JPS6260621B2 - - Google Patents
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- JPS6260621B2 JPS6260621B2 JP56008443A JP844381A JPS6260621B2 JP S6260621 B2 JPS6260621 B2 JP S6260621B2 JP 56008443 A JP56008443 A JP 56008443A JP 844381 A JP844381 A JP 844381A JP S6260621 B2 JPS6260621 B2 JP S6260621B2
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- Japan
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- heat pump
- heat
- heating
- temperature
- hot water
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- 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.)
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Description
【発明の詳細な説明】
近年、エネルギ事情の悪化にともない民生機器
の省エネルギ化が社会的緊急課題として認識され
つつある。他方、社会的な生活水準の向上にとも
ない、一般生活での給湯需要は増大傾向にある。
の省エネルギ化が社会的緊急課題として認識され
つつある。他方、社会的な生活水準の向上にとも
ない、一般生活での給湯需要は増大傾向にある。
本発明はかかる情勢に立脚し、民生機器エネル
ギ消費に大なるウエイトを有する給湯装置に関す
る省エネルギ化を達成せんとするものである。よ
り詳細には給湯装置の加熱装置にヒートポンプ加
熱原理を採用し、さらに補助加熱装置と結合した
場合に最少のエネルギ消費を達成する運転制御シ
ーケンスに関するものである。
ギ消費に大なるウエイトを有する給湯装置に関す
る省エネルギ化を達成せんとするものである。よ
り詳細には給湯装置の加熱装置にヒートポンプ加
熱原理を採用し、さらに補助加熱装置と結合した
場合に最少のエネルギ消費を達成する運転制御シ
ーケンスに関するものである。
以下図に従つてさらに詳細な説明を行う。第１
図は従来公知のヒートポンプ式給湯機の一構成例
であり、圧縮機１・自然対流熱交換器２・膨脹機
構３・蒸発器４を各々順次に冷媒配管にて結合し
てヒートポンプ加熱部を構成する。自然対流熱交
換器２は断熱材５で囲われた蓄熱タンク６内に挿
入設置され、タンク６の下方より水を加熱し、タ
ンク内の水を均一な温度に保ちながら漸時加熱し
てゆく。７は給水口で市水配管８と減圧逆止弁９
等を介して前記蓄熱タンク６の下部に連結され
る。１０は前記蓄熱タンク６の上部に設けた給湯
口で、給湯配管１１を介して給湯栓１２へ接続さ
れる。
図は従来公知のヒートポンプ式給湯機の一構成例
であり、圧縮機１・自然対流熱交換器２・膨脹機
構３・蒸発器４を各々順次に冷媒配管にて結合し
てヒートポンプ加熱部を構成する。自然対流熱交
換器２は断熱材５で囲われた蓄熱タンク６内に挿
入設置され、タンク６の下方より水を加熱し、タ
ンク内の水を均一な温度に保ちながら漸時加熱し
てゆく。７は給水口で市水配管８と減圧逆止弁９
等を介して前記蓄熱タンク６の下部に連結され
る。１０は前記蓄熱タンク６の上部に設けた給湯
口で、給湯配管１１を介して給湯栓１２へ接続さ
れる。
上記第１図従来例の作用にさらに若干の説明を
加えると熱交換器２は蓄熱タンク６の下方より槽
内を均一に加熱する。したがつてヒートポンプサ
イクルの凝縮温度は蓄熱タンク６の槽内温度、す
なわち給湯温度よりも高温に設定する必要がある
ことは明きらかである。
加えると熱交換器２は蓄熱タンク６の下方より槽
内を均一に加熱する。したがつてヒートポンプサ
イクルの凝縮温度は蓄熱タンク６の槽内温度、す
なわち給湯温度よりも高温に設定する必要がある
ことは明きらかである。
第２図に本願発明のヒートポンプ給湯装置の一
実施例を示す。図において１３は強制循環対向流
式の加熱熱交換器で、循環ポンプ２１により蓄熱
タンク６下方に開設された循環給水口１４、水路
１５により水を供給し、加熱した後に蓄熱タンク
６の上方へ接続された管路１７より槽内上部へ湯
を貯湯する如く循環水路を構成する。１６は前記
加熱熱交換器１３の出口部へ配設された温度流量
調整装置で、加熱熱交換器１３の出口部湯温が略
一定になる如く循環水路中の循環水量を調整す
る。なお、第１図と同じ構成部は第１図と同一符
号を付している。
実施例を示す。図において１３は強制循環対向流
式の加熱熱交換器で、循環ポンプ２１により蓄熱
タンク６下方に開設された循環給水口１４、水路
１５により水を供給し、加熱した後に蓄熱タンク
６の上方へ接続された管路１７より槽内上部へ湯
を貯湯する如く循環水路を構成する。１６は前記
加熱熱交換器１３の出口部へ配設された温度流量
調整装置で、加熱熱交換器１３の出口部湯温が略
一定になる如く循環水路中の循環水量を調整す
る。なお、第１図と同じ構成部は第１図と同一符
号を付している。
かように循環水路、加熱熱交換器１３、温度流
量調整装置１６を配設することによりヒートポン
プサイクルの凝縮温度よりも高温の湯を得ること
が可能となる。すなわち、第３図に示す如く、従
来例と本願発明実施例とにおいて同一の凝縮温度
条件に比較した場合、従来例では図の蓄熱槽内温
度が沸上限界温度となるのに対し、本願発明実施
例では加熱熱交換器出口水温に示される如く図示
のΔＴ程高温を得ることが可能である。したがつ
て同一の凝縮温度（すなわち室外条件は同一とし
て同じく消費電力）で本願発明実施例が高温の湯
が得られることを意味する。
量調整装置１６を配設することによりヒートポン
プサイクルの凝縮温度よりも高温の湯を得ること
が可能となる。すなわち、第３図に示す如く、従
来例と本願発明実施例とにおいて同一の凝縮温度
条件に比較した場合、従来例では図の蓄熱槽内温
度が沸上限界温度となるのに対し、本願発明実施
例では加熱熱交換器出口水温に示される如く図示
のΔＴ程高温を得ることが可能である。したがつ
て同一の凝縮温度（すなわち室外条件は同一とし
て同じく消費電力）で本願発明実施例が高温の湯
が得られることを意味する。
第２図において実線矢印（→）はヒートポンプ
加熱時の冷媒ガスの流れ方向を、破線矢印（〓）
は同じく加熱水の流れ方向を、白抜矢印（）は
給湯時の水の流れ方向を示す。第２図に明きらか
な如く、蓄熱タンク６内にはヒートポンプ加熱時
において上部に湯層が、下部に水層となる２層構
成となり、図中一点鎖線で示す湯水境界層１８に
て分離される。この境界層１８はヒートポンプ加
熱運転に従つて下方へ、また給湯動作に応じて上
方へ各々移動する。したがつて境界層１８が循環
給水口１４に達した時点でヒートポンプ加熱運転
は終了する。
加熱時の冷媒ガスの流れ方向を、破線矢印（〓）
は同じく加熱水の流れ方向を、白抜矢印（）は
給湯時の水の流れ方向を示す。第２図に明きらか
な如く、蓄熱タンク６内にはヒートポンプ加熱時
において上部に湯層が、下部に水層となる２層構
成となり、図中一点鎖線で示す湯水境界層１８に
て分離される。この境界層１８はヒートポンプ加
熱運転に従つて下方へ、また給湯動作に応じて上
方へ各々移動する。したがつて境界層１８が循環
給水口１４に達した時点でヒートポンプ加熱運転
は終了する。
なお、１９は補助加熱装置たる深夜電力補助ヒ
ータ、２０は安全弁２１はヒートポンプ加熱時の
循環ポンプ、２２は室外フアンである。
ータ、２０は安全弁２１はヒートポンプ加熱時の
循環ポンプ、２２は室外フアンである。
前記の本願発明になるヒートポンプ給湯装置の
実施例においてさらに詳細を説明を加えると、給
湯装置として実用に供する場合、シヤワー、洗濯
が給湯の中心となる夏季は別としても、風呂給湯
が中心となる冬季においては、通常の電気温水器
ないしボイラ等の如く85℃の高温蓄熱が必要であ
る。特に安価な深夜電力時間帯に一日の給湯負荷
に見合う蓄熱量を確保する必要のある深夜電力温
水器においては限られた蓄熱層容量では高温蓄熱
が要求される。さらに若干の説明を加えると、年
間を通じての給湯負荷は季節毎の湯の使用量およ
び給水水温により変化するが、通常第４図に示す
如く夏季に低く冬季に高いパターンとなる。すな
わち、これを蓄熱タンク容量一定の場合、夏季に
は低温で蓄熱して保温ロスを減らし、冬季は高温
で蓄熱して給湯能力を確保することが合理的であ
る。
実施例においてさらに詳細を説明を加えると、給
湯装置として実用に供する場合、シヤワー、洗濯
が給湯の中心となる夏季は別としても、風呂給湯
が中心となる冬季においては、通常の電気温水器
ないしボイラ等の如く85℃の高温蓄熱が必要であ
る。特に安価な深夜電力時間帯に一日の給湯負荷
に見合う蓄熱量を確保する必要のある深夜電力温
水器においては限られた蓄熱層容量では高温蓄熱
が要求される。さらに若干の説明を加えると、年
間を通じての給湯負荷は季節毎の湯の使用量およ
び給水水温により変化するが、通常第４図に示す
如く夏季に低く冬季に高いパターンとなる。すな
わち、これを蓄熱タンク容量一定の場合、夏季に
は低温で蓄熱して保温ロスを減らし、冬季は高温
で蓄熱して給湯能力を確保することが合理的であ
る。
したがつて、深夜電力利用の蓄熱式給湯装置に
おいて沸上温度を可変となし、季毎の給湯負荷に
応じて随時沸上温度を設定することにより保温ロ
ス、残湯の削減による省エネルギ化を達成するこ
とができる。
おいて沸上温度を可変となし、季毎の給湯負荷に
応じて随時沸上温度を設定することにより保温ロ
ス、残湯の削減による省エネルギ化を達成するこ
とができる。
これにより、本願発明のヒートポンプ式給湯装
置においても同様にヒートポンプ装置による沸上
温度を高めることにより、年間を通じて高効率な
ヒートポンプサイクルの寄与率を高めることがで
きる訳である。
置においても同様にヒートポンプ装置による沸上
温度を高めることにより、年間を通じて高効率な
ヒートポンプサイクルの寄与率を高めることがで
きる訳である。
特に夏季を中心としてヒートポンプ加熱のみで
全給湯負荷を満たすことができれば多大な省エネ
ルギ化を達成することができる。さらにヒートポ
ンプ沸上温度を高めることにより、年間を通じて
のヒートポンプ単独加熱時間を延長し省エネルギ
化を達成することが可能である。本願発明実施例
においては第１図〜第３図に示した如く従来方式
に比して高い沸上温度を得ることは既に示した。
全給湯負荷を満たすことができれば多大な省エネ
ルギ化を達成することができる。さらにヒートポ
ンプ沸上温度を高めることにより、年間を通じて
のヒートポンプ単独加熱時間を延長し省エネルギ
化を達成することが可能である。本願発明実施例
においては第１図〜第３図に示した如く従来方式
に比して高い沸上温度を得ることは既に示した。
本願発明においてはさらに、深夜電力ヒータ１
９による補助加熱作用に関する省エネルギ化を図
つている。すなわち、ヒートポンプ加熱装置と補
助加熱装置たる深夜電力ヒータ１９とのシーケン
ス制御に関する。
９による補助加熱作用に関する省エネルギ化を図
つている。すなわち、ヒートポンプ加熱装置と補
助加熱装置たる深夜電力ヒータ１９とのシーケン
ス制御に関する。
ヒータ１９とヒートポンプ装置とのシーケンス
制御においては、ヒートポンプとヒータを同時
運転、最初ヒータ運転・続いてヒートポンプ運
転、最初ヒートポンプ運転、続いてヒータ運転
の３通りのモードが挙げられる。先ずの方式は
第５図に示す如く、ヒートポンプの運転時間（図
示点描部分）が短い、深夜電力開始直後の電力が
過大で深夜電力ピーク的に問題が生ずる、沸上り
時間が比較的短くなり保温効率が低下する等の問
題があり、したがつて省エネ効果が薄い。の方
式は年間を通じて低温域でヒータ加熱が行われる
ため省エネルギ効果が薄い、通常のヒートポンプ
サイクルでは85℃迄の加熱が困難である等の理由
で実効が少い。の方式は第６図実線に示した如
く、夜間電力通電直後にヒートポンプ運転を行い
低温から中温（約60℃程度）迄沸上げ、夏季には
この温度で給湯負荷を満足することが可能であ
り、この時点で運転終了となるが、冬季にはさら
にヒータを用いて高温（約85℃）迄沸上げる。す
なわちの方式を採用することにより、深夜電力
時間帯開始直後の電力ピークを削減することがで
きる、沸上時間が比較的長く保温効率が良い、ヒ
ートポンプの年間運転時間が最も長く省エネルギ
効果が最大である等の多大の効果を奏する。第６
図は破線は第１図に示す従来例にヒータを増設し
たと仮定した場合の線図であり、ヒートポンプ沸
上温度が低いために沸上に要する総消費電力の大
きいことがわかる。なお、第６図点描に示すヒー
トポンプ運転時は蓄熱槽内は上層の湯層と下層の
水層に分れるのが便宜的に槽内平均温度に換算し
て第６図に示した。
制御においては、ヒートポンプとヒータを同時
運転、最初ヒータ運転・続いてヒートポンプ運
転、最初ヒートポンプ運転、続いてヒータ運転
の３通りのモードが挙げられる。先ずの方式は
第５図に示す如く、ヒートポンプの運転時間（図
示点描部分）が短い、深夜電力開始直後の電力が
過大で深夜電力ピーク的に問題が生ずる、沸上り
時間が比較的短くなり保温効率が低下する等の問
題があり、したがつて省エネ効果が薄い。の方
式は年間を通じて低温域でヒータ加熱が行われる
ため省エネルギ効果が薄い、通常のヒートポンプ
サイクルでは85℃迄の加熱が困難である等の理由
で実効が少い。の方式は第６図実線に示した如
く、夜間電力通電直後にヒートポンプ運転を行い
低温から中温（約60℃程度）迄沸上げ、夏季には
この温度で給湯負荷を満足することが可能であ
り、この時点で運転終了となるが、冬季にはさら
にヒータを用いて高温（約85℃）迄沸上げる。す
なわちの方式を採用することにより、深夜電力
時間帯開始直後の電力ピークを削減することがで
きる、沸上時間が比較的長く保温効率が良い、ヒ
ートポンプの年間運転時間が最も長く省エネルギ
効果が最大である等の多大の効果を奏する。第６
図は破線は第１図に示す従来例にヒータを増設し
たと仮定した場合の線図であり、ヒートポンプ沸
上温度が低いために沸上に要する総消費電力の大
きいことがわかる。なお、第６図点描に示すヒー
トポンプ運転時は蓄熱槽内は上層の湯層と下層の
水層に分れるのが便宜的に槽内平均温度に換算し
て第６図に示した。
以上説明の如く本願発明によれば補助加熱装置
を有するヒートポンプ式給湯装置において、先ず
ヒートポンプ加熱装置を稼動し、所定熱量あるい
は温度まで沸上げた時点で必要に応じて電熱ヒー
タ等の補助加熱装置を稼動して所定熱量あるいは
温度迄沸上げる如くすることにより、ヒートポン
プの年間運転時間の増大、沸上時間の延長による
保温効率の向上等の省エネルギ運転を達成できる
とともに、最大電力をヒータ容量で決定するため
に契約電力がヒータ容量のみで良く、また深夜電
力時間帯開始直後の電力ピークシフトに寄与でき
る等の多大の効果を奏するものである。
を有するヒートポンプ式給湯装置において、先ず
ヒートポンプ加熱装置を稼動し、所定熱量あるい
は温度まで沸上げた時点で必要に応じて電熱ヒー
タ等の補助加熱装置を稼動して所定熱量あるいは
温度迄沸上げる如くすることにより、ヒートポン
プの年間運転時間の増大、沸上時間の延長による
保温効率の向上等の省エネルギ運転を達成できる
とともに、最大電力をヒータ容量で決定するため
に契約電力がヒータ容量のみで良く、また深夜電
力時間帯開始直後の電力ピークシフトに寄与でき
る等の多大の効果を奏するものである。
なお、温度調整機構１６としてはたとえばパラ
フイン系ワツクスペレツトを利用したワツクス型
温度流量調整弁としても良いし、あるいは熱交換
器出口部にサーミスタエレメントを用いてポンプ
２１容量を制御する電子制御機構としても同様の
効果を奏する事は明きらかである。
フイン系ワツクスペレツトを利用したワツクス型
温度流量調整弁としても良いし、あるいは熱交換
器出口部にサーミスタエレメントを用いてポンプ
２１容量を制御する電子制御機構としても同様の
効果を奏する事は明きらかである。
なお、本文説明においては深夜電力ヒータを補
助加熱装置の一例として説明したが、石油・ガス
等の熱源装置を利用しても良いし、深夜電力利用
給湯装置に限定するものでも無い。
助加熱装置の一例として説明したが、石油・ガス
等の熱源装置を利用しても良いし、深夜電力利用
給湯装置に限定するものでも無い。
第１図は従来のヒートポンプ給湯装置の構成
図、第２図は本願発明に関するヒートポンプ装置
の一実施例構成図、第３図は第１図および第２図
に示すヒートポンプ加熱原理の説明図、第４図は
年間給湯負荷の説明図、第５図は本発明によらな
いヒートポンプ装置稼動時の電力量パターン説明
図、第６図は本願発明のヒートポンプ装置制御に
おける電力量パターンの説明図を示す。 １……圧縮機、４……蒸発器、１３……加熱熱
交換器、３……膨脹機構、６……蓄熱槽、１９…
…補助加熱装置。
図、第２図は本願発明に関するヒートポンプ装置
の一実施例構成図、第３図は第１図および第２図
に示すヒートポンプ加熱原理の説明図、第４図は
年間給湯負荷の説明図、第５図は本発明によらな
いヒートポンプ装置稼動時の電力量パターン説明
図、第６図は本願発明のヒートポンプ装置制御に
おける電力量パターンの説明図を示す。 １……圧縮機、４……蒸発器、１３……加熱熱
交換器、３……膨脹機構、６……蓄熱槽、１９…
…補助加熱装置。
Claims (1)
- １ 圧縮機・蒸発器・加熱熱交換器・膨脹機構を
環状の冷媒配管管路で結合してなるヒートポンプ
サイクル加熱装置と、前記加熱熱交換器が接続さ
れた蓄熱槽タンク・蓄熱タンク内の水を加熱する
補助加熱装置とよりなる給湯装置において、加熱
運転開始後の適時間はヒートポンプサイクル加熱
装置による加熱運転を行い、所定加熱運転終了後
に補助加熱装置による加熱運転に切換える如くし
たことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56008443A JPS57122255A (en) | 1981-01-22 | 1981-01-22 | Heat pump type hot water feeder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56008443A JPS57122255A (en) | 1981-01-22 | 1981-01-22 | Heat pump type hot water feeder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57122255A JPS57122255A (en) | 1982-07-30 |
| JPS6260621B2 true JPS6260621B2 (ja) | 1987-12-17 |
Family
ID=11693262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56008443A Granted JPS57122255A (en) | 1981-01-22 | 1981-01-22 | Heat pump type hot water feeder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57122255A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5974451A (ja) * | 1982-10-22 | 1984-04-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気温水器 |
| JP2008304111A (ja) * | 2007-06-06 | 2008-12-18 | Nepon Inc | ダクト及び温室暖房装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4141222A (en) * | 1977-04-27 | 1979-02-27 | Weatherking, Inc. | Energy recovery system for refrigeration systems |
| US4173872A (en) * | 1978-02-01 | 1979-11-13 | Energy Utilization Systems, Inc. | Water heater apparatus |
-
1981
- 1981-01-22 JP JP56008443A patent/JPS57122255A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57122255A (en) | 1982-07-30 |
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