JPS60243449A

JPS60243449A - 給湯・冷暖房ヒ−トポンプ装置

Info

Publication number: JPS60243449A
Application number: JP59101220A
Authority: JP
Inventors: 道夫大坪
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1984-05-17
Filing date: 1984-05-17
Publication date: 1985-12-03
Also published as: JPH0339228B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】゛　〔発明の技術分野〕この発明は、１台のヒートポンプを用いて給湯と冷暖房
を行なう給湯・冷暖房ヒートポンプ装置に関し、特にヒ
ートポンプの運転制御方式の改良に関するものである。

〔従来技術〕

従来、１台のヒートポンプを用いて給湯及び冷暖房を行
なうヒートポンプ装置としては、第１図に示すものがあ
る。

第１図において、１は給湯・冷暖房兼用のヒートポンプ
、２は給湯加熱用の熱交換器、３ａ、３ｂは上記ヒート
ポンプ１と給湯加熱用熱交換器２とを接続する配管、４
は配管３ａに設けた給湯・冷暖房切換用の電磁弁、５は
配管３ａの途中に設けた循環ポンプ、６ａ、６ｂは給湯
加熱用熱交換器２と貯湯槽７間を接続する配管であり、
この配管６ｂの中途には貯湯槽７の湯水を熱交換器２を
介して循環させる給湯用循環ポンプ８が設けられている
。９ａ、９ｂは貯湯槽７に接続した給湯用の２次側配管
で、この配管には蛇口１０が設けられているととも１ご
、配管の中途には給湯用ポンプ１１が設けられている。

１２は室内熱交換器、ｉ３ａ、１３ｂは上記室内熱交換
器１２とヒートポンプ１ａ〜１ｃ開を接続する空調用配
管、１４は空調用配管１．３ｂの中途に介在した空調用
ポンプ、１５は空調用配管１．３ａに設けた冷暖房・給
湯切換用電磁弁、１６は貯湯槽７に接続した給水配管で
あり、この給水配管１６は給水用電磁弁１７を介して市
水道管等に接続されている。１８は貯湯槽７の水位検知
器、１９は温度センサである。

上記のように構成された従来の装置において、給湯加熱
設定時刻ｔ１になると、一方の給湯・冷暖房切換用の電
磁弁４が開き、他方の電磁弁１５が閉じ、かつ給水用電
磁弁１７を開として貯湯槽７へ給水する。これにより貯
湯槽７内の給水レベルが第１図に示すレベルＡに達する
と、給水用電磁弁１７が閉じ、ヒートポンプ１がオンと
なり、同時に循環ポンプ５及び８が起動される。そして
ヒートポンプによる貯湯′！ｆＩ７内の水の加熱は、給
湯用熱交換器２を介して行なう（これは給湯水と暖房用
水が混合するのを防ぐため）。

ヒートポンプによる給湯水の加熱量は、外気温度や貯湯
槽２内の水温の影響を受けるので一定ではなく、槽温度
の低い最初のうちは大きく、槽温度が上昇するにつれて
次第に小さくなるので、通常その温度変化は徐々にゆる
やかになっていく。

このようにして上限の設定値温度まで沸き上がった時点
でヒートポンプ１及び循環ポンプ５，８は全て停止する
。その後、給湯加熱終了予定時刻ｔ２になると、電磁弁
４が閉じ、電磁弁１５が開き、かっ空調用ヒートポンプ
及び空調用ポンプ１４が起動して室内熱交換器１２に冷
媒を循環し空調を開始する。また、給湯負荷が発生する
と、蛇口１゜から給湯され、貯湯槽７の水位レベルが次
第に下がっていく。　上記のような従来のヒートポンプ
による給湯・冷暖房装置においては、給湯負荷に対して
ヒートポンプの能力が大きい場合には、給湯加熱終了予
定時刻より、かなり前に貯湯槽の給湯水が沸き上がって
しまい、貯湯槽熱ロスが大きくなったり、給湯用にヒー
トポンプ１が駆動されたときに消費電力が異常に大きく
なるといった問題があった。

〔発明の概要〕

この発明は上記のような従来の問題を解消するためにな
されたもので、貯湯槽からの熱ロスを低減させると共に
、消費電力のピークを低減できる給湯・冷暖房ヒートポ
ンプ装置を提供することを目的とする。

このためにこの発明の給湯・冷暖房ヒートポンプ装置は
、貯湯槽の設定温度に、時刻と市水温度の関数として算
出した値を利用してヒートポンプを制御できるようにし
たものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面について説明する。

第２図はこの発明の給湯・冷暖房ヒートポンプ装置の一
例を示すもので、第１図と同一の部分には同一符号を付
してその説明を省略し、第１図と異なる部分の構成、即
ち特徴部分を重点に述べる。

即ち、この発明においては、貯湯槽７の設定温度を時刻
と市水温度から設定し、この設定温度をもとにヒートポ
ンプ１をオン・オフ制御するために、貯湯槽７の給水配
管１６に市水の温度を検出する市水温度検知器２０を設
け、この市水温度検知器２０により検出された市水温度
信号はタイマ付制御装置２１に供給されるようになって
いるとともに、このタイマ付制御装置２１には貯湯槽７
の水位検知器１８及び温度センサ１９の出力信号が供給
されるようになっている。また、上記タイマ付制御装置
２１からヒートポンプ１に対しオン・オフ制御指令が出
力され、さらに各電磁弁４゜１．５　、１７にも開閉の
制御指令が出力されようになっている。

次に一上記のように構成された本実施例の動作について
説明する。

本実施例のヒートポンプシステムにおいて、給水開始設
定時刻になると、タイマ付制御装置２１から電磁弁制御
指令が送出され、これにより給湯・冷暖房切換用電磁弁
４を開に、電磁弁１５を閏にし、さらに給水電磁弁１７
を開にして貯湯槽７へ市水を供給する。

そして、貯湯槽７の給水レベルが第２図のレベルＡに達
すると、水位検知器１８が動作してレベルＡの信号をタ
イマ付制御装置２１に入力し、これによりタイマ付制御
装置２１から給水用電磁弁１７にオフ指令を与えて該弁
を閉じ、かつヒートポンプ１にオン指令を与えてこれを
起動させると同時に、循環ポンプ５，８を起動する（時
刻ｂ）。

なお、この場合、従来では貯湯槽の沸き上がり温度Ｔ、
まで（−トボンプ１がフル運転となる。

しかるにこの発明では貯湯槽の設定温度を、時刻と市水
温度との関数からめ、これによって給湯・冷暖房兼用ヒ
ートポンプ１を給湯加熱終了予定時刻までオン・オフ制
御するのである。

上記のようなシステムにおける時刻設定は、例えばビジ
ネスホテルや旅館のようにチェックイン。

チェックアウトの時刻が明確になっている所で適用し易
い。つまり、通常チェックアウト時刻が給水開始時刻と
なり、チェックイン時刻が給湯加熱終了予定時刻ｔ２と
なる。

さて、上述する設定温度Ｔ（は、市水温度検知器２０に
より検知した市水温度Ｔｃと、貯湯槽７が満水となった
給湯加熱開始時刻Ｌ１と、貯湯温度ＴＨ及び現在の時刻
ｔえにより次式で与えられる。

Ｔ（＝Ｔｃ＋ΔＴＸ（ｔｚ−ｔ＋）’　１−（１）但し
、ΔＴ　＝　Ｔ　１１　Ｔ　ｃ　／　Ｌ　２　ｔ　＋上
記（１）式によるＴ先の演算はタイマ付制御装［２１で
実行される。また、（１）式による運転制御では貯湯槽
温度をほぼリニアに沸き上げるものである。この様子を
第３図に示す。

ｔＩＳ３図において、線Ｂは（１）式でまるものであり
、＃ＩＣは温度制御域の下限値を、ＭＤは温度制御域の
上限値を表わしている。

今、時刻１．に市水温度Ｔ　ｃ　（”Ｃ）から給湯水の
加熱が開始され時刻ｔ２で給湯水の沸き上げ温度がＴＨ
（”Ｃ）になるように制御するものとする。第３図にお
いて、■は貯湯槽７が満水後、ヒートポンプ１がオンし
て上限値りになる開を示し、そしてこの上限値りに達し
た時点でヒートポンプ１をオフし、これにより■の状態
へ移り、はぼ一定の温度で推移し、今度は下限値Ｃに達
する。以後■と■の状態を繰り返しながら時刻ｔ２まで
に、ＴＨ”Ｃの上限値、下限値の範囲に納まるように給
湯加熱される。

なお、上記実施例では給湯加熱終了予定時刻ｔ２をチェ
ノクイ２ン時刻としたが、余裕をみて、チェックインの
１〜２時間前としても良い。

〔発明の効果〕

以上説明した通り、この発明によれば、市水温度を加味
した貯湯槽の設定温度と時刻の関数でヒートポンプをオ
ン・オフ制御し、給湯負荷発生の直前までに給湯水が沸
き上がるようにしたものであるから、長時間高温で貯湯
する必要がなく、貯湯槽からの熱損失を低減できるとと
もに、給湯加熱時間一杯を使って沸かすので、ヒートポ
ンプの運転直後に消費電力のピークが現われず、消費電
力が平均化できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の給湯・冷暖房ヒートポンプ装置の構成図
、第２図はこの発明の給湯・冷暖房ヒートポンプ装置の
一例を示す構成図、第３図はこの発明における給湯加熱
運転時の温度特性を示す説明図である。１・・・給湯・冷暖房兼用のヒートポンプ装置、２・・
・給湯加熱用熱交換器、３ａ、３ｔ＋・・・配管、４・
・・電磁弁、５・・・循環ポンプ、６ａ。６ｂ・・・配管、７・・・貯湯槽、８・・・給湯用循環
ポンプ、９ａ、９ｂ・・・配管、１０・・・蛇口、１２
・・・室内熱交換器、１３ａ、１３ｂ・・・配管、１４
・・・空調用ポンプ、１５・・・電磁弁、１６・・・市
水配管、１７・・・電磁弁、１８・・・水位検知器、１
９・・・温度センサ、２０・・・市水温度検知器、２１
・・・タイマ付制御装置。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。代理人　大台　増雄（ほか２名）区＼斌第３ｆｆｌ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）１台のヒートポンプを用いて給湯と冷暖房を可能
にした給湯・冷暖房システムにおいて、上記システムを
構成する貯湯槽に温度センサ及び水位検知器を設けると
ともに、上記貯湯槽に供給される市水の温度を検知する
市水温度検知器を設け、さらに上記温度センサ及び市水
温度検知器からの信号と時刻データをもとに貯湯槽の設
定温度を算出し、かつこの算出された設定温度にしたが
って上記ヒートポンプを給湯加熱開始時刻から給湯加熱
終了予定時刻までオン・オフ制御するタイマ付制御装置
を設けたことを特徴とする給湯・冷暖房ヒートポンプ装
置。
（２）貯湯槽の設定温度に上限値及び下限値を付加して
幅を持たせ、この範囲内でヒートポンプをオン・オフ制
御するようになっていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の給湯・冷暖房ヒートポンプ装置。
（３）貯湯槽の設定温度が、Ｔｔ”Ｔｃ＋ΔＴＸ（ｔχ　−シ、）（但し、ΔＴ　”（Ｔｒ＋　Ｔｃ）／　（ｔ２ｔ＋　Ｌ
　Ｔ　ｔ　：設定温度算出値、Ｔｃ：市水温度、ｔｌ：
給湯加熱開始時刻、ｔえ：現在時刻、ＴＨ：貯湯温度、
ｔ２：給湯加熱終了予定時刻）に従って算出されるよう
になっていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の給湯・冷暖房ヒートポンプ装置。