給湯回路を構成している。一方
、制御回路１５の主要素として除霜回路を示し、このイ
ンプット情報源として集熱器１の入口に配設された蒸発
温度（Ｔ ｅ’ ）を検知する着霜センサ１２、貯湯タ
ンク８に設置し、湯温（Ｔｗ）を検知する湯温センサ１
３、かつ外気温（Ｔａ）を検知する外気温センサ１４を
集熱器１のまわりに配設されている。制御回路は、前記
湯温センサ１３の出力と外気温センサ１４の出力差に対
応して第２図に示すような、圧縮機へ冷媒液が戻る集熱
限界点の集熱器蒸発温度を示す集熱限界蒸発温度モード
（Ｔｅ）を備え、かつ、実運転時の蒸発温度（Ｔｏ）と
、その時点の湯温（Ｔｗ）と外気温（Ｔａ）との差に対
応した集熱限界蒸発温度モード（Ｔｅ）とを比−散する
比較装置を備え、その大きさに応じて四方弁を０Ｎ−Ｏ
ＦＦ制御して、除霜制御、復帰集熱制御機能をもつ除霜
回路を有して構成されている。即ち、Ｔ ｅ （ｔ ｅ
であれば四方弁をＯＮして冷凍サイクルを逆サイクルｆ
萎り、除霜制御に入り、またＴｏ）ｔｅであれば四方弁
を○ＦＦの状態として、継続運転に入るように制御され
る。
３、四方弁４、水−冷媒熱交換器５、膨張弁６とでヒー
トポンプ集熱回路を構成し、前記水−姶ｂｉｔ融力廟興
ζ ７し低槽ゼンマ０フ 帥爪ｎ −／ ／７８とで加
熱回路を構成し、前記貯湯タンク８、給湯管９、蛇口１
０、給水管１１とで給水給湯回路を構成している。一方
、制御回路１５の主要素として除霜回路を示し、このイ
ンプット情報源として集熱器１の入口に配設された蒸発
温度（Ｔ ｅ’ ）を検知する着霜センサ１２、貯湯タ
ンク８に設置し、湯温（Ｔｗ）を検知する湯温センサ１
３、かつ外気温（Ｔａ）を検知する外気温センサ１４を
集熱器１のまわりに配設されている。制御回路は、前記
湯温センサ１３の出力と外気温センサ１４の出力差に対
応して第２図に示すような、圧縮機へ冷媒液が戻る集熱
限界点の集熱器蒸発温度を示す集熱限界蒸発温度モード
（Ｔｅ）を備え、かつ、実運転時の蒸発温度（Ｔｏ）と
、その時点の湯温（Ｔｗ）と外気温（Ｔａ）との差に対
応した集熱限界蒸発温度モード（Ｔｅ）とを比−散する
比較装置を備え、その大きさに応じて四方弁を０Ｎ−Ｏ
ＦＦ制御して、除霜制御、復帰集熱制御機能をもつ除霜
回路を有して構成されている。即ち、Ｔ ｅ （ｔ ｅ
であれば四方弁をＯＮして冷凍サイクルを逆サイクルｆ
萎り、除霜制御に入り、またＴｏ）ｔｅであれば四方弁
を○ＦＦの状態として、継続運転に入るように制御され
る。
次に実施例の作用と効果について説明する。
低外気温時の集熱運転を行う場合、集熱器１に着霜進行
過程で湯温か低い状態では、除霜制御に入る設定温度が
、外気温、湯温に対応した集熱限界蒸発温度モード（１
，）に基づいて、かなり低いレベルで設定されているた
め、実運転時の蒸発温度（Ｔｏ）が（ｔｅ）に達成する
丑で長時間の集熱運転が保証される。このため、従来の
運転保証を得るために設定温度を高目に設定した従来給
湯機で着霜進行がない状態でも除霜制御に入りその頻度
が極めて高かった問題は解決され極めて経済的な運転制
御が可能となる。また、外気温が比較的高く、かつ湯温
か高い状態では、蒸発温度が高いレベルで冷媒液戻り現
象が現われるが、その外気温、１ 湯温に応じて集熱限
界蒸発温度モード（ｔｅ）に基づいて高い方へ設定温度
が移行されるため、冷媒液戻り現象が現われる前に除霜
制御に入ることになり、極めて信頼性が向上する。
過程で湯温か低い状態では、除霜制御に入る設定温度が
、外気温、湯温に対応した集熱限界蒸発温度モード（１
，）に基づいて、かなり低いレベルで設定されているた
め、実運転時の蒸発温度（Ｔｏ）が（ｔｅ）に達成する
丑で長時間の集熱運転が保証される。このため、従来の
運転保証を得るために設定温度を高目に設定した従来給
湯機で着霜進行がない状態でも除霜制御に入りその頻度
が極めて高かった問題は解決され極めて経済的な運転制
御が可能となる。また、外気温が比較的高く、かつ湯温
か高い状態では、蒸発温度が高いレベルで冷媒液戻り現
象が現われるが、その外気温、１ 湯温に応じて集熱限
界蒸発温度モード（ｔｅ）に基づいて高い方へ設定温度
が移行されるため、冷媒液戻り現象が現われる前に除霜
制御に入ることになり、極めて信頼性が向上する。
また本発明の集熱限界蒸発温度モードを、ある一定の外
気温以下において、湯温のみに対応しだ集熱限界蒸発温
度モード線図に置き替えることが可能となり外気温セン
サの削減ならびに制御回路の簡略化が図れる。
気温以下において、湯温のみに対応しだ集熱限界蒸発温
度モード線図に置き替えることが可能となり外気温セン
サの削減ならびに制御回路の簡略化が図れる。
又、本発明は除霜制御回路に応用するだけでなく、集熱
限界点で停止するように停止制御回路にも応用が可能で
あり、制御回路を簡略化し集熱限界まで運転後、停止す
る沸上げ方式の給湯機としての適用が可能となる。
限界点で停止するように停止制御回路にも応用が可能で
あり、制御回路を簡略化し集熱限界まで運転後、停止す
る沸上げ方式の給湯機としての適用が可能となる。
発明の効果
以上のような本発明の太陽熱利用給湯機によれば次の効
果が得られる。
果が得られる。
（１）外気温、湯温に応じて、冷媒液戻りが現われる集
熱限界点を示す集熱限界蒸発温度モードに基づいて、設
定温度を変えて制御されるため、不必要な除霜頻度を低
減できる。
熱限界点を示す集熱限界蒸発温度モードに基づいて、設
定温度を変えて制御されるため、不必要な除霜頻度を低
減できる。
２）集熱限界蒸発温度モードに基づいて、外気温湯温の
変化に応じて、集熱限界点まで集熱運転する集熱限界運
転自動停止制御方式への応用が可能となる。
変化に応じて、集熱限界点まで集熱運転する集熱限界運
転自動停止制御方式への応用が可能となる。
ａ 着霜現象が現われやすい、一定の外気温以下の条件
のもとに湯温のみに対応した集熱限界蒸発温度モード線
図に加工することができるため、制御回路の簡略化が可
能となり、制御回路のコストダウンが図れる。
のもとに湯温のみに対応した集熱限界蒸発温度モード線
図に加工することができるため、制御回路の簡略化が可
能となり、制御回路のコストダウンが図れる。
第１図は本発明の太陽熱利用ヒートポンプ給湯機の一実
施例を示す構成図、第２図は本発明を説明する集熱限界
蒸発温度モード線図である。 １・・・・集熱器、２・ アキ＝ムレータ、３・・・−
・圧縮機、４・・ 四方弁、５ 水−冷媒熱交換器、６
・・・温度式膨張弁、７・・・・水循環ポンプ、８・
・・・貯湯タンク、１２・・・・・着霜センサ、１３・
・ 湯温センサ、１４・・外気センサ、１５・・ 制御
回路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 Ｖ マ
施例を示す構成図、第２図は本発明を説明する集熱限界
蒸発温度モード線図である。 １・・・・集熱器、２・ アキ＝ムレータ、３・・・−
・圧縮機、４・・ 四方弁、５ 水−冷媒熱交換器、６
・・・温度式膨張弁、７・・・・水循環ポンプ、８・
・・・貯湯タンク、１２・・・・・着霜センサ、１３・
・ 湯温センサ、１４・・外気センサ、１５・・ 制御
回路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 Ｖ マ
Claims (1)
- （１）集熱器、アキ−ムレ−ター、圧縮機、四方弁、水
−冷媒熱交換器、膨張弁で構成するヒートポンプ集熱回
路と、前記水−冷媒熱交換器、水循環ポンプ、貯湯タン
クで構成する加熱回路と、前記貯湯タンクで構成する給
水給湯回路と、前記集熱器の蒸発温度を検知して運転制
御を行う制御回路とからなり、前記制御回路は前記貯湯
タンクの湯温、および外気温度、あるいは両者の温度に
応じて一定の関係で得られる集熱限界蒸発温度モードを
備え、このモードにて温度制御する太陽熱利用ヒートポ
ンプ給湯機。 ２ 制御回路は集熱器に着霜した霜を除霜する除霜制御
回路を有し、集熱限界蒸発温度モードは貯湯タンクの湯
温と外気温度との差に応じて除霜開始温度を得るように
した特許請求の範囲第１項記載の太陽熱利用ヒートポン
プ給湯機。 ■ 制御回路は、集熱器に着霜して集熱限界点で運転を
停止する着霜運転停止回路を有し、集熱限界蒸発温度モ
ードは貯湯タンクの湯温と外気温度の差に応じて一定の
関係で運転停止温度を得るようにした特許請求の範囲第
１項記載の太陽熱利用ヒートポンプ給湯機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59078877A JPS60223961A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | 太陽熱利用ヒ−トポンプ給湯機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59078877A JPS60223961A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | 太陽熱利用ヒ−トポンプ給湯機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60223961A true JPS60223961A (ja) | 1985-11-08 |
Family
ID=13674038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59078877A Pending JPS60223961A (ja) | 1984-04-19 | 1984-04-19 | 太陽熱利用ヒ−トポンプ給湯機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60223961A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112902293A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-06-04 | 威瑞（天津）机电有限公司 | 一种循环泵站以及循环泵站控制系统、热循环控制方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS563345B2 (ja) * | 1972-06-28 | 1981-01-24 |
-
1984
- 1984-04-19 JP JP59078877A patent/JPS60223961A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS563345B2 (ja) * | 1972-06-28 | 1981-01-24 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112902293A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-06-04 | 威瑞（天津）机电有限公司 | 一种循环泵站以及循环泵站控制系统、热循环控制方法 |
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