JP2002048397A - ヒートポンプ式給湯装置の貯湯制御方法及びヒートポンプ式給湯装置 - Google Patents
ヒートポンプ式給湯装置の貯湯制御方法及びヒートポンプ式給湯装置Info
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Abstract
実現すること。 【解決手段】 圧縮機16及びヒートポンプ熱交換器1
8を備えて成るヒートポンプユニット11と、ヒートポ
ンプユニットからの冷媒熱で給湯用熱交換器27にて水
を加熱して、給湯タンク26に湯を貯溜可能とし、この
給湯タンクからの湯を供給可能とする給湯ユニット12
と、ヒートポンプユニット及び給湯ユニットを制御する
制御装置15、とを有するヒートポンプ式給湯装置10
において、給湯タンクには、その高さ方向に多数の温度
センサ70A〜70Fが設置され、制御装置は、給湯タ
ンク内で、必要とされる湯量に対応する位置にある上記
温度センサを貯湯制限センサとして設定し、給湯用熱交
換器により給湯タンク内の水を加熱して、貯湯制限セン
サ位置まで給湯タンク内に湯を貯溜可能に構成されたも
のである。
Description
を加熱して湯を給湯タンクに貯溜し、この湯を供給可能
とするヒートポンプ式給湯装置の貯湯制御方法及びヒー
トポンプ式給湯装置に関する。
を加熱して給湯タンクに湯を貯溜し、この湯を蛇口及び
浴槽へ供給可能とすると共に、浴槽内の湯を冷媒熱によ
り加熱(追い焚き)して適温に保温する機能を備えたヒ
ートポンプ式給湯装置が提案されている。
夜に、給湯タンクの全容量の水を加熱し、湯として貯溜
する。そして、深夜以外の時間帯に給湯タンク内の湯が
使用されるが、この湯が不足した場合には、上記深夜以
外の時間帯に給湯タンク内に湯を追加して沸き上げ貯溜
する。
クの全容量では多すぎるため、給湯タンクに温度センサ
を1又は2個設置し、この温度センサの位置まで給湯タ
ンク内に湯を作り貯溜している。給湯タンクに温度セン
サを2個、高さを異にして設置した場合には、季節(外
気温)に応じて湯の使用量が異なるため、季節に応じて
温度センサを切り換えて、その位置まで給湯タンク内に
湯を作り貯溜している。
ヒートポンプ式給湯装置では、この給湯装置が設置され
る家庭や職場などによって湯の使用状況が異なるため、
給湯タンク内に使用量以上の湯を追加して沸き上げ貯溜
してしまう場合がある。
されたものであり、給湯タンク内での無駄のない効率的
な貯湯を実現できるヒートポンプ式給湯装置の貯湯制御
方法及びヒートポンプ式給湯装置を提供することにあ
る。
は、圧縮機及びヒートポンプ熱交換器を備えて成るヒー
トポンプユニットと、給湯タンク及び給湯用熱交換器を
備え、上記ヒートポンプユニットからの冷媒熱で上記給
湯用熱交換器にて水を加熱して、上記給湯タンクに湯を
貯溜可能とし、この給湯タンクから湯を供給可能とする
給湯ユニットとを有し、上記給湯タンク内への貯湯量を
制御するヒートポンプ式給湯装置の貯湯制御方法におい
て、上記給湯タンクの高さ方向に多数設置された温度セ
ンサのうち、上記給湯タンク内で、必要とされる湯量に
対応する位置にある上記温度センサを貯湯制限センサと
して設定し、上記給湯用熱交換器により上記給湯タンク
内の水を加熱して、上記貯湯制限センサ位置まで当該給
湯タンク内に湯を貯溜することを特徴とするものであ
る。
の発明において、上記多数の温度センサが検出した温度
差から、給湯タンク内の残湯量を検出することを特徴と
するものである。
2に記載の発明において、必要とされる湯量は、使用者
によって設定され、または、湯の使用量に関する過去の
データから設定されることを特徴とするものである。
トポンプ熱交換器を備えて成るヒートポンプユニット
と、給湯タンク及び給湯用熱交換器を備え、上記ヒート
ポンプユニットからの冷媒熱で上記給湯用熱交換器にて
水を加熱して、上記給湯タンクに湯を貯溜可能とし、こ
の給湯タンクから湯を供給可能とする給湯ユニットと、
上記ヒートポンプユニット及び上記給湯ユニットを制御
する制御装置と、を有するヒートポンプ式給湯装置にお
いて、上記給湯タンクには、その高さ方向に多数の温度
センサが設置され、上記制御装置は、上記給湯タンク内
で、必要とされる湯量に対応する位置にある上記温度セ
ンサを貯湯制限センサとして設定し、上記給湯用熱交換
器により上記給湯タンク内の水を加熱して、上記貯湯制
限センサ位置まで当該給湯タンク内に湯を貯溜可能とす
るよう構成されたことを特徴とするものである。
の発明において、上記制御装置は、多数の温度センサが
検出した温度差から、給湯タンク内の残湯量を検出し得
るよう構成されたことを特徴とするものである。
5に記載の発明において、必要とされる湯量は、使用者
によって設定され、または、湯の使用量に関する過去の
データから制御装置によって設定されたものであること
を特徴とするものである。
作用がある。
給湯タンクの高さ方向に多数設置されたことから、これ
らの温度センサにより給湯タンク内を細かく区切ること
ができるので、貯湯制限センサを基準として、給湯タン
ク内に、必要とされる湯量を高精度に設定し確保でき
る。この結果、給湯タンク内での無駄のない効率的な貯
湯を実現できる。
作用がある。
湯タンク内の残湯量を検出することから、この残湯量の
検出及び表示を高精度に実現できる。
作用がある。必要とされる湯量が、使用者によって設定
され、または、湯の使用量に関する過去のデータから設
定されることから、必要とされる湯量を任意に且つ適正
に設定できるので、給湯タンク内での無駄のない効率的
な貯湯を実現できる。
面に基づき説明する。
装置における一実施の形態を示し、給湯タンク内の水を
加熱し湯を貯溜するときの回路図である。
湯装置10は、ヒートポンプユニット11、給湯ユニッ
ト12、蛇口13、浴槽14及び制御装置15を有して
構成され、この制御装置15が、ヒートポンプユニット
11及び給湯ユニット12を制御する。
6、アキュムレータ17及びヒートポンプ熱交換器18
が冷媒配管19に順次配設されて、冷媒回路の一部を構
成する。冷媒配管19における圧縮機16の吐出側端部
は、ユニット間配管20のガス管21に接続される。ま
た、冷媒配管19におけるヒートポンプ熱交換器18側
端部は、ユニット間配管20の液管22に接続される。
ートポンプ熱交換器18側とが、電磁弁23を備えたバ
イパス配管24にて接続されて、吐出冷媒の過剰な高圧
が逃がされる。また、ヒートポンプ熱交換器18の近傍
には送風ファン25が設置されて、ヒートポンプ熱交換
器18へ送風がなされる。
6、給湯用熱交換器27及び浴槽用熱交換器28を備え
る。
備えた冷媒配管29に配設される。この冷媒配管29に
おける第1切換弁31側端部が、ガス側ジョイント30
を介してユニット間配管20のガス管21に接続され
る。また、冷媒配管29における他端部が、液側ジョイ
ント33を介してユニット間配管20の液管22に接続
される。これにより、給湯用熱交換器27は、ヒートポ
ンプユニット11の冷媒回路の一部と連結されて、図1
の太線Lに示すように、冷媒が循環する冷媒回路が構成
される。
26とは、給湯用循環ポンプ34及び流量調整弁35を
備えた給湯用配管36によりループ状に連結されて、図
1の太線Mに示す給湯用循環回路52が構成される。
を配設した第1水道水配管38が接続されて、給湯タン
ク26内へ常に水道水が供給可能とされる。つまり、給
湯タンク26内に常時水道水圧が作用する。また、給湯
タンク26の天部には、出湯用電磁弁39を備えた出湯
配管40が接続されている。
ンク26の底部の水が給湯用熱交換器27に送給される
と、この給湯用熱交換器27は、送給された水を、ヒー
トポンプユニット11の圧縮機16から吐出された冷媒
ガスがによって加熱する。この加熱された水(湯)は、
流量調整弁35を経て給湯タンク26の天部へ導かれ、
給湯タンク26内に例えば約60℃の湯が貯溜可能とさ
れる。
設される。この電気ヒータ41は、給湯タンク26内の
湯温を、例えば約80℃に昇温させるものである。ま
た、給湯用配管36には、給湯用循環ポンプ34の上流
側にドレンコック42が配設されて、給湯用配管36及
び給湯タンク26内の湯又は水をドレンパン43を介し
て排水可能とする。更に、給湯用配管36には、給湯タ
ンク26の上流側にリリーフ手段44が配設されて、給
湯用熱交換器27による水の過剰加熱時における圧力が
解放可能に設けられる。
うに、第2切換弁32を備えた冷媒配管45に配設され
る。この冷媒配管45における第2切換弁32側端部
が、冷媒配管29におけるガス側ジョイント30近傍の
A点に接続される。また、冷媒配管45における他端部
が、冷媒配管29における液側ジョイント33近傍のB
点に接続される。そして、第2切換弁32と前記第1切
換弁31とは、一方が開操作されたときに、他方が閉操
作されるよう構成される。
槽用熱交換器28は、ヒートポンプユニット11の冷媒
回路の一部と連結されて、図4の太線Nに示すように、
冷媒が循環する冷媒回路が構成される。
が、浴槽用循環ポンプ46、フィルタ47、水位センサ
48、サーミスタ49及びフロースイッチ50を備えた
第1浴槽用配管51によりループ状に連結されて、図4
の太線Oに示す浴槽用循環回路53が構成される。第1
浴槽用配管51には、浴槽用循環ポンプ46の下流側
に、浴槽用熱交換器28をバイパスし、且つバイパス電
磁弁54を備えたバイパス配管55が接続されている。
4に給湯がなされて浴槽14内に湯が張られた場合、浴
槽用循環ポンプ46の稼働により浴槽14内の湯を、ヒ
ートポンプユニット11の圧縮機16から吐出された冷
媒ガスによって加熱し、追い焚きを実施して、浴槽14
内の湯を保温する。
管51を介して浴槽14に連通していることから、この
浴槽14内の湯(水)の水位を検出する。また、サーミ
スタ49は、浴槽用循環回路53内を湯が循環している
とき、その湯温を検知して、浴槽14内の湯温を間接的
に検出する。また、フロースイッチ50は、浴槽用循環
回路53内を湯が循環していることを検出する。更に、
フィルタ47は、浴槽14内に配設されたフィルタ56
と共に、湯を濾過する。
制御弁57及びフローセンサ58を備えた給湯配管59
と出湯配管40とによって、図2の太線Pに示すように
給湯タンク26に接続される。更に、この蛇口13は、
減圧逆止弁61を備えた第2水道水配管60にも接続さ
れる。上記フローセンサ58は、給湯配管59内を流れ
る湯量を検出する。
を介して水道水圧が常時作用しているとこから、蛇口1
3の給湯栓を開くことにより、出湯配管40及び給湯配
管59を経て、給湯タンク26内の湯が蛇口13に給湯
される。この蛇口13からの湯は、蛇口13の水道水栓
を開くことにより、第2水道水配管60からの水道水と
混合されて、蛇口13から供給可能とされる。
2を備えた第3水道水配管63を介して、図2の太破線
Qに示すように、第1水道水配管38の減圧逆止弁37
下流側に接続される。従って、出湯用電磁弁39及び水
道水電磁弁62の開弁操作時には、混合制御弁57の開
度制御により、給湯タンク26及び出湯配管40からの
湯と第3水道水配管63からの水道水とが混合されて、
蛇口13の給湯栓から給湯される湯温が、例えば42℃
に調整される。
フローセンサ58の下流側と、第1浴槽用配管51にお
ける浴槽用循環ポンプ46、フロースイッチ50間とが
第2浴槽用配管68により接続される。この第2浴槽用
配管68には、給湯配管59の側からフローセンサ6
4、注湯用電磁弁65、リリーフ手段66、逆止弁67
が順次配設されている。
配管68内を流れる湯量を検出する。また、リリーフ手
段66及び逆止弁67は、過剰に加熱された湯が第2浴
槽用配管68内を流れた時に、その圧力を逃がすもので
ある。
で、注湯用電磁弁65及びバイパス電磁弁54を開操作
すると、図3の太線Rに示すように、給湯タンク26内
の湯が出湯配管40、給湯配管59の一部及び第2浴槽
用配管68を流れて第1浴槽用配管51内に至り、この
第1浴槽用配管51内で二股に分岐されて、一方がフロ
ースイッチ50、サーミスタ49、水位センサ48及び
フィルタ47を経て浴槽14へ、また、他方がバイパス
配管55を経て浴槽14へそれぞれ注湯される。第1浴
槽用配管51内で二方向から浴槽14内へ注湯すること
により、浴槽14に湯を短時間で張ることが可能とな
る。
が注湯されたことが水位センサ48により検出された段
階で、注湯用電磁弁65及びバイパス電磁弁54が閉操
作される。その後、浴槽14内の湯温が適温以下に低下
したことがサーミスタ49により検知されたときに、浴
槽用循環ポンプ46が稼働し、第2切換弁32が開操作
され、ヒートポンプユニット11の圧縮機16が起動し
て、浴槽用循環ポンプ46の稼働により浴槽用循環回路
53内を循環する湯が、浴槽用熱交換器28の凝縮熱に
より加熱(追い焚き)されて、浴槽14内の湯が保温さ
れる。
へ適温の湯を適量給湯し、その後所定時間、浴槽14内
の湯を浴槽用熱交換器28により適温に加熱(追い焚
き)して保温する運転を、浴槽自動運転と称する。
ト11における圧縮機16の運転(容量制御を含む)及
び停止、電磁弁23の開閉、給湯ユニット12における
第1切換弁31と第2切換弁32の切換、給湯用循環ポ
ンプ34及び浴槽用循環ポンプ46の稼働又は停止、出
湯用電磁弁39、バイパス電磁弁54、水道水電磁弁6
2及び注湯用電磁弁65の開閉、流量調整弁35及び混
合制御弁57の開度、電気ヒータ41への通電等をそれ
ぞれ制御して、ヒートポンプユニット11及び給湯ユニ
ット12を制御する。
26には、高さ方向に3個以上の多数(本実施の形態で
は6個)の温度センサ70A、70B、70C、70
D、70E、70Fが設置されている。これらの温度セ
ンサ70A〜70Fにより検出された給湯タンク26内
の水または湯の温度は、制御装置15へ出力される。
ンサ70A〜70Fが検出した温度差から、給湯タンク
26内の残湯量を検出し、その温度を表示手段(不図
示)を用いて表示する。例えば、温度センサ70A及び
70Bによる検出温度が約60℃以上であり、温度セン
サ70C〜70Fによる検出温度が約60℃以下のとき
に、制御装置15は、給湯タンク26内において、温度
センサ70B位置付近から上方領域に湯が貯溜されてい
ると判断し、この残湯量を表示手段を用いて表示する。
全容量に貯溜された湯が不足した場合には、その時点
で、またはその時点よりも前に、給湯タンク26内の湯
を加熱して必要量の湯を給湯タンク26内に新たに追加
して貯溜する。ここで、給湯タンク26の全容量の水を
加熱して湯とし貯溜する作業は、電気料金が安価な深夜
の時間帯に実施する。そして、必要量の湯を給湯タンク
26内に新たに追加して貯溜する作業は、上記深夜以外
の時間帯に実施する。
量の湯を新たに追加して貯溜するに際し、まず、給湯タ
ンク26内で、必要とされる湯量に対応する位置にある
温度センサ70A〜70Fのいずれか一を貯湯制限セン
サとして設定する。
普通程度あれば、図5(A)に示すように、温度センサ
70Cを貯湯制限センサとして設定する。また、制御装
置15は、必要量の湯が普通程度よりも多いときには、
図5(B)に示すように、温度センサ70Eを貯湯制限
センサとして設定し、普通程度よりも少ないときには、
図5(C)に示すように、温度センサ70Bを貯湯制限
センサとして設定する。
ポンプユニット11の圧縮機16を起動させ、第1切換
弁31を開弁して給湯用熱交換器27を加熱器として機
能させ、同時に、給湯用循環ポンプ34を稼働させて、
給湯用熱交換器27にて発生する冷媒の熱により給湯タ
ンク26内の水を加熱し、この給湯タンク26内におい
て天部から、上述の如く設定された貯湯制限センサ(温
度センサ70A〜70Fのいずれか一)の位置までの領
域に、湯を新たに貯溜する。
れる必要湯量は、ヒートポンプ式給湯装置10の使用者
による任意の設定や、季節の変化による外気温の変動に
応じて湯の使用量が変化した過去のデータに基づき制御
装置15が学習すること(制御装置15の学習機能)に
より決定される。
の効果〜を奏する。
70A〜70Fが給湯タンク26の高さ方向に多数設置
されたことから、これらの温度センサ70A〜70Fに
より給湯タンク26内を細かく区切ることができるの
で、貯湯制限センサを基準として、給湯タンク26内
に、新たに必要とされる湯量を高精度に設定し確保でき
る。この結果、給湯タンク26内で無駄のない効率的な
貯湯を実現できる。
化に応じた制御装置15による湯の使用状況の学習機能
により貯湯制限センサを切り換えることによって、湯の
使用量が多い家庭や少ない家庭など、または湯の使用量
が急激に変化するなどの負荷の変動に対しても良好に対
応でき、給湯タンク26内に無駄のない効率的な貯湯を
実現できる。
した温度差から給湯タンク26内の残湯量を検出するこ
とから、この残湯量の検出及び表示を高精度に実現でき
る。
って設定され、また湯の使用量に関する過去のデータか
ら制御装置15により設定されることから、新たに必要
とされる湯量を任意に且つ適正に設定できるので、給湯
タンク26内での無駄のない効率的な貯湯をより一層実
現できる。
説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
プ式給湯装置の貯湯制御方法によれば、 圧縮機及びヒ
ートポンプ熱交換器を備えて成るヒートポンプユニット
と、給湯タンク及び給湯用熱交換器を備え、上記ヒート
ポンプユニットからの冷媒熱で上記給湯用熱交換器にて
水を加熱して、上記給湯タンクに湯を貯溜可能とし、こ
の給湯タンクから湯を供給可能とする給湯ユニットとを
有し、上記給湯タンク内への貯湯量を制御するヒートポ
ンプ式給湯装置の貯湯制御方法において、上記給湯タン
クの高さ方向に多数設置された温度センサのうち、上記
給湯タンク内で、必要とされる湯量に対応する位置にあ
る上記温度センサを貯湯制限センサとして設定し、上記
給湯用熱交換器により上記給湯タンク内の水を加熱し
て、上記貯湯制限センサ位置まで当該給湯タンク内に湯
を貯溜することから、給湯タンク内で無駄のない効率的
な貯湯を実現できる。
式給湯装置によれば、圧縮機及びヒートポンプ熱交換器
を備えて成るヒートポンプユニットと、給湯タンク及び
給湯用熱交換器を備え、上記ヒートポンプユニットから
の冷媒熱で上記給湯用熱交換器にて水を加熱して、上記
給湯タンクに湯を貯溜可能とし、この給湯タンクから湯
を供給可能とする給湯ユニットと、上記ヒートポンプユ
ニット及び上記給湯ユニットを制御する制御装置と、を
有するヒートポンプ式給湯装置において、上記給湯タン
クには、その高さ方向に多数の温度センサが設置され、
上記制御装置は、上記給湯タンク内で、必要とされる湯
量に対応する位置にある上記温度センサを貯湯制限セン
サとして設定し、上記給湯用熱交換器により上記給湯タ
ンク内の水を加熱して、上記給湯制限センサ位置まで当
該給湯タンク内に湯を貯溜可能とするよう構成されたこ
とから、給湯タンク内で無駄のない効率的な貯湯を実現
できる。
一実施の形態を示し、給湯タンク内の水を加熱し、湯を
貯溜するときの回路図である。
から給湯するときの回路図である。
へ給湯するときの回路図である。
内の湯を加熱(追い焚き)して保温するときの回路図で
ある。
に示す図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 圧縮機及びヒートポンプ熱交換器を備え
て成るヒートポンプユニットと、 給湯タンク及び給湯用熱交換器を備え、上記ヒートポン
プユニットからの冷媒熱で上記給湯用熱交換器にて水を
加熱して、上記給湯タンクに湯を貯溜可能とし、この給
湯タンクから湯を供給可能とする給湯ユニットとを有
し、 上記給湯タンク内への貯湯量を制御するヒートポンプ式
給湯装置の貯湯制御方法において、 上記給湯タンクの高さ方向に多数設置された温度センサ
のうち、上記給湯タンク内で、必要とされる湯量に対応
する位置にある上記温度センサを貯湯制限センサとして
設定し、上記給湯用熱交換器により上記給湯タンク内の
水を加熱して、上記貯湯制限センサ位置まで当該給湯タ
ンク内に湯を貯溜することを特徴とするヒートポンプ式
給湯装置の貯湯制御方法。 - 【請求項2】 上記多数の温度センサが検出した温度差
から、給湯タンク内の残湯量を検出することを特徴とす
る請求項1に記載のヒートポンプ式給湯装置の貯湯制御
方法。 - 【請求項3】 必要とされる湯量は、使用者によって設
定され、または、湯の使用量に関する過去のデータから
設定されることを特徴とする請求項1または2に記載の
ヒートポンプ式給湯装置の貯湯制御方法。 - 【請求項4】 圧縮機及びヒートポンプ熱交換器を備え
て成るヒートポンプユニットと、 給湯タンク及び給湯用熱交換器を備え、上記ヒートポン
プユニットからの冷媒熱で上記給湯用熱交換器にて水を
加熱して、上記給湯タンクに湯を貯溜可能とし、この給
湯タンクから湯を供給可能とする給湯ユニットと、 上記ヒートポンプユニット及び上記給湯ユニットを制御
する制御装置と、を有するヒートポンプ式給湯装置にお
いて、 上記給湯タンクには、その高さ方向に多数の温度センサ
が設置され、 上記制御装置は、上記給湯タンク内で、必要とされる湯
量に対応する位置にある上記温度センサを貯湯制限セン
サとして設定し、上記給湯用熱交換器により上記給湯タ
ンク内の水を加熱して、上記貯湯制限センサ位置まで当
該給湯タンク内に湯を貯溜可能とするよう構成されたこ
とを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。 - 【請求項5】 上記制御装置は、多数の温度センサが検
出した温度差から、給湯タンク内の残湯量を検出し得る
よう構成されたことを特徴とする請求項4に記載のヒー
トポンプ式給湯装置。 - 【請求項6】 必要とされる湯量は、使用者によって設
定され、または、湯の使用量に関する過去のデータから
制御装置によって設定されたものであることを特徴とす
る請求項4または5に記載のヒートポンプ式給湯装置。
できるので、給湯タンク内での無駄のない効率的な貯湯
を実現できる。
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JP2000238116A JP2002048397A (ja) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | ヒートポンプ式給湯装置の貯湯制御方法及びヒートポンプ式給湯装置 |
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