JPS6229880Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はエネルギー有効比が高く経済運転が可
能な給湯装置に関する。

電気ヒータを加熱源とする貯湯式給湯装置に比
較してエネルギー有効比EERがすぐれていると
ころから、ヒートポンプ式冷凍装置の凝縮熱を加
熱源とする貯湯式給湯装置が汎く利用されるよう
になつてきている。

ところがヒートポンプ式冷凍装置の凝縮熱を加
熱源とする貯湯式給湯装置（ヒートポンプ給湯装
置と称す）では、沸上りの温度が65℃程度であつ
て、洗面、炊事等に利用する場合には殆ど支障を
来さないが、風呂のさし湯として使う場合は温度
が低くて特に冬期には風呂内の湯の温度低下がは
やいために65℃の湯を大量に使わなければなら
ず、従つて貯湯槽が大型となつて装置コストの高
騰を招くだけでなく、熱損失も大で運転経済性に
も問題があつた。

そこで75℃程度の高温水を得るために10℃差分
は補助ヒータとして設けた電気ヒータにより加熱
することが行われているが、従来は貯湯槽内の湯
水を全部について所定温度の75℃まで加熱するよ
うにしたものが殆どであつて、EERの低い電気
ヒータを使うことにより、ランニングコストが上
昇するという不都合な問題があつた。

かかる問題の解消をはかる手段として、例えば
実開昭56−141945号公報によつて開示されてなる
ヒートポンプ給湯装置があるが、これは第５図に
示すように、貯湯槽１内下部に冷凍装置６の高温
ガス冷媒の凝縮熱を放熱する熱交換器７を設け、
さらに前記貯湯槽１内上部に電気ヒータ１４を設
る一方、貯湯槽１には前貯熱交換器７より下方位
置において給水管２を、電気ヒータ１４より上方
位置において高温水取出し管３ａを、さらに電気
ヒータ１４よりやや下方位置において低温水取出
し管３ｂをそれぞれ接続した構造であつて、熱交
換器７は貯湯槽１内の水を比較的低温（65℃）の
温水になるよう加熱する作用をし、電気ヒータ１
４は上層部に存する一部の水のみを高温度（75℃
以上）の温水になるよう加熱する作用をするもの
である。

ところが、これでは貯湯槽１から２本の温水取
出し管３ａ，３ｂを引出さねばならなくて構造が
複雑となり、さらに需要個所でも２本の配管を必
要とする不都合があり、また、一方の取出し管だ
けを配管したのでは低温水、高温水の一方しか利
用できない不便は免れることができなかつた。

本考案は上述の如き実状に対処してなされたも
ので、需要個所での湯水使用量の多少には左右さ
れずに、温水配管の一元化をはかりながら所望の
温度の温水を低ランニングコスト下で得ることが
できるようにしたことを目的とするものである。

しかして本考案は、特に給水管を槽下部に、温
水取出し管を槽上部に夫々接続してなる貯湯槽内
の貯溜水を冷凍装置の高温ガス冷媒の凝縮熱によ
つて下層部から加熱すると共に貯湯槽内上部に電
気ヒータを配設して上層部の貯溜水をこの電気ヒ
ータにより加熱可能となした給湯装置において、
貯湯槽内貯溜水の各層部分における少くとも中層
部の温度検知可能に少くとも１個の温度検知器を
設けると共に、該温度検知器を入力要素となして
水温の変化が負性であつて単位時間当りの変化量
が設定値よりも大きいときに、これが平均水温の
急激な低下に相応するものとして信号を出力する
指令回路を形成せしめて、前記指令回路が出力す
る前記信号により前記電気ヒータを加熱運転する
如くした構成を特徴としていて、補助的に設けた
電気ヒータは風呂への給湯など時間当りの使用量
が多いときにのみ加熱運転が成されるようにする
ことによつて貯湯槽を大形化することなく所望温
度の湯を必要量供給可能としたものであつて、こ
こに所期の目的は達成されるに至つた。

次に本考案の１実施例について添付図面を参照
しつつ詳細に説明する。

第１図において１は貯湯槽で給水管２を槽下部
に、温水取出し管３を槽上部に夫々連通接続する
と共に、貯湯槽１の側壁下部には管４，５を接続
していて、両管４，５間に連結した熱交換器７の
水側通路と貯湯槽１内下部との間で水がポンプ１
３の付勢によつて循環流通するようになつてい
る。

６はヒートポンプ式の冷凍装置であり、圧縮機
８、四路切換弁９、熱源側熱交換器１０、減圧器
１１、前記熱交換器７、アキユムレータ２５の各
機器を備えており、四路切換弁９の操作によつ
て、熱交換器７を凝縮器、熱源側熱交換器１０を
蒸発器に夫々作用せしめる加熱サイクルと熱交換
器７を蒸発器、熱源側熱交換器１０を凝縮器に
夫々作用せしめる除霜サイクル（冷却サイクル）
とを選択し得るように形成されている。

従つて、熱交換器７が凝縮器として作用する加
熱サイクルの運転時には、管５により取り出され
た槽内水は約65℃に加熱された後に管４によつて
槽内に戻されるので、貯湯槽１内の貯溜水は冷凍
装置６の高温ガス冷媒の凝縮熱で下層部から順次
加熱されるものであつて、貯湯槽１内湯水の加熱
運転は主としてこの冷凍装置６により行われる。

１４は貯湯槽１内の上部に横設してなる電気ヒ
ータであつて、例えばＵ字状をなすシーズヒータ
が使用されるが、この電気ヒータ１４は冷凍装置
６による加熱運転では能力不足の場合に通電が成
されるものであつて補助加熱装置として用いられ
る。

前記温水取出し管３には、風呂場、台所、洗面
所に至る各給湯管１５_-1，１５_-2，１５_-3が夫々
接続されている。

なお第１図中、１２は熱源側熱交換器１０用の
フアンを示している。

上述の構造を有する給湯装置には、貯湯槽１内
の貯溜水の温度を一定値に維持するための加熱制
御装置が設けられており、貯溜水の下層部温度を
検出する温度検知器１６_-1、同じく上層部温度を
検出する温度検知器１６_-2を設けると共に、それ
等とは別個に温度検知器１７を配設して、計３個
の温度検知器が付設されている。

上記温度検知器１７は、貯溜水の各層部分の温
度を、筒体内に分散して収納してなる複数個の感
温素子によつて同時に検知することが可能なもの
であることが好ましいが、本考案はかかる温度検
知器に限定するものではなくて、最少限度におい
て貯溜水の中層部の温度を検知可能な構造である
ことが要件である。

上述の各温度検知器１６_-1，１６_-2，１７が発
する温度信号を制御入力として貯湯槽１内の貯溜
水の温度制御を行う電気回路を第２図に展開示し
ているが、この電気回路は圧縮機モータ８Ｍ、四
路切換弁ソレノイド９Ｓ、熱源側熱交換器１０用
のフアンモータ１２Ｍ、電気ヒータ１４、指令回
路１８、冷凍装置運転用の第１電磁スイツチ１
９、電気ヒータ１４用の第２電磁スイツチ２０、
デアイサ２１、運転スイツチ２２、過電流リレー
２３ならびに過負荷リレー２４を図示の結線要領
によつて配線接続している。

前記第１電磁スイツチ１９は下層部用の温度検
知器６_-1が湯水温度65℃以下の状態で出力接点を
閉成しているときに、電磁コイル１９Ｓの励磁に
よつて投入され、圧縮機モータ８Ｍ、フアンモー
タ１２Ｍを付勢して冷凍装置６を加熱サクルで運
転せしめ、熱交換器７により貯湯槽１内の水を全
量65℃に加熱するようになつている。

一方、第２電磁スイツチ２０は上層部用の温度
検知器１６_-2が湯水温度75℃以下の状態を検知し
て出力接点を閉成してなり、かつ、指令回路１８
の出力接点が閉成しているときに電磁コイル２０
Ｓの励磁によつて投入され、電気ヒータ１４を電
源に接続せしめて加熱運転を行わせ、貯湯槽１内
の上層部の水を75℃に加熱するようになつてい
る。

上記指令回路１８は前記温度検知器１７を入力
要素となして貯湯槽１内の平均温度の低下が急激
である場合に出力接点を閉成するよう作動する回
路であつて、具体構造を図示していないが、次の
如き構成および機能を有している。

いずれの個所でも給湯が開始されると、これに
よつてスタートし、所定時間例えば20分を計時す
るタイマーと、このタイマーがスタートした時点
の温度検知器１７の温度信号を記憶する記憶回路
部と、この記憶信号ｂ（第３図参照）と前記温度
検知器１７がその後に検知する温度信号ａ（第３
図参照）とを前記タイマーが時計作動している間
に比較を行つて記憶信号ｂの方が大であり、かつ
両信号の差（ｂ−ａ）が設定値例えば15℃よりも
大であるときに出力を発する比較回路部と、この
比較回路部の出力を増巾して前記出力接点を閉成
作動させる増巾回路部とを備えており、前記温度
検知器１７を入力要素となして単位時間ｔ当りの
水温変化量〔θ＝tan^-1(l)／(a)−(b)〕が設定値よりも 大で、かつ負性であるときに、これが貯湯槽１内
の平均水温の急激な低下に相応するものとして信
号を出力するように機能するものである。

前記電気回路の要部については以上説明した通
りであり、次に漂準的な運転態様を挙げると、貯
湯槽１内の水温が65℃以下のときに運転スイツチ
２２を投入すれば温度検知器１６_-1の出力接点が
閉成しているので第１電磁スイツチ１９が投入さ
れて冷凍装置６は加熱サイクルで運転に入る結
果、貯溜水は熱交換器７で加熱されて全層部が65
℃となつたところで前記接点の開放により冷凍装
置６は停止する。

その後に、需要個所で湯が消費されると、給湯
の開始によつて前記指令回路１８は計時を開始す
るが、風呂のさし湯、食器洗いなどに湯水が使用
されるときは単位時間当りの使用量も合計使用量
も少ないところから、指令回路１８からは信号が
出力されなく、従つて電気ヒータ１４の加熱運転
は行われない。

その際、使用量に応じて給水管２から水が補給
されるので、下層部の水温は65℃以下となる結
果、冷凍装置６は加熱運転に入り、水温が65℃に
達するまで運転続行する。

ところで、湯の消費が風呂への給湯として短時
間内に大量行われる際には前記指令回路１８が平
均水温の急激な低下を検知して作動し、出力接点
を開放するので、既に成されている冷凍装置６の
加熱運転に併行して電気ヒータ１４も加熱運転に
入る。

その結果、温水取出し管３から取り出される湯
は65℃の温度を保つこととなり、入浴に必要な温
度と量の湯が確保される。

そして前記電気ヒータ１４は上層部の湯水温度
が75℃に達した時点で、温度検知器１６_-2の温度
信号により通電が断たれる。

このように、単位時間当りの湯水使用量が多く
て槽内の平均水温が低下してきたときだけ電気ヒ
ータ１４を運転し、湯水使用量が少ないときは冷
凍装置６のみによる加熱運転を行わせることがで
きる。

なお、上述の運転の際における槽内平均水温度
および取り出し湯の温度の推移は第３図において
線イおよび線ロで示す通りであつて、範囲Ａは風
呂への給湯、範囲Ｂは風呂へのさし湯、範囲Ｃは
食器洗浄のための給湯を夫々示しており、前記指
令回路１８は湯水使用量が多いときの平均水温勾
配θと、時間すなわち勾配長さｌを検知して、平
均水温の急激な低下が生じたとして電気ヒータ１
４に信号を発するのである。

以上説明した例は温度検知器１７として槽内水
の各層部における水温を検知するものを用いた装
置についてであるが、第１図において貯湯槽１の
部分に破線示してなるごとく、温度検知器１７を
中層部に設けるのみで平均水温の変動に見合つた
温度変化を知ることができるものであり、この場
合の電気回路の要部は第４図に示される。

この例では、浴槽に給湯して貯溜水の平均水温
以下が生じることを直接検知するのではなくて、
給湯に見合つた量の補給水が槽内に入つてきてそ
の上層が前記温度検知器１７を設けた位置まで到
達するのを検知することによつて間接的に平均水
温の低下を知ることができる。

なお、上記温度検知器１７の取付位置は次のよ
うにして算出すればよい。

はじめに浴槽に収容する湯量を43℃換算で200
とすると、夏期の給水温度を25℃として、貯湯
槽１からの湯量ｘと、これに混じる水の量ｙとの
間には、 ｘ×（65−43）＝ｙ×（43−25） ｘ＋ｙ＝200 なる関係式が成立する。依つてｘ＝90が求めら
れ、底から90の量に見合う位置をもとめて、該
位置に温度検知器１７をセツトすればよく、そし
て35℃以下の温度では接点を閉成するように温度
設定を行うものであつて、指令回路１８は当然こ
の温度検知器１７の出力接点が相当することとな
るのである。

この90に見合つた位置は冬期には90よりも
多く出湯されることから冬期の制御にも何等支障
を来すことはない。

つづいて本考案の効果を述べると、下記の通り
のすぐれた効果が奏される。

(イ) 給湯量が短時間に多く、しかも合計量も多い
ときにだけ上層部の貯湯を電気ヒータ１４で加
熱するようにしているので、貯湯槽１内の平均
水温が低下するのを防止して常に必要な量、温
度の湯を取り出すことができる。

(ロ) 加熱運転はヒートポンプ式冷凍装置を主体と
していて、湯水使用量が多いときだけ電気ヒー
タ１４を補助的に使うようにしているので
EERが高くランニングコストの大巾な低下が
果される。

(ハ) 各給湯需要個所に対して温水取出し管３を共
通の１本だけ設ければよくて温度域によつて２
本の温水取出し管を設けてなる従来のものに比
し構造が頗る簡単となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置の１実施例に係る装置回路
図、第２図は第１図々示装置に係る電気回路展開
図、第３図は同じく貯湯槽内湯水の平均温度およ
び取り出し湯水温度の経時線図、第４図は本考案
装置の他実施例に係る要部電気回路展開図、第５
図は従来の給湯装置の装置回路図である。 １……貯湯槽、２……給水管、３……温水取出
し管、６……冷凍装置、１４……電気ヒータ、１
７……温度検知器、１８……指令回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 給水管２を槽下部に、温水取出し管３を槽上部
   に夫々接続してなる貯湯槽１内の貯溜水を、冷凍
   装置６の高温ガス冷媒が有する凝縮熱によつて下
   層部から加熱すると共に、貯湯槽１内上部に電気
   ヒータ１４を配設して上層部の貯溜水をこの電気
   ヒータ１４により加熱可能となした給湯装置にお
   いて、貯湯槽１内貯溜水の各層部分における少く
   とも中層部の温度検知可能に少くとも１個の温度
   検知器１７を設けると共に、この温度検知器１７
   を入力要素となして単位時間当りの水温変化量が
   設定値よりも大で、かつ負性であるときに、これ
   が貯湯槽１内の平均水温の急激な低下に相応する
   ものとして信号を出力する指令回路１８を形成せ
   しめて、前記指令回路１８が出力する前記信号に
   より前記電気ヒータ１４を加熱運転する如くした
   ことを特徴とする給湯装置。