JPS6232377B2 - - Google Patents

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JPS6232377B2
JPS6232377B2 JP2385182A JP2385182A JPS6232377B2 JP S6232377 B2 JPS6232377 B2 JP S6232377B2 JP 2385182 A JP2385182 A JP 2385182A JP 2385182 A JP2385182 A JP 2385182A JP S6232377 B2 JPS6232377 B2 JP S6232377B2
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JP
Japan
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hot water
temperature
heat pump
storage tank
heat
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JP2385182A
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JPS58140554A (ja
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Satoshi Imabayashi
Joji Kamata
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00Details
    • F24D19/10Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1051Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for domestic hot water
    • F24D19/1054Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for domestic hot water the system uses a heat pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24H15/212Temperature of the water
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えばヒートポンプ装置を付帯した電
気温水器のようにヒートポンプ装置で湯を沸上げ
るヒートポンプ温水装置に関するものである。
従来の貯湯式温水機においては、最大負荷を十
分満足してしかも貯湯槽の大きさを最小限にすべ
く、貯湯容量と加熱手段の容量を設定していた。
ヒートポンプ温水装置においても前記従来の貯湯
式温水機と同じ考え方でヒートポンプ容量を決定
するものであるが、ヒートポンプサイクルはその
特性として第1図に示すごとく熱源側エンタルピ
(熱源の有する熱量)に応じて加熱能力が変化す
る。第1図Aに示す如くヒートポンプでの加熱設
定湯温THを一定値に保持した場合第1図Bに示
すように熱源エンタルピの低下に従つて加熱能力
が低下する。加熱能力の低下に伴い加熱設定湯温
Hを一定値に保持すべく循環ポンプ容量が制御
され第1図Cの如く循環水量が減少し、その結
果、貯湯槽内全域が加熱されるに要するヒートポ
ンプ運転時間は第1図Dのごとく増大する。した
がつて、例えば深夜電力利用の場合、所定の深夜
電力利用時間内に補助電気ヒータの通電可能な時
間が減少して、貯湯槽内の最終沸上げ温度が沸上
げ設定湯温TSの最高湯温(一般には80〜85℃
位)に到らないことになる。かかる欠点をなくす
ため、従来は、貯湯槽内の沸上げ設定湯温TS
最高湯温が確実に確保出来るヒートポンプ温水装
置の加熱能力の出る熱源側エンタルピの値を下限
として、それ以下の熱源側エンタルピではつま
り、外気温が一定温度以下のときにはヒートポン
プ運転は停止して、補助電気ヒータのみの運転を
行なうように設計されていた。しかし、実際の給
湯負荷は家族構成により又は、使い方により貯湯
槽内の湯温が最高値(85℃)まで沸き上げられた
場合の最大貯湯量の全部を常に使用することはほ
とんどなく、一般に給湯負荷が多いといわれる冬
期においても、最大貯湯量の半分近くしか使用し
ない場合もある。すなわち、実際に出湯して使用
する湯の温度は水を混合して45℃前後であるた
め、貯湯槽内の湯温を常時、最高の85℃まで高く
しておく必要がなく、例えば65℃〜70℃程度の貯
湯温度にしておいても熱量的に十分満足できるも
のであり、上記の如く湯使用量の少ない家庭では
貯湯槽内の沸上げ設定湯温TSを低く設定できる
ならば、放熱損失も少なくなるし、ヒートポンプ
の運転を行なつても、貯湯槽内の沸上げ設定湯温
Sを十分満足する可能性があり、効率の良いヒ
ートポンプ装置を有効に利用出来、かつ必要湯量
を確保出来るといつた効率の良い運転が可能とな
る。
本発明は上記の点に立脚したものであり、必要
給湯負荷に応じた沸上湯温設定を行なうことによ
り、ヒートポンプ運転を最大限に利用して高効率
な運転と必要湯量の確保を行なうことにより省エ
ネルギ化を損なうことなく使い勝手の向上を図る
ことを目的とする。
本発明は上記目的を達成するために、貯湯槽内
の沸上げ設定湯温を必要に応じて可変となし、沸
上げ設定湯温TSが高い場合には熱源エンタルピ
の高い点でヒートポンプ運転を規制し、沸上げ設
定湯温TSの低い場合には熱源エンタルピの低い
点までヒートポンプ運転を行なうごとく、沸上げ
設定湯温TSとヒートポンプ運転限界の熱源エン
タルピを対応させるものである。
以下本発明の一実施例について図面に基づき説
明する。
第2図にヒートポンプ温水装置の基本構成図を
示す。1はヒートポンプ加熱ユニツトで圧縮機
2、加熱熱交換器3、絞り機構4、熱源熱交換器
5を環状の冷媒配管管路にて各々図示のごとく結
合してヒートポンプサイクルを構成し、熱源空気
より汲み上げた熱により加熱熱交換器3を加熱す
る。加熱熱交換器3と断熱材で被われた貯湯槽6
とは水配管7,7′にて図示のごとく接続され水
循環回路を構成し、該回路中には容量制御回路部
8により駆動される容量制御循環ポンプ9が配設
される。すなわち、貯湯槽6の下方に設けられた
循環給水口10より貯湯槽6内の水を供給し、容
量制御循環ポンプ9、水配管7、加熱熱交換器
3、貯湯槽6上部へ連結された水配管7′により
一連の水循環回路を構成する。これにより貯湯槽
6内の初期水温TWの水は貯湯槽6下部より水循
環回路に吸引され、加熱熱交換器3の出口部湯温
を検知するサーミスタ等の温度検出器11により
湯温を検出し、検出された湯温が加熱設定湯温T
Hになるごとく容量制御回路8により容量制御循
環ポンプ9の循環量を制御する。この様に循環ポ
ンプ9の容量を制御して加熱熱交換器3の出口湯
温を一定の加熱設定湯温TH近傍に制御する事に
より短時間に高温湯を貯湯可能であり、更に加熱
熱交換器3を水と冷媒との対向流とすることによ
り圧縮機2の高温吐出ガス温度を利用して冷媒疑
縮温度以上の高温の湯を得られるなど多大な特徴
を有するヒートポンプ温水装置となる。12は市
水供給口、13は減圧逆止弁、14は給湯口、1
5は給水栓、16は安全弁、17はヒータ等の補
助加熱装置、18は熱源送風機である。19は加
熱熱交換器3の入口水温を検知するサーミスタ等
の温度検器であり、貯湯槽1内への貯湯が進んで
加熱設定湯温THと初期水温TWの水との境界線が
下部へ下がり貯湯槽6内がほぼ加熱設定湯温TH
の高温湯で満されてくると、加熱熱交換器3の入
口水温が上昇してくるため、この水温を検知して
ヒートポンプ加熱ユニツト1および容量制御循環
ポンプ9の運転を停止させる。20は貯湯槽6内
の湯温を検知するサーミスタ等の温度検知器であ
り、補助加熱装置17の運転制御を行なうもので
ある。21は熱源である空気温度を検知するため
の空気温度検知器である。
次に第3図に基づき上記構成における運転制御
方式を説明する。第2図と対応する部品には同一
記号を付している。22は深夜電力電源に接続さ
れる漏電ブレーカー、23は正接点2つで逆接点
1つのパワーリレー、24は必要に応じて貯湯槽
6内の沸上げ設定湯温を任意に可変できる湯温設
定制御回路であり、温度検知器20の信号を受け
て、補助加熱装置17をON―OFF制御する接点
25を作動させるものである。26は温度検知器
21により検知された外気温度によりパワーリレ
ー23を作動させるための接点27を作動させる
熱源エンタルピ設定制御回路であり、前記湯温設
定制御回路24で設定された貯湯槽6内の沸上げ
設定湯温TSに対応して外気温度の設定値を決め
るごとく構成されるものである。すなわち、沸上
げ設定湯温TSが高い時にはヒートポンプ加熱運
転の下限外気温度を高く、沸上げ設定湯温TS
低い時にはヒートポンプ加熱運転下限外気温度を
低く決定するものである。28は加熱熱交換器3
の入口水温を検知する温度検知器19により開閉
する接点である。29はヒートポンプサイクルの
高圧圧力が何らかの原因で異常に上昇した場合に
200V回路をしや断する接点、又30はヒータ1
7が異常に温度上昇した場合に200V回路をしや
断して装置を保護する接点をそれぞれ示す。
上記運転回路において基本的動作を説明すると
まず深夜電力電源200Vが投入された時、空気温
度が設定値よりも高く、また、加熱熱交換器3の
入口水温が設定値より低い場合は接点27,28
が閉であるため、パワーリレー23に通電されて
圧縮機2と送風機18が通電されてヒートポンプ
サイクル運転を開始すると同時に100V電源に接
続された循環ポンプ9も運転を開始して通常のヒ
ートポンプ加熱運転が行なわれる。加熱熱交換器
3の出口湯温を温度検知器11により検出し、容
量制御回路部8により循環ポンプ9の容量が制御
されて出口湯温を加熱設定湯温THに一定に制御
する。貯湯槽6内では、一定に制御された加熱設
定湯温THの湯が貯湯槽6上部より貯湯され、下
部の初期水温TWの水との比重差により境界層を
形成されヒートポンプの運転により境界層が下部
へ押されてゆく。境界層が底部に近づくと加熱熱
交換器3の入口水温が上昇して、温度検知器19
の設定温度になると接点28が開となり、パワー
リレー23への通電がしや断されて、ヒートポン
プ運転と循環ポンプ運転が停止し補助加熱装置1
7への回路へつながる。この時貯湯槽6内の湯は
加熱設定湯温THとなつている。ここで貯湯槽6
内の沸上げ設定湯温TSが加熱設定湯温THより高
い場合接点25が閉であり沸上げ設定湯温TS
で補助加熱装置7により昇温されて温度検知器2
0の信号により接点25が開となり補助加熱装置
7の通電が停止され沸上完了となる。第4図は上
記基本的動作において貯湯槽6内の初期水温TW
の水をヒートポンプ加熱ユニツト1と補助加熱装
置とで加熱する場合に所定時間(深夜電力時間8
時間)内に沸上げ可能温度を熱源エンタルピとの
関連で示したグラフであり、熱源エンタルピの高
いi1の場合高い温度のTS1まで沸上げ可能であ
り、熱源エンタルピの低いi2の場合は低い温度の
S2まで沸上げ可能であることを示す。この図よ
り、貯湯槽6内の沸上げ設定湯温TSがTS1の時
にはヒートポンプの運転限界をi1以上に、また貯
湯槽6内の沸上げ設定湯温TSがTS2の時にはヒ
ートポンプの運転限界をi2以上に設定しておく
と、貯湯槽6内の沸上げ設定湯温TSは確実に確
保出来ることがわかる。したがつて、第4図の線
上に対応するごとく貯湯槽6内沸上げ設定湯温T
Sに対応して熱源エンタルピに対応する外気温設
定を制御回路26内で設定しておけばよい。
第5図に、熱源エンタルピi2の時の貯湯槽6内
の沸上げ設定湯温に応じて沸上げ設定湯温TS2
でヒートポンプ運転と補助加熱装置の運転を行な
う場合の効率をAの線で、従来方式の沸上げ設定
湯温TS1に相対する熱源エンタルピi1でヒートポ
ンプ運転を打ち切る場合の効率をBの線で示し
た。図で明らかなごとく、従来方式の場合、ヒー
トポンプ加熱ユニツト1が運転されないため、効
率は補助加熱装置としての電気ヒータ17の効率
100%のみであるが、本発明の場合ヒートポンプ
加熱ユニツト1を運転するため、沸上げ設定湯温
SがTS1以下でもヒートポンプ加熱ユニツト1
の効率の良い運転が行なえるため100%以上とな
り、効率の高い運転が可能となる。
以上説明したごとく、本発明においては、貯湯
槽内の沸上げ設定湯温を任意に可変とし、その沸
上げ設定湯温に応じて、ヒートポンプ運転の熱源
エンタルピに対する下限を規制することにより、
必要湯量の少ない場合は沸上げ設定湯温を低くし
て効率の良いヒートポンプ運転を可能ならしめる
ことが出来、高効率な運転と、所定時間内に必要
湯量の確保が可能となり、省エネルギ化を損なう
ことなく使い勝手の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のヒートポンプ温水装置の運転動
作特性図、第2図は本発明によるヒートポンプ温
水装置の基本構成図、第3図は同装置の運転制御
回路のブロツク図、第4図は同装置における所定
時間内に沸上げ可能温度を熱源エンタルピとの関
連で示した特性図、第5図は従来および本発明の
ヒートポンプ温水装置の熱効率の特性図である。 1…ヒートポンプ加熱ユニツト、2…圧縮機、
3…加熱熱交換器、4…絞り機構、5…熱源熱交
換器、6…貯湯槽、9…循環ポンプ、20…温度
検知器、21…空気温度検知器、24…湯温設定
制御回路、26…熱源エンタルピ設定制御回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 圧縮機、熱源側熱交換器、加熱熱交換器とを
    冷媒配管管路で接続しかつ設定された熱源エンタ
    ルピ以上になると運転を開始するヒートポンプ加
    熱ユニツトと、前記加熱熱交換器と貯湯槽とを配
    管管路で接続しかつ容量制御循環ポンプを前記配
    管管路中に設けてなる水循環回路と、前記ヒート
    ポンプ加熱ユニツトおよび容量制御循環ポンプと
    を前記貯湯槽内の検出湯温により制御する制御回
    路とを備え、前記貯湯槽内の沸上げ設定湯温を任
    意に設定可能とするとともに前記沸上げ設定湯温
    に応じて前記ヒートポンプ加熱ユニツトを運転開
    始するときの設定熱源エンタルピを変化する構成
    としたヒートポンプ温水装置。 2 沸上げ設定湯温が高いときには、熱源エンタ
    ルピの高い値を、また前記沸上げ設定湯温が低い
    ときには前記熱源エンタルピの低い値をヒートポ
    ンプ加熱ユニツトの運転開始時の設定熱源エンタ
    ルピとする構成とした特許請求の範囲第1項記載
    のヒートポンプ温水装置。
JP57023851A 1982-02-16 1982-02-16 ヒ−トポンプ温水装置 Granted JPS58140554A (ja)

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JPS58140554A JPS58140554A (ja) 1983-08-20
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