JPH0154622B2 - - Google Patents

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JPH0154622B2
JPH0154622B2 JP58089603A JP8960383A JPH0154622B2 JP H0154622 B2 JPH0154622 B2 JP H0154622B2 JP 58089603 A JP58089603 A JP 58089603A JP 8960383 A JP8960383 A JP 8960383A JP H0154622 B2 JPH0154622 B2 JP H0154622B2
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JP
Japan
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hot water
water
storage tank
temperature
water storage
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JP58089603A
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JPS59215534A (ja
Inventor
Takayuki Matsumoto
Tetsuo Taguchi
Hiroshi Mitsune
Kyoshi Furuya
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59215534A publication Critical patent/JPS59215534A/ja
Publication of JPH0154622B2 publication Critical patent/JPH0154622B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • F24H4/02Water heaters
    • F24H4/04Storage heaters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は貯湯式ヒートポンプ給湯機の改良され
た構成に関する。
ヒートポンプ給湯機の貯溜タンクを簡単かつコ
ンパクトな構造に改良することを目的として、タ
ンク内を大気に開放した開放形となし、かつ、タ
ンク内を上下に延びる給水通路を設けて、上層の
湯温を低下させないようにタンク内底部に給水す
る構造のものを、本出願人はさきに実願昭57−
66829号、実願昭57−200547号によつて提案した
が、この提案になるものは下記の点で問題があ
る。
ところでこの問題は主として、外気温度がかな
り低い条件下で、貯湯を風呂用として相当量用い
る状況のときに発生するものであつて以下第1図
を参照して説明する。
貯湯タンク1内に湯が満量であるとして、風呂
にかなりの量給湯すると、この給湯量に相当する
低温(外気温相当)の水がボートタンク21、給
水通路10を介してタンク1内底部のA位置まで
給水される。
この給水に際して給水通路10内を通る低温の
水によりタンク1内上部の湯が冷やされるが、水
および湯は当然流れているので熱交換量は少な
く、あまり問題にはならない。
ところが入浴中に間隔をおいて湯を少量ずつ使
用する場合給水通路10内には、常に低温の水が
存在し、この水により停溜している湯が常に冷や
されているので、湯の温度低下が大きくなり、た
とえば当初の湯温が55℃であつても熱交換により
45℃以下になつてしまうことがある。
この45℃以下の湯は風呂への「さし湯」として
は低くて不適当でありさし湯が実質的に不可能と
なつて不便なのが問題であつた。
なお、タンク1内底部に給水されると、圧縮機
発停用のサーモ20が低水温を検出して加熱運転
を開始させるが、貯湯方式の場合は長時間にかけ
て所定温度、所定量の湯を得るようにしたもので
あるから加熱能力は左程大きくなくて速加熱性に
乏しいこともあつてタンク1内全体の湯温を当初
の設定温度例えば55℃になるまで速やかに加熱す
ることができないのが普通である。
本発明は上述する如き貯湯式ヒートポンプ給湯
機の問題点の解決をはかるべく成されたものであ
つて、貯湯を一度に相当量消費する場合において
も最後まで高温の湯を取り出すことを可能となす
ことにより、貯湯タンクのコンパクト化をはかり
ながら需要に対して適応性に富ましめ、もつてこ
の種給湯機の普及を推進することを目的とする。
そのために本発明の第1番目の発明は圧縮機を
有する熱源側ユニツトと、貯湯タンクと、該貯湯
タンク内底部に収納され前記熱源側ユニツトが取
得した熱により貯溜水を加熱する加熱用熱交換器
と、前記貯湯タンク内を上下に延び、貯湯タンク
内底部に給水する給水通路と、前記貯湯タンク内
上部に配設された貯溜水加熱用の電気ヒータと、
貯湯タンク1内の電気ヒータ6よりも上層部分の
温水を取り出し可能に設けた温水取出し管7と、
貯湯タンク内底部の水温を検出する第1水温検知
器を有し、前記水温が第1設定温度以下のときに
圧縮機を駆動する第1制御回路と、前記電気ヒー
タの近傍の水温を検出する第2水温検知器を有
し、前記水温が前記第1設定温度よりも低温の第
2設定温度以下のときに前記電気ヒータを作動さ
せる第2制御回路とを貯湯式ヒートポンプ給湯機
に備えしめた構成としたものであつて、一時的に
多量の貯湯を消費した際には前記電気ヒータを作
動させて貯湯タンク内上部の貯湯を加熱すること
により温度低下を防止することが可能で、しかも
比較的小容量で速加熱が行なえ、かくして所期の
目的は達成される。
さらに本発明の第2番目の発明は前述の構成に
加えて、圧縮機の駆動と電気ヒータの作動との少
なくとも一方を保持させる選択手段を備えしめた
ものであつて、寒冷地などの外気温が極端に低い
ときは前記加熱用熱交換器と前記電気ヒータとで
加熱し、通常の気温のときは加熱用熱交換器のみ
で加熱し、熱源側ユニツトの点検・故障発生など
のときは電気ヒータのみで加熱するというように
前記選択手段を操作して使い分けを可能となし、
使用勝手上でのさらに利便がはかれるようにした
ものである。
次に本発明の1実施例について添付図面を参照
しながら詳細に説明する。
第1図において、1は貯湯タンクであつて、頂
部を開口したタンク本体1−1と、この開口部分
に掩わせる蓋1−2とを備え、該蓋1−2の周りに
存する細隙を介して大気に開放してなる開放形の
タンクに形成すると共に、内壁周囲を断熱材で囲
繞することにより、保温容器に形成している。
貯湯タンク1の内底部には、後述する熱源側ユ
ニツト2に連絡して凝縮熱により貯溜水を加熱せ
しめる加熱用熱交換器5を斜め横置きに配設せし
めてタンク内貯溜水の全量を対流を利用して加熱
するようになつている。
21は貯湯タンク1の側壁上部に設けた給水弁
たとえばボールタツプと称する自動給水弁であ
り、その先端の給水口をタンク内所定液面よりも
上方位置で下向きに開口している。
前記貯湯タンク1は温水取出し管7を前記液面
よりも僅かに下つた位置の側壁から引き出させて
おり、また、オーバーフロー管8を側壁の適宜個
所から引き出すと共に、排水管9を底壁から引き
出している。
なお、温水取出し管7は断熱材の層内を垂下し
た後、ポンプ11、逆止弁12およびアキユムレ
ータ13を直列に介して側壁下部からタンク外に
引き出し、これに給湯管14接続している。
2は熱源側ユニツトであつて、圧縮機15、膨
張弁16および熱源側熱交換器17を備え、2本
の冷媒配管18,19を介し前記加熱用熱交換器
(以下加熱コイルと称す)5に接続して、該加熱
コイル5を凝縮器、前記熱交換器17を蒸発器と
して夫々作用せしめるヒートポンプ冷凍サイクル
を形成している。
10は給水通路であつて給水弁21から放出さ
れた補給水をタンク内底部に導くように設けてい
る。
この給水通路10は、貯湯タンク1内を上下に
延びる独立した通路に形成するものであつて、該
タンク1内を上下にわたらせて2室に仕切る仕切
壁を設けることによつて容易に構成することがで
き、例えば耐熱性ポリエチレン樹脂製の100mm直
径管をタンク内に垂設せしめて、上端開口は前記
所定液面よりも上方において給水弁21から放水
される補水を受け容れることが可能な位置に設け
る一方、下端開口は内底部に臨ませて設ける。
次に6は電気ヒータであつて、例えばシーズヒ
ータをタンク側壁に液密に貫挿せしめて、タンク
内上方部の前記所定液面よりも少し下方に横置き
に配設せしめており、上層の貯溜水を加熱し得る
ように設けている。
20は貯湯タンク1内底部の水温を検出するた
めに、タンク側壁下方部に添設した第1水温検知
器例えばサーミスタであり、一方、22は前記電
気ヒータ6近傍の水温を検出するために、タンク
側壁上方部に添設した第2水温検知器例えばサー
ミスタである。
上述の構造になを給湯機において、貯湯タンク
1内の水を所定温度に加熱するための電気制御回
路を第2図に示しているが、この制御回路は前記
第1サーミスタ20を入力信号要素とする第1制
御回路3、前記第2サーミスタ22を入力要素と
する第2制御回路4、連動構造となした1対の選
択スイツチ28−1,28−2からなる選択手段2
3を備えている。
第1制御回路3と第2制御回路4とは温度設定
用の可変抵抗器VRと抵抗R1との直列回路を共通
しており、この中間電位VSをOPアンプ24−1
24−2との各入力端子に加えるようにしてい
る。
そして、第1制御回路3は圧縮機15駆動用の
第1リレー27−1と出力トランジスタ26−1
の直列回路を出力端に有して、この出力トランジ
スタ26−1のベースとOPアンプ24−1の出力
端子とをNOT回路25−1を介して接続してい
る。
上記OPアンプ24−1は第1サーミスタ20と
抵抗R2との直列回路の中間電位V1が入力端子
に加えられていると共に、デイフアレンシヤル用
抵抗RD1が入力端子と出力端子との間に接続さ
れており、抵抗R1,R2,RD1を適当な値に設定
し、可変抵抗器VRを操作することにより、例え
ば貯湯タンク1内底部の水温が50℃以下に低下す
るとVs>V1となつてOPアンプ24−1から「L」
出力が発せられNOT回路25−1により「H」に
転換される結果、トランジスタ26−1が導通し
て第1リレー27−1を付勢し、圧縮機15を駆
動せしめる。
そしてこのOPアンプ24−1出力「L」を発し
ている状態は水温が53℃に上昇してVs<V1にな
るまで保持され、この時点でOPアンプ24−1
出力「H」を発することにより第1リレー27−
は消勢し圧縮機15は停止する。
このように第1制御回路3はオンからオフに転
じる作動点(53℃)とオフからオンに転じる作動
点(50℃)との間に3℃のデイフアレンシヤルを
有する構造となつている。
一方、第2制御回路4は、第2サーミスタ2
2、抵抗R3、OPアンプ24−2、抵抗RD2、NOT
回路25−2、出力トランジスタ26−2および第
2リレー27−2が、第1制御回路3における第
1サーミスタ20、抵抗R2、OPアンプ24−1
抵抗RD1、NOT回路25−1、出力トランジスタ
26−1および第1リレー27−1に夫々対応して
いて基本的回路構成は同じであるので説明を省略
するが、但し抵抗R2,RD2の値をを選んでデイフ
アレンシヤルが8℃と第1制御回路3のデイフア
レンシヤルよりも大きくさせている点が異なつて
いる。
この例の場合はオンからオフに転じる作動点
(53℃)は第1制御回路3の作動点と同じである
が、オフからオンに転じる作動点を第1制御回路
3のそれに比して低い45℃に設定している。
なお、可変抵抗VRと抵抗R1とを前記両回路
3,4に対して共用させているので、オンからオ
フに転じる作動点を同じ値として高低変更するこ
とが可能であつてこれに対してデイフアレンシヤ
ルが3℃と8℃とに夫々設定されるように形成し
ているが、かかる例のほかに破線枠で示す如く、
R3とR4とからなる固定方式の直列回路をOPアン
プ24−2専用として設けて第2制御回路4と第
1制御回路3とを切り離し、第2制御回路4をオ
ン作動点(45℃)、オフ作動点(53℃)の固定形
となしても勿論差支えない。
次に選択手段23について説明すると、選択ス
イツチ28−1第1リレー27−1のコイルとと電
源とを接続する配線の途中に介設し、選択スイツ
チ28−2を第2リレー27−2のコイルと電源と
を接続する配線の途中に介設せしめている。
そして両選択スイツチ28−1,28−2をノツ
チイとした場合には第2リレー27−2のコイル
のみが電源に接続され、ノツチロとした場合には
第1リレー27−1のコイルのみが電源に接続さ
れ、さらにノツチハとした場合には両リレー27
1,27−2のコイルが共に電源に接続されるよ
うになつている。
叙上の構成になる給湯機は、選択手段23をノ
ツチハにセツトして電源スイツチ(図示せず)を
投入すると、貯湯タンク1内の水温が45℃よりも
低い間は、第1制御回路3および第2制御回路4
が共に作動して圧縮機15が駆動し、かつ電気ヒ
ータ6が加熱作動する結果、タンク1内水温は漸
次上昇する。
この場合において、上層部の水温が最も早く55
℃に達するので第2制御回路4が不作動となり、
電気ヒータ6が先行して不作動となる。
その後、内底部の水層部の温度が55℃に達した
時点で第1制御回路4が不作動となり、圧縮機1
5が停止し加熱運転は終る。
かくして貯湯タンク1内の全貯湯が55℃の高温
に達している。
しかる後、風呂、厨房などで湯を必要として貯
湯タンク1から給湯すると、この給湯量に見合つ
た補給水が給水通路10を経てタンク1内底部に
供給される結果、第1制御回路3が作動して圧縮
機15が駆動し、加熱コイル5による加熱運転が
成される一方、電気ヒータ6は上層部の水温が高
い間は作動を停止している。
風呂での「さし湯」などによつて一時的に多量
の湯が消費されるようなときには、タンク1内上
層部の水温も当然低下してくるので、第2制御回
路4が作動して電気ヒータ6による加熱運転が追
加する結果、タンク1内の湯を急速に所定温度ま
で上昇させて「さし湯」に適応した高温湯を連続
的に供給することができる。
このように電気ヒータ6は給湯にすぐ必要な上
層部の湯のみを加熱することとなるのである。
なお、外気温が極端に低くなる時期を除いて通
常の平均的温度のときは電気ヒータ6を殆ど必要
としない場合が多いので、前記選択手段23をノ
ツチロにセツト切換えを行なわせれば電気ヒータ
6を強制不作動とすることが可能である。
叙上の構成および作用を有する本発明によれ
ば、貯湯式ヒートポンプ給湯機において、一時的
に多量の給湯が成される場合に給湯に直ちに使用
されるタンク内上部の湯を電気ヒータ6によつて
さらに加熱するようにしたことにより、短期間中
に上層部の湯を高温に維持することができて、常
に高温湯の供給を可能ならしめ、貯湯タンク1を
小形化しながら多量の高温湯を安定的に供給し得
る効果を奏する。
また、電気ヒータ6は、加熱用熱交換器5で加
熱されて対流により最先に第1設定温度T1に達
する筈の上層部の湯が、該設定温度T1よりも低
い第2設定温度T2になつている場合に限つて加
熱させるようにしているので、貯湯タンク1内で
の追焚き作用と運転の開始の際の短時間内での補
助加熱用との過渡期における加熱に作用されるだ
けであつて比較的小容量のもので対応できる。
しかも電気ヒータ6は上層部の湯のみを補順的
に加熱し、加熱用熱交換器5が主として加熱の用
に供されるのでEERの高い加熱運転を行なわせ
ることが可能である。
さらに第2番目の発明は選択手段23を付加し
たことにより、電気ヒータ6の併用運転と電気ヒ
ータ6を殆ど必要としない時期の強制停止とをス
イツチ操作1つで使い分けできて運転経済性をさ
らに向上し得る利点が加わる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例に係る略示構造図、
第2図は第1図々示給湯機の電気制御回路であ
る。 1……貯湯タンク、2……熱源側ユニツト、3
……第1制御回路、4……第2制御回路、5……
加熱用熱交換器、6……電気ヒータ、7……温水
取出し管、10……給水通路、15……圧縮機、
20……第1水温検知器、22……第2水温検知
器、23……選択手段。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 圧縮機15を有する熱源側ユニツト2と、貯
    湯タンク1と、該貯湯タンク1内底部に収納され
    前記熱源側ユニツト2が取得した熱により貯溜水
    を加熱する加熱用熱交換器5と、貯湯タンク1内
    を上下に延び、貯湯タンク1内底部に給水する給
    水通路10と、貯湯タンク1内上部に配設された
    貯溜水加熱用の電気ヒータ6と、貯湯タンク1内
    の電気ヒータ6よりも上層部分の温水を取り出し
    可能に設けた温水取出し管7と、貯湯タンク1内
    底部の水温を検出する第1水温検知器20を有
    し、前記水温が第1設定温度T1以下のときに圧
    縮機15を駆動する第1制御回路3と、電気ヒー
    タ6の近傍の水温を検出する第2水温検知器22
    を有し、前記水温が前記第1設定温度T1よりも
    低温の第2設定温度T2以下のときに電気ヒータ
    6を作動させる第2制御回路4とを備えたことを
    特徴とする貯湯式ヒートポンプ給湯機。 2 圧縮機15を有する熱源側ユニツト2と、貯
    湯タンク1と、該貯湯タンク1内底部に収納され
    前記熱源側ユニツト2が取得した熱により貯溜水
    を加熱する加熱用熱交換器5と、貯湯タンク1内
    を上下に延び、貯湯タンク1内底部に給水する給
    水通路10と、貯湯タンク1内上部に配設された
    貯溜水加熱用の電気ヒータ6と、貯湯タンク1内
    の電気ヒータ6よりも上層部分の温水を取り出し
    可能に設けた温水取出し管7と、貯湯タンク1内
    底部の水温を検出する第1水温検知器20を有
    し、前記水温が第1設定温度T1以下のときに圧
    縮機15を駆動する第1制御回路3と、電気ヒー
    タ6の近傍の水温を検出する第2水温検知器22
    を有し、前記水温が前記第1設定温度T1よりも
    低温の第2設定温度T2以下のときに電気ヒータ
    6を作動させる第2制御回路4と、圧縮機15の
    駆動と電気ヒータ6の作動との少なくとも一方を
    保持させる選択手段23とを備えたことを特徴と
    する貯湯式ヒートポンプ給湯機。
JP58089603A 1983-05-21 1983-05-21 貯湯式ヒ−トポンプ給湯機 Granted JPS59215534A (ja)

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