JPH05256520A - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents
ヒートポンプ給湯機Info
- Publication number
- JPH05256520A JPH05256520A JP5484292A JP5484292A JPH05256520A JP H05256520 A JPH05256520 A JP H05256520A JP 5484292 A JP5484292 A JP 5484292A JP 5484292 A JP5484292 A JP 5484292A JP H05256520 A JPH05256520 A JP H05256520A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- hot water
- temperature
- heat pump
- boiling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 主としてヒートポンプ給湯機に関するもの
で、貯湯槽の容量に対して利用できる湯量の割合を最大
にする。 【構成】 クロックにより設定された運転開始時におけ
るヒートポンプの出力が安定するまでの期間に動作し、
沸上温度を目標温度に制御する補助熱源５の出力制御装
置９を設けたので、運転当初から沸上温度を目標温度一
定に調節することにより貯湯槽６内で温度勾配を持つ層
６ａを最小限にできる。したがって、沸上終了の間際ま
で水対冷媒熱交換器３に入る水温の上昇が起こらず、ヒ
ートポンプの運転を安定して継続することができる。そ
のため、貯湯槽の容量に対して利用できる湯量の割合を
最大にすることができる。
で、貯湯槽の容量に対して利用できる湯量の割合を最大
にする。 【構成】 クロックにより設定された運転開始時におけ
るヒートポンプの出力が安定するまでの期間に動作し、
沸上温度を目標温度に制御する補助熱源５の出力制御装
置９を設けたので、運転当初から沸上温度を目標温度一
定に調節することにより貯湯槽６内で温度勾配を持つ層
６ａを最小限にできる。したがって、沸上終了の間際ま
で水対冷媒熱交換器３に入る水温の上昇が起こらず、ヒ
ートポンプの運転を安定して継続することができる。そ
のため、貯湯槽の容量に対して利用できる湯量の割合を
最大にすることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は主としてヒートポンプに
より沸き上げた湯を貯湯槽に蓄え、必要時に配湯する給
湯機に関するものである。
より沸き上げた湯を貯湯槽に蓄え、必要時に配湯する給
湯機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のヒートポンプ給湯機は、図５に示
すように、圧縮機１と、蒸発器としての空気対流式の空
気対冷媒熱交換器２と、凝縮器としての水対流式の水対
冷媒熱交換器３と、膨張弁４とから構成されるヒートポ
ンプサイクルと、前記水対冷媒熱交換器３と、補助熱源
５と、貯湯槽６と、水ポンプ７とからなる水回路とから
構成されている。
すように、圧縮機１と、蒸発器としての空気対流式の空
気対冷媒熱交換器２と、凝縮器としての水対流式の水対
冷媒熱交換器３と、膨張弁４とから構成されるヒートポ
ンプサイクルと、前記水対冷媒熱交換器３と、補助熱源
５と、貯湯槽６と、水ポンプ７とからなる水回路とから
構成されている。
【０００３】この構成において、水ポンプ７により水回
路内に水を循環させて貯湯槽６の下方から水対冷媒熱交
換器３に低温の水を取入れ、ヒートポンプによる熱で湯
を沸き上げて貯湯槽６上方から湯を供給する。沸き上げ
た湯は、温度成層６ａを形成して、まだ熱交換しない低
温の水の上に蓄えられていく。
路内に水を循環させて貯湯槽６の下方から水対冷媒熱交
換器３に低温の水を取入れ、ヒートポンプによる熱で湯
を沸き上げて貯湯槽６上方から湯を供給する。沸き上げ
た湯は、温度成層６ａを形成して、まだ熱交換しない低
温の水の上に蓄えられていく。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、つぎのような課題があった。
の構成では、つぎのような課題があった。
【０００５】ヒートポンプは運転を開始してから出力が
安定するまでの時間が長くかかるために、水の流量が一
定である場合には、図６に示すように、その間沸き上げ
温度が目標温度に達しない。その結果、貯湯槽６には当
初低温の湯が供給され、徐々に目標温度に近づいていく
ので、図７に示すように温度勾配を持つ大きな層ができ
る。この温度勾配を持つ層はいったん形成されると湯を
排出しない限り解消されることはなく、さらに水の対
流、拡散、熱伝導によって拡大する一方となる。
安定するまでの時間が長くかかるために、水の流量が一
定である場合には、図６に示すように、その間沸き上げ
温度が目標温度に達しない。その結果、貯湯槽６には当
初低温の湯が供給され、徐々に目標温度に近づいていく
ので、図７に示すように温度勾配を持つ大きな層ができ
る。この温度勾配を持つ層はいったん形成されると湯を
排出しない限り解消されることはなく、さらに水の対
流、拡散、熱伝導によって拡大する一方となる。
【０００６】温度勾配を持つ層が大きいと、沸き上げが
終了に近づいたときに徐々に水対冷媒熱交換器３への入
水温度が上がってくる。すると、ヒートポンプサイクル
において冷媒の凝縮温度が上がり、この結果、圧縮機１
の温度が上昇し過ぎる場合には、信頼性を確保するため
に、運転を継続することが不可能になる。そのため、沸
上終了時の温度分布は図８のようになり、低温で利用で
きない湯の割合が大きくなってしまう。
終了に近づいたときに徐々に水対冷媒熱交換器３への入
水温度が上がってくる。すると、ヒートポンプサイクル
において冷媒の凝縮温度が上がり、この結果、圧縮機１
の温度が上昇し過ぎる場合には、信頼性を確保するため
に、運転を継続することが不可能になる。そのため、沸
上終了時の温度分布は図８のようになり、低温で利用で
きない湯の割合が大きくなってしまう。
【０００７】このことは、貯湯槽６の容量に対して無駄
が多くなってしまうことを意味し、あらかじめ、温度勾
配を持つ層の大きさを見込んで、使用する湯量よりも大
きめの容量にしておかなくてはならず、製造、輸送など
のコストアップ要因となったり、設置スペースが大きく
なるとともに工事が困難になるなどという課題があっ
た。
が多くなってしまうことを意味し、あらかじめ、温度勾
配を持つ層の大きさを見込んで、使用する湯量よりも大
きめの容量にしておかなくてはならず、製造、輸送など
のコストアップ要因となったり、設置スペースが大きく
なるとともに工事が困難になるなどという課題があっ
た。
【０００８】本発明は上記課題を解決するもので、温度
勾配を持つ層を最小限にし、貯湯槽の容量に対して利用
できる湯量の割合を最大にすることを目的としたもので
ある。
勾配を持つ層を最小限にし、貯湯槽の容量に対して利用
できる湯量の割合を最大にすることを目的としたもので
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、圧縮機、蒸発器としての水または空気対冷
媒熱交換器、凝縮器としての水対冷媒交換器、膨張弁と
から構成されるヒートポンプサイクルと、前記水対冷媒
熱交換器、補助熱源、貯湯槽、水ポンプとからなる水回
路と、沸上温度を検知する温度検知手段と、運転開始か
らの時間を計時するクロックと、前記クロックの計時時
間と前記温度検知手段の出力に基づいて沸上温度を予め
設定された目標値に制御する前記補助熱源の出力制御装
置とを設けた構成としてある。
するために、圧縮機、蒸発器としての水または空気対冷
媒熱交換器、凝縮器としての水対冷媒交換器、膨張弁と
から構成されるヒートポンプサイクルと、前記水対冷媒
熱交換器、補助熱源、貯湯槽、水ポンプとからなる水回
路と、沸上温度を検知する温度検知手段と、運転開始か
らの時間を計時するクロックと、前記クロックの計時時
間と前記温度検知手段の出力に基づいて沸上温度を予め
設定された目標値に制御する前記補助熱源の出力制御装
置とを設けた構成としてある。
【００１０】
【作用】本発明は上記構成によって、運転開始から安定
した出力が得られるまでの時間が長くかかるヒートポン
プサイクルの立上り時、補助熱源を併用し、沸上温度を
検知して、それが目標温度になるように出力を制御す
る。これにより、運転当初からあらかじめ設定された目
標温度の湯が貯湯槽に供給され、温度勾配を極力生じな
いようにする。
した出力が得られるまでの時間が長くかかるヒートポン
プサイクルの立上り時、補助熱源を併用し、沸上温度を
検知して、それが目標温度になるように出力を制御す
る。これにより、運転当初からあらかじめ設定された目
標温度の湯が貯湯槽に供給され、温度勾配を極力生じな
いようにする。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図４を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１２】図１において、圧縮機１と、蒸発器として
の空気対流式の空気対冷媒熱交換器２と、凝縮器として
の水対流式の水対冷媒交換器３と、膨張弁４とから構成
されるヒートポンプサイクルと、前記水対冷媒熱交換器
５と、補助熱源としての電気ヒータ５と、貯湯槽６と、
水ポンプ７とからなる水回路と、前記電気ヒータ５の下
流側に設けられた沸上温度を検知するサーミスタ８と、
前記電気ヒータ５の出力制御装置９とを設けている。１
０は電気ヒータの電源である。
の空気対流式の空気対冷媒熱交換器２と、凝縮器として
の水対流式の水対冷媒交換器３と、膨張弁４とから構成
されるヒートポンプサイクルと、前記水対冷媒熱交換器
５と、補助熱源としての電気ヒータ５と、貯湯槽６と、
水ポンプ７とからなる水回路と、前記電気ヒータ５の下
流側に設けられた沸上温度を検知するサーミスタ８と、
前記電気ヒータ５の出力制御装置９とを設けている。１
０は電気ヒータの電源である。
【００１３】図２は制御のブロック図を示し、サーミス
タ８により検知された温度に応じた信号を目標温度設定
部１１の設定値と比較し、その比較結果から電気ヒータ
５の所要出力を出力演算部１２により演算する。そし
て、この算出された結果に基づいてサイリスタ１３へ信
号を送り、電気ヒータ５の出力が制御される構成として
いる。そして、この電気ヒータ５への出力は、クロック
１４の計時時間に基づいて、運転開始時から一定時間だ
けなされる。
タ８により検知された温度に応じた信号を目標温度設定
部１１の設定値と比較し、その比較結果から電気ヒータ
５の所要出力を出力演算部１２により演算する。そし
て、この算出された結果に基づいてサイリスタ１３へ信
号を送り、電気ヒータ５の出力が制御される構成として
いる。そして、この電気ヒータ５への出力は、クロック
１４の計時時間に基づいて、運転開始時から一定時間だ
けなされる。
【００１４】上記構成において、運転を開始すると、水
ポンプ７により水回路内に水を循環させて貯湯槽６の下
方から水対冷媒熱交換器３に低温の水を取入れ、ヒート
ポンプによる熱で湯を沸き上げて貯湯槽６の上方から湯
を供給する。沸き上げた湯は、温度成層６ａを形成し
て、まだ熱交換しない低温の水の上に蓄えられていく。
ポンプ７により水回路内に水を循環させて貯湯槽６の下
方から水対冷媒熱交換器３に低温の水を取入れ、ヒート
ポンプによる熱で湯を沸き上げて貯湯槽６の上方から湯
を供給する。沸き上げた湯は、温度成層６ａを形成し
て、まだ熱交換しない低温の水の上に蓄えられていく。
【００１５】運転の立上り時は、図３のａに示すように
ヒートポンプの出力は時間とともに徐々に上昇してく
る。したがって、前述したようにヒートポンプ単独であ
れば沸上温度もこれに応じて上昇し、その間に貯湯槽６
に供給された湯は温度勾配を持つ層を形成してしまう。
しかし、このとき沸上温度をサーミスタ８により検知
し、この出力に基づいて沸上温度が目標温度になるよ
う、電気ヒータ５の出力が同図のｂに示すように出力制
御装置９により制御することで、図４に示すように、運
転開始当初のヒートポンプの出力特性による温度勾配を
生じる原因を排除できる。ヒートポンプと電気ヒータ５
のそれぞれの出力を合計した値は、結果的に図３のｃに
示すように、水回路の熱容量が影響する運転開始当初の
きわめて短時間を除き、時間的に一定となる。また、電
気ヒータ５の運転は、クロック１４により計時される運
転開始からの時間があらかじめ設定された時間ｔｓに達
すると停止される。
ヒートポンプの出力は時間とともに徐々に上昇してく
る。したがって、前述したようにヒートポンプ単独であ
れば沸上温度もこれに応じて上昇し、その間に貯湯槽６
に供給された湯は温度勾配を持つ層を形成してしまう。
しかし、このとき沸上温度をサーミスタ８により検知
し、この出力に基づいて沸上温度が目標温度になるよ
う、電気ヒータ５の出力が同図のｂに示すように出力制
御装置９により制御することで、図４に示すように、運
転開始当初のヒートポンプの出力特性による温度勾配を
生じる原因を排除できる。ヒートポンプと電気ヒータ５
のそれぞれの出力を合計した値は、結果的に図３のｃに
示すように、水回路の熱容量が影響する運転開始当初の
きわめて短時間を除き、時間的に一定となる。また、電
気ヒータ５の運転は、クロック１４により計時される運
転開始からの時間があらかじめ設定された時間ｔｓに達
すると停止される。
【００１６】したがって、本実施例によれば、温度勾配
を持つ層が最小限になることから、沸上終了の間際まで
水対冷媒熱交換器３に入る水温の上昇が起こらない極め
て上昇が小さいので、ヒートポンプの運転を安定して継
続することができ、貯湯槽６の容量に対して利用できる
湯量の割合を最大にすることができる。貯湯槽６を必要
最小限の大きさにできるため、従来のように温度勾配を
持つ層の分の湯量を考慮した大きめの貯湯槽に比べて小
さくてすみ、製造、輸送などのコストダウンと、設置ス
ペースの減少、工事の容易さなど多くの利点がある。
を持つ層が最小限になることから、沸上終了の間際まで
水対冷媒熱交換器３に入る水温の上昇が起こらない極め
て上昇が小さいので、ヒートポンプの運転を安定して継
続することができ、貯湯槽６の容量に対して利用できる
湯量の割合を最大にすることができる。貯湯槽６を必要
最小限の大きさにできるため、従来のように温度勾配を
持つ層の分の湯量を考慮した大きめの貯湯槽に比べて小
さくてすみ、製造、輸送などのコストダウンと、設置ス
ペースの減少、工事の容易さなど多くの利点がある。
【００１７】そして、電気ヒータ５の運転は運転開始か
らヒートポンプの運転が安定するまでの一定時間に限定
されるので、外気温度や水流量の変化などによっておこ
る沸上温度の変化に対してその都度電気ヒータ５の運転
がなされることはなく、システムの効率を下げることは
ない。これは、安定運転後に多少の沸上温度の変化が生
じることがあっても温度成層に与える影響が少なく、厳
密に温度制御する必要がないことに基づいてなされる制
御である。
らヒートポンプの運転が安定するまでの一定時間に限定
されるので、外気温度や水流量の変化などによっておこ
る沸上温度の変化に対してその都度電気ヒータ５の運転
がなされることはなく、システムの効率を下げることは
ない。これは、安定運転後に多少の沸上温度の変化が生
じることがあっても温度成層に与える影響が少なく、厳
密に温度制御する必要がないことに基づいてなされる制
御である。
【００１８】また、補助熱源としての電気ヒータ５は、
低外気温によるヒートポンプの能力低下時への対応など
のために、通常備わっている場合が多く、これを利用す
ればよいので、従来のものから比べ、コストアップ要因
は少ない。
低外気温によるヒートポンプの能力低下時への対応など
のために、通常備わっている場合が多く、これを利用す
ればよいので、従来のものから比べ、コストアップ要因
は少ない。
【００１９】また、電気ヒータ５を併用すれば、水ポン
プ７の流量は一定であってもよいので、流量制御幅が小
さくてもよく、低コストのポンプを使用できる。
プ７の流量は一定であってもよいので、流量制御幅が小
さくてもよく、低コストのポンプを使用できる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明のヒートポン
プ給湯機は、次の効果を有する。
プ給湯機は、次の効果を有する。
【００２１】（１）運転開始時におけるヒートポンプの
出力が安定するまでの期間に動作し、沸上温度を目標温
度に制御する補助熱源の出力制御装置を設けたので、運
転当初から沸上温度を目標温度一定に調節することが可
能になり、貯湯槽内で温度勾配を持つ層を最小限にでき
ることから、沸上終了の間際まで水対冷媒熱交換器に入
る水温の上昇が起こらず、ヒートポンプの運転を安定し
て継続することができる。また、貯湯槽の容量に対して
利用できる湯量の割合を最大にすることができる。
出力が安定するまでの期間に動作し、沸上温度を目標温
度に制御する補助熱源の出力制御装置を設けたので、運
転当初から沸上温度を目標温度一定に調節することが可
能になり、貯湯槽内で温度勾配を持つ層を最小限にでき
ることから、沸上終了の間際まで水対冷媒熱交換器に入
る水温の上昇が起こらず、ヒートポンプの運転を安定し
て継続することができる。また、貯湯槽の容量に対して
利用できる湯量の割合を最大にすることができる。
【００２２】（２）貯湯槽の容量に対して利用できる湯
量の割合を最大にすることができるので、温度勾配を持
つ層の大きさを考慮した貯湯槽に比べて小さくてすみ、
製造、輸送などのコストダウンと、設置スペースの減
少、工事の容易さなど多くの効果を得る。
量の割合を最大にすることができるので、温度勾配を持
つ層の大きさを考慮した貯湯槽に比べて小さくてすみ、
製造、輸送などのコストダウンと、設置スペースの減
少、工事の容易さなど多くの効果を得る。
【００２３】（３）補助熱源の運転は運転開始からヒー
トポンプの運転が安定するまでの一定時間に限定される
ので、外気温度や水流量の変化などによっておこる沸上
温度の変化に対してその都度補助熱源の運転がなされる
ことはなく、システムの効率を下げることはない。
トポンプの運転が安定するまでの一定時間に限定される
ので、外気温度や水流量の変化などによっておこる沸上
温度の変化に対してその都度補助熱源の運転がなされる
ことはなく、システムの効率を下げることはない。
【図１】本発明の一実施例におけるヒートポンプ給湯機
の構成図
の構成図
【図２】同給湯機の制御のブロック図
【図３】同給湯機の運転立上り時の出力特性図
【図４】同給湯機の貯湯槽内の温度分布を示した図
【図５】従来のヒートポンプ給湯機の構成図
【図６】同給湯機の運転立上り時の沸上温度の時間変化
を示した図
を示した図
【図７】同給湯機の貯湯槽内の沸上途中の温度分布を示
した図
した図
【図８】同給湯機の貯湯槽内の沸上終了時の温度分布を
示した図
示した図
１ 圧縮機 ２ 水または空気対冷媒熱交換器 ３ 水対冷媒熱交換器 ４ 膨張弁 ５ 補助熱源としての電気ヒータ ６ 貯湯槽 ７ 水ポンプ ８ 温度検知手段としてのサーミスタ ９ 電気ヒータの出力制御装置 １４ クロック
Claims (1)
- 【請求項１】圧縮機、蒸発器としての水または空気対冷
媒熱交換器、凝縮器としての水対冷媒熱交換器、膨張弁
とから構成されるヒートポンプサイクルと、前記水対冷
媒熱交換器、補助熱源、貯湯槽、水ポンプとからなる水
回路と、沸上温度を検知する温度検知手段と、運転開始
からの時間を計時するクロックと、前記クロックの計時
時間と前記温度検知手段の出力に基づいて沸上温度を予
め設定された目標値に制御する前記補助熱源の出力制御
装置とを設けたヒートポンプ給湯機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5484292A JPH05256520A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | ヒートポンプ給湯機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5484292A JPH05256520A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | ヒートポンプ給湯機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05256520A true JPH05256520A (ja) | 1993-10-05 |
Family
ID=12981874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5484292A Pending JPH05256520A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | ヒートポンプ給湯機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05256520A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2016129072A1 (ja) * | 2015-02-12 | 2017-08-24 | 三菱電機株式会社 | 熱供給システム |
| US20240102669A1 (en) * | 2021-02-03 | 2024-03-28 | Viessmann Climate Solutions Se | Heat pump system and method for operating a heat pump system |
-
1992
- 1992-03-13 JP JP5484292A patent/JPH05256520A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2016129072A1 (ja) * | 2015-02-12 | 2017-08-24 | 三菱電機株式会社 | 熱供給システム |
| EP3258185A4 (en) * | 2015-02-12 | 2018-12-19 | Mitsubishi Electric Corporation | Heat supply system |
| US20240102669A1 (en) * | 2021-02-03 | 2024-03-28 | Viessmann Climate Solutions Se | Heat pump system and method for operating a heat pump system |
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