JPS58217159A - ヒ−トポンプ温水装置 - Google Patents
ヒ−トポンプ温水装置Info
- Publication number
- JPS58217159A JPS58217159A JP57100221A JP10022182A JPS58217159A JP S58217159 A JPS58217159 A JP S58217159A JP 57100221 A JP57100221 A JP 57100221A JP 10022182 A JP10022182 A JP 10022182A JP S58217159 A JPS58217159 A JP S58217159A
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- Japan
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- heat
- heating
- water
- heat source
- capacity
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- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はヒートポンプ温水装置に関し、低気温時の特性
を改善するものである。
を改善するものである。
先ず第１図によりヒートポンプ温水装置の基本構成を説
明する。
明する。
以下図に従ってヒートポンプ温水装置の基本動作を説明
する。１はヒートポンプ加熱ユニットで圧縮機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如く結合してヒートポンプ加熱
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、この回路中には容量制
御回路８により駆動される容量制御型の循環ポンプ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１ｏより貯湯槽６内の水を供給し、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′ 貯湯槽６へと流すのである。これによ
り貯湯槽６内の温度Ｔｗの水は貯湯槽６下部より循環回
路に吸引され、加熱熱交換器３によシ温度ＴＨ迄昇温さ
れ上部より貯湯槽６にら循環貯湯されるが、この際加熱
熱交換器３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、検出された湯温が設定湯
温ＴＨ３（ＴＨ３”ＴＨ）になるごとく容量制御回路８
によシ循環ポンプ９の循環量を制御する。
する。１はヒートポンプ加熱ユニットで圧縮機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如く結合してヒートポンプ加熱
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、この回路中には容量制
御回路８により駆動される容量制御型の循環ポンプ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１ｏより貯湯槽６内の水を供給し、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′ 貯湯槽６へと流すのである。これによ
り貯湯槽６内の温度Ｔｗの水は貯湯槽６下部より循環回
路に吸引され、加熱熱交換器３によシ温度ＴＨ迄昇温さ
れ上部より貯湯槽６にら循環貯湯されるが、この際加熱
熱交換器３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、検出された湯温が設定湯
温ＴＨ３（ＴＨ３”ＴＨ）になるごとく容量制御回路８
によシ循環ポンプ９の循環量を制御する。
このように循環ポンプ９容量を制御して加熱熱交換器出
口湯温を一定の設定値近傍に制御する事により短時間に
高温の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凝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
。なお１２は市水供給口、１３は減圧逆止弁、１４は給
湯口、１５は給湯栓、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。
口湯温を一定の設定値近傍に制御する事により短時間に
高温の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凝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
。なお１２は市水供給口、１３は減圧逆止弁、１４は給
湯口、１５は給湯栓、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。
次に上記構成になるヒートポンプ温水装置における固有
の特性と問題点を以下に述べる。
の特性と問題点を以下に述べる。
圧縮機容量制御を有しない通常のヒートポンプサイクル
はその特性として熱源エンタルピ（熱源の有する熱量）
に応じて加熱能力が変化する。
はその特性として熱源エンタルピ（熱源の有する熱量）
に応じて加熱能力が変化する。
すなわち、第２図ａに示すごとく、圧縮機回転数ははソ
一定値で、第２図すのごとく設定湯温ＴＨ３を一定値に
保持した場合、熱源エンタルピの低下に従って加熱能力
は第２図Ｃのごとく低下する。
一定値で、第２図すのごとく設定湯温ＴＨ３を一定値に
保持した場合、熱源エンタルピの低下に従って加熱能力
は第２図Ｃのごとく低下する。
加熱能力の低下に伴い湯温ＴＨを一定値に保持するべく
前記循環ポンプ９容量が制御され循環水量も第２図ｄの
ごとく減少し、その結果、貯湯槽６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２図ｅのごとく増大
する。
前記循環ポンプ９容量が制御され循環水量も第２図ｄの
ごとく減少し、その結果、貯湯槽６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２図ｅのごとく増大
する。
すなわち、設定湯温を常時一定値に保持する場合熱源エ
ンタルピの低下に伴い、加熱能力が低下するとともに運
転時間が増大する。ここでシステムの運転を許容する熱
源エンタルｅ。の最小値ｈ０（例えば空気熱源方式の場
合は熱源熱交換器への着霜を生じない最小エンタルピ、
又は水熱源方式の場合は凍結しない最低エンタルピ）と
する場合熱源エンタルピがり。に低下する以前に種々の
問題を生ずる。すなわち、加熱能力の低下によりヒート
ポンプ運転時間が増大し希望の湯温及び湯量を得るのに
不当に長時間を要する点、又、循環水量を極度に低下さ
せる必要がある為に容量制御範囲が増大しポンプ循環量
制御上不安定になり易い等の問題がある。
ンタルピの低下に伴い、加熱能力が低下するとともに運
転時間が増大する。ここでシステムの運転を許容する熱
源エンタルｅ。の最小値ｈ０（例えば空気熱源方式の場
合は熱源熱交換器への着霜を生じない最小エンタルピ、
又は水熱源方式の場合は凍結しない最低エンタルピ）と
する場合熱源エンタルピがり。に低下する以前に種々の
問題を生ずる。すなわち、加熱能力の低下によりヒート
ポンプ運転時間が増大し希望の湯温及び湯量を得るのに
不当に長時間を要する点、又、循環水量を極度に低下さ
せる必要がある為に容量制御範囲が増大しポンプ循環量
制御上不安定になり易い等の問題がある。
特に深夜電力利用の温水装置として使用する場合に於て
は通常８時間の深夜電力通電時間帯内で所定の熱量を蓄
熱する必要がある。従って貯湯槽容量と設定湯温及び供
給水温とより第２図Ｃに示すごとく必要な最小加熱能力
が存在し、これ以下の加熱能力では所定時間内に所定の
熱量を確保する事は困難となる。
は通常８時間の深夜電力通電時間帯内で所定の熱量を蓄
熱する必要がある。従って貯湯槽容量と設定湯温及び供
給水温とより第２図Ｃに示すごとく必要な最小加熱能力
が存在し、これ以下の加熱能力では所定時間内に所定の
熱量を確保する事は困難となる。
特に冬季に於てヒートポンプ加熱で例えば６゜°Ｃの中
温迄加熱し、ヒートポンプ加熱完了後に８５°Ｃの高温
へバックアップヒータ等の補助加熱装置により加熱して
高温蓄熱を図る場合には最小加熱能力以下にヒートポン
プ能力が低下すると不用に圧縮機運転時間が増大するの
みで所定の時間内に蓄熱を完了する事が困難となる欠点
を有する。特にバックアップ電熱ヒータの場合はヒータ
容量は３．４〜ｓ、４ｋｗが実用上の限界であり、上記
ヒートポンプの運転時間を過大に延長する事は蓄熱量の
低下を招き必要な給湯能力を保証する事が困難となる。
温迄加熱し、ヒートポンプ加熱完了後に８５°Ｃの高温
へバックアップヒータ等の補助加熱装置により加熱して
高温蓄熱を図る場合には最小加熱能力以下にヒートポン
プ能力が低下すると不用に圧縮機運転時間が増大するの
みで所定の時間内に蓄熱を完了する事が困難となる欠点
を有する。特にバックアップ電熱ヒータの場合はヒータ
容量は３．４〜ｓ、４ｋｗが実用上の限界であり、上記
ヒートポンプの運転時間を過大に延長する事は蓄熱量の
低下を招き必要な給湯能力を保証する事が困難となる。
本発明は上記の問題点に立脚したものであり、特に給湯
機としての加熱能力を常時一定値以上に確保して給湯能
力の保証と運転時間の不要な延長を防止するものである
。
機としての加熱能力を常時一定値以上に確保して給湯能
力の保証と運転時間の不要な延長を防止するものである
。
本発明は上記目的を達成する為に、圧縮機を容量制御可
変とし、熱源エンタルピと加熱器入口水温の信号により
圧縮機容量を制御して所要のヒートポンプ加熱能力を確
保するものであり、従って熱源エンタルピ及び貯湯槽初
期水温（加熱器入口水温）が変化しても常に所要の加熱
能力が発揮され、循環水量がはソ一定となり、ヒートポ
ンプ運転時間もはソ一定となるだめ、希望の湯温及び湯
量を得るのに不当に長時間を要する欠点が解消される。
変とし、熱源エンタルピと加熱器入口水温の信号により
圧縮機容量を制御して所要のヒートポンプ加熱能力を確
保するものであり、従って熱源エンタルピ及び貯湯槽初
期水温（加熱器入口水温）が変化しても常に所要の加熱
能力が発揮され、循環水量がはソ一定となり、ヒートポ
ンプ運転時間もはソ一定となるだめ、希望の湯温及び湯
量を得るのに不当に長時間を要する欠点が解消される。
又、循環水量の制御範囲が小さくなるだめ、ポンプ循環
量制御が非常に安定したものとなる。
量制御が非常に安定したものとなる。
以下本発明の一実施例を第１図に付加して説明する。図
において１９は熱源エンタルピ検知センサ、２ｏは加熱
器入口水温検知センサであり、これらのセンサ１９ 、
２０の信号を受けて圧縮機２の容量を制御する制御回路
２１に設ける。制御回路２１は熱源エンタルピが高くな
ると圧縮機２０回転数を小さく、熱源エンタルピが低く
なると圧縮機２の回転数を大きくし、また加熱入口水温
が高くなると圧縮機２０回転数を小さくシ、加熱入口水
温が低くなると圧縮機２の回転数を大きくするごとく制
御して所要の加熱能力を発揮するごとく制御するもので
ある。貯湯槽６内の初期水温（加熱熱交換器入口水温）
を設定湯温まで所定の時間に加熱するに要するヒートポ
ンプの所要加熱能力は第３図に示すごとく、初期水温の
低下に伴なって直線的に増加する。また初期水温一定の
場合ヒートポンプ加熱能力が熱源エンタルピ変化に関係
なく一定であれば、所定時間内に設定湯温まで加熱でき
るが、ヒートポンプ加熱能力が一定となるだめの圧縮機
回転数と熱源エンタルピとの関係は第４図ａに示すごと
く熱源エンタルピの低下に伴なってはソ直線的に増加す
る。したがって、熱源エンタルピ及び貯湯槽６初期水温
が変化しても常に所要の加熱能力を発揮させるだめの圧
縮機２の回転数Ｎの制御係数は熱源エンタルピｈと初期
水温（加熱熱交換器入口水温ＴＶｖ）との２元−次の関
数Ｎ＝ｆ（ｈ、Ｔｗ）として近似できる。
において１９は熱源エンタルピ検知センサ、２ｏは加熱
器入口水温検知センサであり、これらのセンサ１９ 、
２０の信号を受けて圧縮機２の容量を制御する制御回路
２１に設ける。制御回路２１は熱源エンタルピが高くな
ると圧縮機２０回転数を小さく、熱源エンタルピが低く
なると圧縮機２の回転数を大きくし、また加熱入口水温
が高くなると圧縮機２０回転数を小さくシ、加熱入口水
温が低くなると圧縮機２の回転数を大きくするごとく制
御して所要の加熱能力を発揮するごとく制御するもので
ある。貯湯槽６内の初期水温（加熱熱交換器入口水温）
を設定湯温まで所定の時間に加熱するに要するヒートポ
ンプの所要加熱能力は第３図に示すごとく、初期水温の
低下に伴なって直線的に増加する。また初期水温一定の
場合ヒートポンプ加熱能力が熱源エンタルピ変化に関係
なく一定であれば、所定時間内に設定湯温まで加熱でき
るが、ヒートポンプ加熱能力が一定となるだめの圧縮機
回転数と熱源エンタルピとの関係は第４図ａに示すごと
く熱源エンタルピの低下に伴なってはソ直線的に増加す
る。したがって、熱源エンタルピ及び貯湯槽６初期水温
が変化しても常に所要の加熱能力を発揮させるだめの圧
縮機２の回転数Ｎの制御係数は熱源エンタルピｈと初期
水温（加熱熱交換器入口水温ＴＶｖ）との２元−次の関
数Ｎ＝ｆ（ｈ、Ｔｗ）として近似できる。
上記のごとく熱源エンタルピと加熱器入口水温とに応じ
て圧縮機２０回転数を制御して所要のヒートポンプ加熱
能力を確保することにより、その作用をさらに詳細に説
明する。第４図ａ −ｅに本実施例の制御回路２１を用
いた場合の運転動作を示す。第４図Ｃのごとく所要加熱
能力ＱＨは加熱熱交換器入口水温一定の場合で決められ
たものとすると、熱源エンタルピの高い場合には低回転
数に、熱源二ンタルどの−低い場合には高回転数に圧縮
機回転数を制御する。すると、ヒートポンプの加熱能力
は所定の加熱能力ＱＨ（ｅ’）に一定に保たれるため、
第４図すのごとく設定湯温ＴＨを一定とするための循環
ポンプ９の循環水量は第４図ｄのごとく一定に保たれて
ヒートポンプの運転時間も第４図ｅのととくはマ一定に
保つことができる。
て圧縮機２０回転数を制御して所要のヒートポンプ加熱
能力を確保することにより、その作用をさらに詳細に説
明する。第４図ａ −ｅに本実施例の制御回路２１を用
いた場合の運転動作を示す。第４図Ｃのごとく所要加熱
能力ＱＨは加熱熱交換器入口水温一定の場合で決められ
たものとすると、熱源エンタルピの高い場合には低回転
数に、熱源二ンタルどの−低い場合には高回転数に圧縮
機回転数を制御する。すると、ヒートポンプの加熱能力
は所定の加熱能力ＱＨ（ｅ’）に一定に保たれるため、
第４図すのごとく設定湯温ＴＨを一定とするための循環
ポンプ９の循環水量は第４図ｄのごとく一定に保たれて
ヒートポンプの運転時間も第４図ｅのととくはマ一定に
保つことができる。
加熱熱交換器入口水温変化に対しては、第３図に示した
ごとく、所定の時間内に加熱するに要するヒートポンプ
所要加熱能力は加熱熱交換器人・口に水温にはソ直線的
に制御されることにより、循環ポンプ９の循環流量及び
ヒートポンプ運転時間ともにはソ一定に保つことが出来
る。
ごとく、所定の時間内に加熱するに要するヒートポンプ
所要加熱能力は加熱熱交換器人・口に水温にはソ直線的
に制御されることにより、循環ポンプ９の循環流量及び
ヒートポンプ運転時間ともにはソ一定に保つことが出来
る。
以上説明のごとく、本発明によれば、熱源エンタルピの
高い時は低回転数で、熱源エンタルピの低い時は高回転
数で又、加熱熱交換器入口水温の高い時は低回転数で、
加熱熱交換器入口水温の低い時は高回転数で圧縮機の回
転数を熱源エンタルピと加熱熱交換器入口水温との二元
関数として制御し、常に所要加熱能力が発揮されるごと
く運転することにより、次の効果を有する。すなわち、
低熱源エンタルピ時においても貯湯槽初期水温に関係な
く加熱能力は常に確保されているため、所定時間内に所
定量の蓄熱熱量を確保する事が可能となり、使い勝手の
向上を図ることができるとともに、循環流量がはソ一定
となるだめ、循環ポンプ容量の制御中が小さくなり、安
定したポンプ制御が可能となる。
高い時は低回転数で、熱源エンタルピの低い時は高回転
数で又、加熱熱交換器入口水温の高い時は低回転数で、
加熱熱交換器入口水温の低い時は高回転数で圧縮機の回
転数を熱源エンタルピと加熱熱交換器入口水温との二元
関数として制御し、常に所要加熱能力が発揮されるごと
く運転することにより、次の効果を有する。すなわち、
低熱源エンタルピ時においても貯湯槽初期水温に関係な
く加熱能力は常に確保されているため、所定時間内に所
定量の蓄熱熱量を確保する事が可能となり、使い勝手の
向上を図ることができるとともに、循環流量がはソ一定
となるだめ、循環ポンプ容量の制御中が小さくなり、安
定したポンプ制御が可能となる。
なお、本発明は空気熱源方式、水熱源方式の何れにも適
用可能である事は言う迄もない。又熱源エンタルピを直
接検出する事の困難な空気熱源方式の場合には便宜的に
熱源空気温度で代用する事も可能である。ｉ！た加熱熱
交換器入口水温の検知は、貯湯槽６下部水温検知で代用
することも可能である。
用可能である事は言う迄もない。又熱源エンタルピを直
接検出する事の困難な空気熱源方式の場合には便宜的に
熱源空気温度で代用する事も可能である。ｉ！た加熱熱
交換器入口水温の検知は、貯湯槽６下部水温検知で代用
することも可能である。
第１図は本発明の一実施例にがかるヒートポツプ温水装
置の構成図、第２図ａ ％ ｅは従来のヒートポンプ温
水装置の運転動作説明図、第３図は加熱熱交換器入口水
温と所要加熱能力の関係図、第４図ａ ％ ｅは本発明
の一実施例にがかるヒートポンプ温水装置の運転動作説
明図である。 １・−拳−・・ヒートポンプ加熱ユニット、２・・・φ
・Φ圧縮機、３・・・・・・加熱熱交換器、４・・・・
・・絞り機構、６・・・・・・熱源側熱交換器、６・・
・・・・貯湯槽、７ 、７’−・・・中水配管、９・・
ｅ・・・循環ポンプ、１９……熱源エンタルピセンサ、
２ｏ…川加熱加熱熱交換器センサ、２１・川・・制御回
路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図 第２図 第３図 第４図 ＴＨｓ Ｈ
置の構成図、第２図ａ ％ ｅは従来のヒートポンプ温
水装置の運転動作説明図、第３図は加熱熱交換器入口水
温と所要加熱能力の関係図、第４図ａ ％ ｅは本発明
の一実施例にがかるヒートポンプ温水装置の運転動作説
明図である。 １・−拳−・・ヒートポンプ加熱ユニット、２・・・φ
・Φ圧縮機、３・・・・・・加熱熱交換器、４・・・・
・・絞り機構、６・・・・・・熱源側熱交換器、６・・
・・・・貯湯槽、７ 、７’−・・・中水配管、９・・
ｅ・・・循環ポンプ、１９……熱源エンタルピセンサ、
２ｏ…川加熱加熱熱交換器センサ、２１・川・・制御回
路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図 第２図 第３図 第４図 ＴＨｓ Ｈ
Claims (1)
- （１）容量制御可変圧縮機、熱源側熱交換器、加熱熱交
換器、絞り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ユニットと、貯湯槽とを循環ポ
ンプを介して水循環管路にて連結し、熱源エンタルピと
加熱熱交換器入口水温の信号で圧縮機の容量を制御する
構成としたヒート（鋳 圧縮機の容量制御を回転数制御
ど、熱源エンタルピが低くなるほど、１だ加熱器入口水
温が低くなるほど圧縮機の回転数を増加させる構成とし
た特許請求の範囲第１項記載のヒートポンプ温水装置。 （４循環ポンプは容量制御可変とし、加熱熱交換器出口
湯温を設定値に保持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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57100221A JPS58217159A (ja) | 1982-06-10 | 1982-06-10 | ヒ−トポンプ温水装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57100221A JPS58217159A (ja) | 1982-06-10 | 1982-06-10 | ヒ−トポンプ温水装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58217159A true JPS58217159A (ja) | 1983-12-17 |
Family
ID=14268239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57100221A Pending JPS58217159A (ja) | 1982-06-10 | 1982-06-10 | ヒ−トポンプ温水装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58217159A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5996524U (ja) * | 1982-12-20 | 1984-06-30 | 株式会社東芝 | 太陽熱利用ヒ−トポンプ給湯機 |
| JPS60221661A (ja) * | 1984-04-18 | 1985-11-06 | 日立化成工業株式会社 | ヒ−トポンプ給湯システム |
| JPS6172962A (ja) * | 1984-09-18 | 1986-04-15 | Sharp Corp | 太陽熱集熱装置 |
| JPS61186756A (ja) * | 1985-02-15 | 1986-08-20 | Sharp Corp | 太陽熱集熱装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54155645A (en) * | 1978-05-30 | 1979-12-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Cooling heating and hot water feeding device |
| JPS55118546A (en) * | 1979-03-07 | 1980-09-11 | Hitachi Ltd | Control of air conditioner |
-
1982
- 1982-06-10 JP JP57100221A patent/JPS58217159A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54155645A (en) * | 1978-05-30 | 1979-12-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Cooling heating and hot water feeding device |
| JPS55118546A (en) * | 1979-03-07 | 1980-09-11 | Hitachi Ltd | Control of air conditioner |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5996524U (ja) * | 1982-12-20 | 1984-06-30 | 株式会社東芝 | 太陽熱利用ヒ−トポンプ給湯機 |
| JPS60221661A (ja) * | 1984-04-18 | 1985-11-06 | 日立化成工業株式会社 | ヒ−トポンプ給湯システム |
| JPS6172962A (ja) * | 1984-09-18 | 1986-04-15 | Sharp Corp | 太陽熱集熱装置 |
| JPH052900B2 (ja) * | 1984-09-18 | 1993-01-13 | Sharp Kk | |
| JPS61186756A (ja) * | 1985-02-15 | 1986-08-20 | Sharp Corp | 太陽熱集熱装置 |
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