JPS5938543A - 貯湯式給湯機 - Google Patents

貯湯式給湯機

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JPS5938543A
JPS5938543A JP57148175A JP14817582A JPS5938543A JP S5938543 A JPS5938543 A JP S5938543A JP 57148175 A JP57148175 A JP 57148175A JP 14817582 A JP14817582 A JP 14817582A JP S5938543 A JPS5938543 A JP S5938543A
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窪田 秀治
Makoto Sugita
杉田 信
Kazuo Hara
原 和夫
Yoshikazu Ito
美和 伊藤
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Mitsubishi Electric Corp
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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】 本発明は熱源として発熱体とヒートポンプを備えた貯湯
式給湯機に関するものである。
貯湯式給湯機の代表的なものに深夜電力利用給湯機があ
る。この深夜電力利用給湯機は昭和59年に深夜の電力
負荷増成を目的として制度化された深夜電力料金制度の
適用をうけておシ、その電気料金は一般の家庭用の電気
料金よシも割安になっている。こうした維持費の安さや
、更に安全・衛生的であるなどの特長から安定した市場
を確保してきた。しかしながらこの電気料金の割引も2
〜3年毎に行われる電気料金の値上げのたびに割引率が
圧縮される傾向にあり、灯油・ガスなどの他熱源給湯機
との維持費比較においては割高なものとなってきている
一方、ヒートポンプは空調機として広く使用されている
が、これを給湯機の熱源として深夜電力で使用した場合
、維持費の面からみれば。
かなシ有利なことは明らかである。
しかし、給湯機の熱源としてヒートポンプを単独で使用
した場合の問題点としては。
(1)能力が外気温に左右されるため、安定した湯温・
湯量の確保ができない。
(2)凝縮器側の温度は冷媒の種類により異なるものの
大差はなく、熱交換して得られる湯温の上限は50〜5
5°C程度である。このため約85°Cで貯湯する深夜
電力利用給湯機に比し貯湯効率が悪い。
などがあシ、性能面の問題から商品化されなかつ走。
本発明は上記深夜電力利用給湯機にヒートポンプを組合
せ、深夜時間帯に運転することにょシ、深夜電力利用給
湯機の優れた特長を活かしながら、維持費の改善をした
貯湯式給湯機の提供を目的としたものであシ、以下実施
例にょシ詳細に説明する。
第1図は本発明による貯湯式給湯機の構造図で、1は貯
湯タンク、2は貯湯タンク1の下部に設けた発熱体、3
はヒートポンプ装置であシ、4は圧縮機、5は水冷式凝
縮器、6は膨張弁、Tは蒸発器、8は吸込管、9は吐出
管で、水冷式凝縮器5.循環ポンプ10を介して吸込管
れ接続されている。11は同じく貯湯タンク1の下部側
面に接続された給水管で、貯湯タンク1の上部には給湯
管12が接続され、給湯管12の先端には出湯栓13が
設けられている。
次に作用を説明する。ヒートポンプ装置3による沸上げ
時は循環ポンプ10の作動で貯湯タンク1の下部から吸
込管8を紅白して水冷式凝縮器5に送られた水はヒート
ポンプ装置3の働きで昇温されて、吐出管9を経て貯湯
タンク1に戻る。このサイクルを繰り返しなから貯湯タ
ンク1内全体の水を沸上げる。発熱体2による沸上げ時
においても1発熱体2が貯湯タンク1の底部に設けられ
ておシ、貯湯タンク1内全体の水を沸上げるものである
。こうして沸」けられた湯は、出湯栓13を開くことに
よって水源水が給水管11から貯湯タンク1の底部に入
り、同量の湯が押上げられて給湯管12.出湯栓13を
経て使用に供されるものである。
第2図は本発明による制御ブロック図の一実施例を示す
もので、以下図により説明する。第2図の制御ブロック
図において、14は貯湯タンク1の下部温度を検出する
だめの下部温度センサー、15は貯湯タンク1内の残湯
量を検出するだめの残湯量センサー、16は同じく貯湯
タンク1内の上部温度を検出するだめの上部温度センサ
ーである。17は外気温を検出するだめの外気温センサ
ー、18は外気温と湯温と運転効率に関するヒートポン
プ装置3の特性データを入力しである記憶装置、19は
前記各温度センサーで検出した温度と記憶装置18のデ
ータをもとに発熱体2とヒートポンプ装置3の運転時間
を設定する運転時間設定装置であり、20は前記運転時
間設定装置19による時間設定にもとづいて発熱体2と
ヒートポンプ装置3を運転するだめの制御装置である。
第6図は第2図に示した運転時間設定装置19の詳細ブ
ロック図であシ、21は外気温センサー11で検出した
外気温と下部温度センサー14で検出した下部温度とか
ら記憶装置18に記憶されているヒートポンプ装置3の
特性データをもとにヒートポンプ装置3によって沸上げ
可能なヒートポンプ沸上げ温度を求める演算部ム、22
はヒートポンプ装置3を前記演算部ム21で算出したヒ
ートポンプ沸上げ温度になるまで運転したときのヒート
ポンプ平均能力を求める演算部89次に23は前記演算
部ム21で求めたヒートポンプ沸上げ温度と演算部B2
2で求めたヒートポンプ平均能力及び残湯量センサー1
5で検出した残湯量からヒートポンプ沸上げ時間を求め
る演算部C924は同じく演算部ム21で求めたヒート
ポンプ沸上げ温度と残湯量センサー15で検出した残湯
量と上部温度センサー16で検出した上部温度から下部
層発熱体沸上げ時間を求める演算部り、25は上部温度
から上下層発熱体沸上げ時間を求める演算部Eである。
26は前記演算部C23と演算部D24と演算部に25
で求めた6つの沸上げ時間をもとに時間配分を行なう時
間配分装置である。
次に第4図の容量対温度図、第5図の時刻対温度図を参
考に動作を説明する。
今、貯湯タンク1の全容量をV(1)?残湯量をVl(
1) 、 下部mll Tl(c) t 上部温度ヲT
3(C) t 定格沸上り温度をT4(C)、外気温と
下部温度を参考に記憶装置18から求めたヒートポンプ
沸上げ温度をT2(C) +同じくヒートポンプ平均能
力をQ(W/hr)を又2発熱体2の定格消費電力をw
Hと仮定する。
第4図は縦軸には貯湯タンク1の高さ方向を意図した容
量、横軸には同じく貯湯タンク1の、  高さ方向に対
応した温度を示す図であシ、沸上り状態では温度T4(
C)を右辺とする長方形で示され9人、B、C,Dの4
部分に分割されている。A部は残湯量V1(、、iり 
、上部温度Ts[c)からなる残湯熱量を表わし、B部
はヒートポンプ装置3による沸上げ分、0部は上部温度
Ta(0になるまで下部層を沸上げる発熱体2による沸
上げ分、D部は沸上り温度T4(C)に沸上がった後の
放熱によってTa(C)まで温度降下した分を沸上げる
発熱体2による沸上げ分を示している。
以上の第4図のモデルに対し記憶装置18と運転時間設
定装置19がどのように作動するかを第6図によシ説明
する。ここでは、ヒートポンプ装置3の圧縮機、送風轡
、循環ポンプの全ての電気入力に対して、貯湯タンク1
に得られる熱量の比、すなわち総合効率(TI)が1よ
シ大きい時のみヒートポンプ装置3の運転を行なう仁と
を原則とする。
まず、深夜電力通電時間帯突入直後の外気温センサー1
7と下部温度センサー14で検出した外気温と下記温度
Tl(C)をヒートポンプ装置3の特性データを記憶し
ている記憶装置18に入力して、総合効率1が1〉1で
沸上げることのできるヒートポンプ沸上げ温度T2(C
)を演算部A21で求め、更に下部温度Th[C)をヒ
ートポンプ沸上げ温度T2(C)に沸上げる時のヒート
ポンプ平均能力Q (&J/hr)を演算部B22で求
める。
次に演算部023は貯湯タンク1の下部層(V−Vl)
 (1)をヒートポンプ沸上げ温度T2【)に沸上げる
(第4図中B部分)だめの時間H1を求めるもので。
で求まる。
演算部D24は下部層が上部温度T3gC)と同一にな
る(第4図中C部分)までの時間上を求めるものであシ
で求まる。(+Ktvh=s6ow)。
また、演算部E25は貯湯タンク1の全容量V (1)
を対象に定格沸上シ温度T4にまで沸上げる(第4図中
り部分)ために要する時間H3を求めるもので Ha  =   T4−Ta  xV    (時f&
n)W X 860 で求まるや 以上のようにしてそれぞれの所要通電時間H1、H2、
Haが求まると9次に時間配分装置26により運転時間
の配分を行なう。
それぞれ求めたHz 、 H2,H3の合計時間が深夜
電力通電時間の8時間以内に入る時には時間配分は行な
わず、深夜電力通電開始と同時にヒートポンプ装置3を
運転し、下部温度センサー14の検出値がヒートポンプ
沸上げ温度T2に達した時にヒートポンプ装置3の運転
を停止し9発熱体2に通電を開始する。そして上部温度
センサー16の検出値が定格沸上り温度T4に達した時
9発熱体2をOFFするよう制御装置20が作動する。
第5図のa −b −c−dの線は(Ht+H2+H3
) −8(時間)の時のグラフであり。
a−b間は第4図B部分を対象としたヒートポンプ装置
3による加熱を示す。またb−c間は第4図C部分を対
象とした発熱体2による加熱を示す。さらにc−d間は
第4図り部分を対象とした同じく発熱体2による加熱を
示している。ここでb−c間、 c −d間の勾配が違
うのは沸上げ対象となる湯量が異なるためである。
一方、外気温が低くヒートポンプ平均能力Q(Kj/h
r)が低い場合には(Ht+ H2+H3) ’ > 
8となる。この場合にはヒートポンプ装置3でヒートポ
ンプ沸上げ温度T2まで沸上げると第5図a−f間に示
す通シ、8時間の深夜通電時間内に定格ビーり温度T4
に達することは不可能となる。このためヒートポンプ装
置3の運転中に発熱体2にも通電を行なうことが必要と
なる。この時間設定を行なうのが時間配分装置26で。
ヒートポンプ装置3と発熱体2を同時に運転すべき同時
運転時間H4を次の通シ求める。
第4図中C,D部分を発熱体2によって沸上げるだめの
時間(H2+H3)は固定値であシワビートポンプ沸上
げ温度T2に沸上げるために用意できる時間は(s−H
2−Ha)時間となるので。
Q x (s −Hz−)b) + W x860x 
H4=(T2−TI) X (V −Vt) から同時運転時間H4は求まる。この場合の運転は第5
図のa−e−b−c−dの線に示す通りで、a−b間は
ヒートポンプ装置3の運転、e−す間はヒートポンプ装
置3と発熱体2の同時運転、b−c−6間は発熱体2を
運転するよう制御装置20が作動するものである。
なお以上の説明ではヒートポンプ装置3によって沸上げ
が開始されているが、前提栄件として総合効率値)が1
以上の時のみ運転するよう構成しておシ、外気温が低く
着霜などで総合効率が1以下の場合には最初から発熱体
2に通電するよう構成してもよい。
以上のように本発明によるものは、ヒートポンプは外気
温、湯温を検出して効率の良い時のみ運転を行ない、し
かも発熱体との並行運転も必要に応じて行なえるよう構
成したので、ヒートポンプの運転効率があがシ、維持費
が安くなるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による貯湯式給湯機の構造図、第2図は
本発明による貯湯式給湯機の制御ブロック図、第5図は
同じく運転時間設定装置の詳細ブロック図、第4図は本
発明の具体例を示す容量対温度図、第5図は時刻対温度
図である1は貯湯タンク、2は発熱体、3はヒートポン
プ装置、14は下部温度センサー、15は残湯量センサ
ー、16は上部温度センサー、17は気温センサー、1
8は記憶装置、19は運転時間設定装置、20は制御装
置である。 代理人 葛 野 信 −(外1名)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 熱源として発熱体とヒートポンプを備えた貯湯式給湯機
    において、貯湯タンクの下部温度を検出するだめの下部
    温度検出手段と、貯湯タンク内の残湯量を検出するだめ
    の残湯量検出手段と、貯湯タンクの上部温度を検出する
    ための上部温度検出手段と、外気温を検出する外気温検
    出手段と外気温と湯温と運転効率に関するヒートポンプ
    の特性データを入力した記憶装置と。 前記各温度検出手段で検出した検出値と記憶装置のデー
    タをもとに発熱体とヒートポンプの運転時間を設定する
    運転時間設定手段と、前記運転時間設定手段による時間
    設定にもとづいて発熱体とヒートポンプを運転するため
    の制御手段と、を備えてなる貯湯式給湯機。
JP57148175A 1982-08-26 1982-08-26 貯湯式給湯機 Granted JPS5938543A (ja)

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JP2003161521A (ja) * 2001-11-28 2003-06-06 Daikin Ind Ltd ヒートポンプ式給湯装置
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CN112066565A (zh) * 2020-09-29 2020-12-11 浙江中广电器股份有限公司 热水器及其控制方法、控制器

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