JPS60243450A - 給湯・冷暖房ヒ−トポンプ装置 - Google Patents

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、複数台のヒートポンプを用（・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、複数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　ａ、　１　ｂ、　１　ｃ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は上記各ヒートポンプ１ａへｌｂ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問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に、配管の中途には給
湯用ポンプＪ１が設けられている。１２は室内熱交換器
、１３ａｌ　３ｂ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１３Ｉ）の中途ｌこ介在した空調用ポンプ、１５は空
調用配管１３ａに設けた冷暖房・給湯切換用電磁弁、１
６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。

給湯加熱設定時刻し、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
により貯湯槽マ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
ａ〜１ｃ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槽７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１ａ〜１ｃ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、かつ空調用ヒー
トポンプおよび空調用ポンプ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１０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Ｗ、糟熱ロスが大きくなったり、
給湯用にピー１ポンプ１ａ〜１ｃが同時に駆動されたと
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
出した値を用いるとともに複数のし一トポンプを個別に
オン・オフ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、ｔｊＳ１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、かつ複数のヒートポンプ１０〜
ＩＣを個別にオン・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１ｆ２１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、上記りイマ付
制御装置２１から各ヒートポンプ１ａ〜ＩＣに対し個別
のオン・オフ制御指令が出力され、さら１こ各電磁弁４
，１５．１７にも開閉の制御指令が出力されようになっ
て（・る。

次に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を閉にし、さらに給水電磁弁１７
を開にして貯湯′！ＰＪ７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が動作してレベルへの信号なタ
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１ａ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１＋）。

なお、この場合、従来では貯湯槽の沸き上がり温度Ｔ）
ｌまで全ヒートポンプ１ａ〜ＩＣ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ｉｎ〜１Ｃを制御するのである。

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ＴＶ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ｔ１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＋）”　６　ｍ　（１，
）但し、ΔＴ　＝　ＴＨ−Ｔｃ／　ｔ２　ｔｌ上記（１
）式によるＴｔの演算はタイマ付制御装置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
ばリニアに沸き一上げるものである。この様子を第３図
に示す。

第３図において、線Ｂは（１）式でまるものであり、線
Ｃは温度制御域の下限値を、線りは温度制御域の上限値
を表わしている。

今、時刻ｔ５．に市水温度Ｔｃ（’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そしてこ
の上限値りに達した時点でヒートポンプ１ａ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、Ｔ
）１℃の上限値、下限値の範囲に納まるように給湯加熱
される。

次にヒートポンプ１台では能力が不足する場合のヒート
ポンプ運転制御を第４図につい″Ｃ説明する。

時刻ｔ１では、第３図の場合と同様に１台目のヒートポ
ンプ１ａがオンして給湯加熱運転を行なうが、このとき
の給湯槽温度がＴｃから■のように下限値Ｃ側へ推移す
るため、加熱能力不足となる。

従って、設定温度下限値Ｃに達した時点で、２台目のヒ
ートポンプ１ｂがオンし、これにより設定温度の推移は
■の状態になる。そして、これによる加熱能力が十分で
あれば、今度は上限値Ｄ！、：達し、この時点で２台目
のヒートポンプ１ｂがオフされ、１台目のヒートポンプ
１ａのみによる加熱運転となって、これによる温度推移
は■のようになる。また、２台目のヒートポンプ１ｂが
オフされても、（１）式で決定される設定時間後金だ貯
湯槽水温が設定温度上限値りを下回っていなければ、さ
らに１台目のヒートポンプ１ａもオフされることになる
。

なお、給湯加熱終了予定時刻ｔ２は余裕をみて、チェッ
クインの１〜２時間前としても良い。

また、上記実施例では、２台のヒートポンプで加熱能力
が足りた場合を想定して説明したが、更に２台でも不足
する場合は、上述と同様な制御で３台目のヒートポンプ
ＩＣをオンするようにすることも可能であり、しかもし
−トポンプ数も３台に限定されない。

〔発明の効果〕

以上説明した通り、この発明によれば、貯湯槽の設定温
度を時刻と市水温度からめ、この設定温度に従って複数
台のヒートポンプを各別にオン・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、全ヒートポンプをフル運転する必要
がなく、このため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・冷暖房ヒートボン７’　Ｈ
ｆＪｔの一例を示す構成図、第３図及び第４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。 １ａ〜ｌｃ・・・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、３ｂ・・・配管
、４・・・電磁弁、５・・・循環ポンプ、６ａ、６ｂ・
・・配管、７・・・貯湯槽、８・・・給湯用循閣ポンプ
、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、１
８・・・水位検知器Ｊ１９・・・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） 第づ図 ｒｉ　ｔ２ １ｓ４図 １、　１２

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　複数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、−、に記シ
   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、」二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」二記温度
   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」二記複数台のヒートポンプを各別
   にオン・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. （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、この範囲内で少なくとも一台のヒートポン
   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. （３）貯湯槽の設定温度が、 Ｔ（”Ｔｃ＋ΔＴＸ（ｔχｔ＋） （但し、ΔＴ　＝　ＴＨ−Ｔｃ／　ｔ、Ｉ：１１　Ｔ、
   １．　：設定温度算出値、ＴＣ二市水温度、ｔｌ：給湯
   加熱開始時刻、ｔｌ：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（・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。