JP3498671B2 - ヒートポンプ式給湯装置 - Google Patents
ヒートポンプ式給湯装置Info
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- JP3498671B2 JP3498671B2 JP2000083009A JP2000083009A JP3498671B2 JP 3498671 B2 JP3498671 B2 JP 3498671B2 JP 2000083009 A JP2000083009 A JP 2000083009A JP 2000083009 A JP2000083009 A JP 2000083009A JP 3498671 B2 JP3498671 B2 JP 3498671B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ヒートポンプ式
給湯装置に関するものである。
給湯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】貯湯タンクと水熱交換器とを備え、貯湯
タンク内の湯水と冷媒回路を流通する冷媒との間の熱交
換を上記水熱交換器で行うよう構成したヒートポンプ式
給湯装置が、従来から用いられている。このようなヒー
トポンプ式給湯装置では、冷媒回路中に設けられた空気
熱交換器を蒸発器として機能させると共に水熱交換器を
凝縮器として機能させることにより給湯運転を行うこと
が可能である。そして上記給湯運転を効率よく行うため
に、深夜電力を利用して深夜時間帯に貯湯タンク内の全
量の沸上げを行う。また、それ以外の時間帯等において
は、減少湯量に応じて、随時追焚き運転を行って、必要
な湯量を確保するようにしている。すなわち、貯湯タン
ク内に複数の温度センサを設けて残湯量を検出し、この
残湯量が一定量以下になったときに追焚き運転を開始
し、所定量の残湯量が確保できた段階で追焚き運転を停
止するような制御がなされている。
タンク内の湯水と冷媒回路を流通する冷媒との間の熱交
換を上記水熱交換器で行うよう構成したヒートポンプ式
給湯装置が、従来から用いられている。このようなヒー
トポンプ式給湯装置では、冷媒回路中に設けられた空気
熱交換器を蒸発器として機能させると共に水熱交換器を
凝縮器として機能させることにより給湯運転を行うこと
が可能である。そして上記給湯運転を効率よく行うため
に、深夜電力を利用して深夜時間帯に貯湯タンク内の全
量の沸上げを行う。また、それ以外の時間帯等において
は、減少湯量に応じて、随時追焚き運転を行って、必要
な湯量を確保するようにしている。すなわち、貯湯タン
ク内に複数の温度センサを設けて残湯量を検出し、この
残湯量が一定量以下になったときに追焚き運転を開始
し、所定量の残湯量が確保できた段階で追焚き運転を停
止するような制御がなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで近年、ヒート
ポンプ式給湯装置においては、冷媒として二酸化炭素を
用いて、９０°Ｃ程度の高温給湯を行おうとする試みが
なされている。この場合、高温給湯が可能になった分だ
け貯湯タンクを小型化して、装置全体がコンパクト化さ
れる傾向にある。このような状況において、上記従来の
残湯量を検出する制御方法では、湯切れの問題が生じる
おそれがある。それは、給湯負荷を配慮した追焚き制御
がなされていないためであり、例えば、急激に大量の湯
が使用されたような場合においては、残湯量不足を検出
した段階では、既に湯切れが発生しているという不具合
が生じてしまうことになる。
ポンプ式給湯装置においては、冷媒として二酸化炭素を
用いて、９０°Ｃ程度の高温給湯を行おうとする試みが
なされている。この場合、高温給湯が可能になった分だ
け貯湯タンクを小型化して、装置全体がコンパクト化さ
れる傾向にある。このような状況において、上記従来の
残湯量を検出する制御方法では、湯切れの問題が生じる
おそれがある。それは、給湯負荷を配慮した追焚き制御
がなされていないためであり、例えば、急激に大量の湯
が使用されたような場合においては、残湯量不足を検出
した段階では、既に湯切れが発生しているという不具合
が生じてしまうことになる。
【０００４】この発明は、上記従来の欠点を解決するた
めになされたものであって、その目的は、給湯負荷を考
慮した追焚き制御を行い、これにより湯切れという不都
合な事態が生じるのを抑制して使用快適性を向上するこ
とが可能なヒートポンプ式給湯装置を提供することにあ
る。
めになされたものであって、その目的は、給湯負荷を考
慮した追焚き制御を行い、これにより湯切れという不都
合な事態が生じるのを抑制して使用快適性を向上するこ
とが可能なヒートポンプ式給湯装置を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで請求項１のヒート
ポンプ式給湯装置は、圧縮機４１、凝縮器として機能す
る水熱交換器４４、減圧機構４５、蒸発用熱交換器４６
を有するヒートポンプシステムと、上記水熱交換器４４
にて加熱された温湯を貯留する貯湯タンク１とを備え、
貯湯タンク１の所定高さ位置における湯温を検出する温
度センサ１１を設け、この検出湯温Ｔw が基準温度Ｔth
以下になったときに追焚き運転を開始するヒートポンプ
式給湯装置であって、上記検出湯温Ｔw の温度低下速度
ΔＴを把握し、この温度低下速度が大なるときには、小
なるときよりも上記基準温度Ｔthを高く設定する追焚き
制御手段を設けていることを特徴としている。
ポンプ式給湯装置は、圧縮機４１、凝縮器として機能す
る水熱交換器４４、減圧機構４５、蒸発用熱交換器４６
を有するヒートポンプシステムと、上記水熱交換器４４
にて加熱された温湯を貯留する貯湯タンク１とを備え、
貯湯タンク１の所定高さ位置における湯温を検出する温
度センサ１１を設け、この検出湯温Ｔw が基準温度Ｔth
以下になったときに追焚き運転を開始するヒートポンプ
式給湯装置であって、上記検出湯温Ｔw の温度低下速度
ΔＴを把握し、この温度低下速度が大なるときには、小
なるときよりも上記基準温度Ｔthを高く設定する追焚き
制御手段を設けていることを特徴としている。
【０００６】上記請求項１のヒートポンプ式給湯装置で
は、検出湯温Ｔw の温度低下速度ΔＴが大であるときに
は、追焚き運転を開始するための基準温度Ｔthを高く設
定するようにしている。すなわち、温度低下速度ΔＴが
大である場合には、急激な大量の給湯負荷があると想定
される訳であるから、これに対処すべく、追焚き開始を
早めているのである。このため、早期に追焚きを開始で
き、湯切れの発生を抑制できる。
は、検出湯温Ｔw の温度低下速度ΔＴが大であるときに
は、追焚き運転を開始するための基準温度Ｔthを高く設
定するようにしている。すなわち、温度低下速度ΔＴが
大である場合には、急激な大量の給湯負荷があると想定
される訳であるから、これに対処すべく、追焚き開始を
早めているのである。このため、早期に追焚きを開始で
き、湯切れの発生を抑制できる。
【０００７】また請求項２のヒートポンプ式給湯装置
は、外気温度センサ４８を設け、上記追焚き制御手段
は、外気温度が低いときには、高いときよりも上記基準
温度Ｔthを高く設定することを特徴としている。
は、外気温度センサ４８を設け、上記追焚き制御手段
は、外気温度が低いときには、高いときよりも上記基準
温度Ｔthを高く設定することを特徴としている。
【０００８】上記請求項２のヒートポンプ式給湯装置で
は、外気温度が低いときには給湯負荷も大であると想定
して、追焚き開始を早めているのである。このため、早
期に追焚きを開始でき、湯切れの発生を抑制できる。
は、外気温度が低いときには給湯負荷も大であると想定
して、追焚き開始を早めているのである。このため、早
期に追焚きを開始でき、湯切れの発生を抑制できる。
【０００９】請求項３のヒートポンプ式給湯装置は、上
記追焚き制御手段は、風呂給湯後のような特定時間帯に
おいては、それ以外の時間帯よりも上記基準温度Ｔthを
高く設定することを特徴としている。
記追焚き制御手段は、風呂給湯後のような特定時間帯に
おいては、それ以外の時間帯よりも上記基準温度Ｔthを
高く設定することを特徴としている。
【００１０】上記請求項３のヒートポンプ式給湯装置で
は、風呂給湯後、夜間電力時間に至るような特定時間帯
においては、シャワー等による給湯負荷が大であると想
定して、追焚き開始を早めているのである。このため、
早期に追焚きを開始でき、湯切れの発生を抑制できる。
は、風呂給湯後、夜間電力時間に至るような特定時間帯
においては、シャワー等による給湯負荷が大であると想
定して、追焚き開始を早めているのである。このため、
早期に追焚きを開始でき、湯切れの発生を抑制できる。
【００１１】請求項４のヒートポンプ式給湯装置は、上
記追焚き運転中は、デフロスト指令信号が出力されて
も、追焚き運転を優先的に行うことを特徴としている。
記追焚き運転中は、デフロスト指令信号が出力されて
も、追焚き運転を優先的に行うことを特徴としている。
【００１２】上記請求項４のヒートポンプ式給湯装置で
は、残湯量が少なく、湯切れに近づいたような際に、デ
フロスト運転に突入するのを遅らせることができるの
で、湯切れの発生を抑制できる。
は、残湯量が少なく、湯切れに近づいたような際に、デ
フロスト運転に突入するのを遅らせることができるの
で、湯切れの発生を抑制できる。
【００１３】請求項５のヒートポンプ式給湯装置は、上
記ヒートポンプシステムにおける冷媒として二酸化炭素
を用いていることを特徴としている。
記ヒートポンプシステムにおける冷媒として二酸化炭素
を用いていることを特徴としている。
【００１４】上記請求項５のヒートポンプ式給湯装置で
は、その特性を生かすべく小型の貯湯タンクが使用され
ることが多く、そのため上記請求項１〜請求項３のよう
な追焚き制御が特に有効である。
は、その特性を生かすべく小型の貯湯タンクが使用され
ることが多く、そのため上記請求項１〜請求項３のよう
な追焚き制御が特に有効である。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、この発明のヒートポンプ式
給湯装置の具体的な実施の形態について、図面を参照し
つつ詳細に説明する。
給湯装置の具体的な実施の形態について、図面を参照し
つつ詳細に説明する。
【００１６】まず、この発明の一実施形態の前提となる
ヒートポンプ式給湯装置の全体構成について説明する。
図１は、上記ヒートポンプ式給湯装置の水系統及び冷媒
系統を示す回路図である。このうち、まず水系統におけ
る風呂用回路について説明する。同図において１は貯湯
タンクであり、この貯湯タンク１には、温度検知手段で
ある３個のサーミスタ１１、１２、１３がそれぞれ異な
る高さに配置されている。具体的には、第１サーミスタ
１１、第２サーミスタ１２、第３サーミスタ１３の順
に、図における上部から下部に向かって所定の間隔を置
いて配置されている。また上記貯湯タンク１の底部に設
けられた給水口２には、給水圧を加えながら貯湯タンク
１に市水を供給するための給水配管３が接続されてお
り、上記給水配管３には、給水側から順に、逃し弁付き
減圧逆止弁７、及び凍結防止サーミスタ６がそれぞれ介
設されている。一方、上記貯湯タンク１の頂部に設けら
れた給湯口４には給湯配管８が接続されており、さらに
その先端がミキシングバルブ９の流入側９ａに接続され
ている。ここで、上記給湯配管８の貯湯タンク１側に
は、蒸気を外部へ逃がすための空気逃し弁２３と、水の
膨張分を逃がすための水逃し弁２４とがそれぞれ設けら
れている。また上記給水配管３の途中から分岐された給
水管１４も、上記ミキシングバルブ９の流入側９ａに接
続されており、このミキシングバルブ９で上記給湯配管
８からの給湯と給水管１４からの市水が、一定の割合で
混合されるように構成されている。一方、上記ミキシン
グバルブ９の流出側９ｂには分岐管１６が接続されてお
り、この分岐管１６を介して風呂用給湯管１７と出湯管
１８とに分岐される。そして、上記風呂用給湯管１７が
差し湯用電磁弁１９と逆止弁２１とを介して浴槽２２に
接続される一方、上記出湯管１８は出湯口に接続され
る。
ヒートポンプ式給湯装置の全体構成について説明する。
図１は、上記ヒートポンプ式給湯装置の水系統及び冷媒
系統を示す回路図である。このうち、まず水系統におけ
る風呂用回路について説明する。同図において１は貯湯
タンクであり、この貯湯タンク１には、温度検知手段で
ある３個のサーミスタ１１、１２、１３がそれぞれ異な
る高さに配置されている。具体的には、第１サーミスタ
１１、第２サーミスタ１２、第３サーミスタ１３の順
に、図における上部から下部に向かって所定の間隔を置
いて配置されている。また上記貯湯タンク１の底部に設
けられた給水口２には、給水圧を加えながら貯湯タンク
１に市水を供給するための給水配管３が接続されてお
り、上記給水配管３には、給水側から順に、逃し弁付き
減圧逆止弁７、及び凍結防止サーミスタ６がそれぞれ介
設されている。一方、上記貯湯タンク１の頂部に設けら
れた給湯口４には給湯配管８が接続されており、さらに
その先端がミキシングバルブ９の流入側９ａに接続され
ている。ここで、上記給湯配管８の貯湯タンク１側に
は、蒸気を外部へ逃がすための空気逃し弁２３と、水の
膨張分を逃がすための水逃し弁２４とがそれぞれ設けら
れている。また上記給水配管３の途中から分岐された給
水管１４も、上記ミキシングバルブ９の流入側９ａに接
続されており、このミキシングバルブ９で上記給湯配管
８からの給湯と給水管１４からの市水が、一定の割合で
混合されるように構成されている。一方、上記ミキシン
グバルブ９の流出側９ｂには分岐管１６が接続されてお
り、この分岐管１６を介して風呂用給湯管１７と出湯管
１８とに分岐される。そして、上記風呂用給湯管１７が
差し湯用電磁弁１９と逆止弁２１とを介して浴槽２２に
接続される一方、上記出湯管１８は出湯口に接続され
る。
【００１７】次に上記水系統における湯沸かし回路につ
いて説明する。図１に示すように、上記貯湯タンク１の
底部に設けられた取水口２６には、取水管２７が接続さ
れており、その先端が循環ポンプ２８を介して熱交換路
２９の入口側２９ａに接続されている。ここで上記熱交
換路２９は、以下で述べる冷媒回路の凝縮器として機能
する三重管式の水熱交換器４４と熱交換可能に設けられ
ており、上記循環ポンプ２８の作動によって熱交換路２
９の入口側２９ａから出口側２９ｂへと湯水が流通する
ように成っている。このとき、上記水熱交換器４４には
漏洩検知機３４が取り付けられている。また上記熱交換
路２９の出口側２９ｂには、出湯管３１が接続されてお
り、その先端が上記ミキシングバルブ９よりも貯湯タン
ク１側の給湯配管８に接続されている。そして、上記循
環ポンプ２８と熱交換路２９とを結ぶ取水管２７には、
電動比例弁３２と入水温度検知サーミスタ３３とが介設
されている。また、上記熱交換路２９から給湯配管８へ
と至る出湯管３１には、給湯温度検知サーミスタ３６と
逃し弁３７とがそれぞれ介設されている。なお、上記水
系統における風呂用回路及び湯沸かし回路は、それぞれ
制御手段（図示せず）によって制御されるが、この制御
手段はＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース等を有
するマイクロコンピュータを用いて構成されたものであ
る。
いて説明する。図１に示すように、上記貯湯タンク１の
底部に設けられた取水口２６には、取水管２７が接続さ
れており、その先端が循環ポンプ２８を介して熱交換路
２９の入口側２９ａに接続されている。ここで上記熱交
換路２９は、以下で述べる冷媒回路の凝縮器として機能
する三重管式の水熱交換器４４と熱交換可能に設けられ
ており、上記循環ポンプ２８の作動によって熱交換路２
９の入口側２９ａから出口側２９ｂへと湯水が流通する
ように成っている。このとき、上記水熱交換器４４には
漏洩検知機３４が取り付けられている。また上記熱交換
路２９の出口側２９ｂには、出湯管３１が接続されてお
り、その先端が上記ミキシングバルブ９よりも貯湯タン
ク１側の給湯配管８に接続されている。そして、上記循
環ポンプ２８と熱交換路２９とを結ぶ取水管２７には、
電動比例弁３２と入水温度検知サーミスタ３３とが介設
されている。また、上記熱交換路２９から給湯配管８へ
と至る出湯管３１には、給湯温度検知サーミスタ３６と
逃し弁３７とがそれぞれ介設されている。なお、上記水
系統における風呂用回路及び湯沸かし回路は、それぞれ
制御手段（図示せず）によって制御されるが、この制御
手段はＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース等を有
するマイクロコンピュータを用いて構成されたものであ
る。
【００１８】一方、上記冷媒系統については、図１に示
すように圧縮機４１、水熱交換器４４、電動膨張弁４
５、空気熱交換器４６を順次冷媒配管５０ａ〜５０ｄで
接続することによって構成している。ここで、この実施
形態においては、上記冷媒に二酸化炭素（ＣＯ2 ）冷媒
を使用した。さらに上記圧縮機４１の吐出側には吐出管
温度サーミスタ４２、及び圧力制御のためのＨＰＳ４３
が介設され、また上記空気熱交換器４６とその近傍に
は、それぞれ空気熱交温度サーミスタ４７と外気温度サ
ーミスタ４８とが配設されている。ところで上記冷媒回
路には、除霜運転時に圧縮機４１から吐出されるホット
ガスを空気熱交換器４６に供給するためのバイパス回路
が形成されている。すなわち、図に示すように、上記圧
縮機４１の吐出側と水熱交換器４４とを結ぶ冷媒配管５
０ａから、除霜用電磁弁４９を介したバイパス配管５１
を分岐させ、その先端を上記電動膨張弁４５と空気熱交
換器４６とを結ぶ冷媒配管５０ｃに接続させることによ
って、上記バイパス回路を形成している。またこの冷媒
系統回路も、上記制御手段（図示せず）によって制御さ
れている。
すように圧縮機４１、水熱交換器４４、電動膨張弁４
５、空気熱交換器４６を順次冷媒配管５０ａ〜５０ｄで
接続することによって構成している。ここで、この実施
形態においては、上記冷媒に二酸化炭素（ＣＯ2 ）冷媒
を使用した。さらに上記圧縮機４１の吐出側には吐出管
温度サーミスタ４２、及び圧力制御のためのＨＰＳ４３
が介設され、また上記空気熱交換器４６とその近傍に
は、それぞれ空気熱交温度サーミスタ４７と外気温度サ
ーミスタ４８とが配設されている。ところで上記冷媒回
路には、除霜運転時に圧縮機４１から吐出されるホット
ガスを空気熱交換器４６に供給するためのバイパス回路
が形成されている。すなわち、図に示すように、上記圧
縮機４１の吐出側と水熱交換器４４とを結ぶ冷媒配管５
０ａから、除霜用電磁弁４９を介したバイパス配管５１
を分岐させ、その先端を上記電動膨張弁４５と空気熱交
換器４６とを結ぶ冷媒配管５０ｃに接続させることによ
って、上記バイパス回路を形成している。またこの冷媒
系統回路も、上記制御手段（図示せず）によって制御さ
れている。
【００１９】次に、上記構成のヒートポンプ式給湯装置
の運転動作のうちの風呂給湯運転について説明する。ま
ず、図１に示す貯湯タンク１内に温湯が貯溜された状態
において、差し湯用電磁弁１９を開弁する。すると、上
記給水配管３を流れる水の給水圧によって、貯湯タンク
１内に貯溜された約９０℃の温湯が押し上げられ、給湯
口４から給湯配管８を通ってミキシングバルブ９の流入
側９ａに流入する。このとき、上記給水配管３から分岐
された給水管１４を流通する水も上記ミキシングバルブ
９の流入側９ａに流入し、ここで上記水と温湯が一定の
割合で混合される。そして上記混合された約４０℃〜６
０℃の温湯は、ミキシングバルブ９の流出側９ｂから分
岐管１６を介して、一方は風呂用給湯管１７を流通して
浴槽２２に供給され、また一方は出湯管１８を流通して
出湯口に供給される。
の運転動作のうちの風呂給湯運転について説明する。ま
ず、図１に示す貯湯タンク１内に温湯が貯溜された状態
において、差し湯用電磁弁１９を開弁する。すると、上
記給水配管３を流れる水の給水圧によって、貯湯タンク
１内に貯溜された約９０℃の温湯が押し上げられ、給湯
口４から給湯配管８を通ってミキシングバルブ９の流入
側９ａに流入する。このとき、上記給水配管３から分岐
された給水管１４を流通する水も上記ミキシングバルブ
９の流入側９ａに流入し、ここで上記水と温湯が一定の
割合で混合される。そして上記混合された約４０℃〜６
０℃の温湯は、ミキシングバルブ９の流出側９ｂから分
岐管１６を介して、一方は風呂用給湯管１７を流通して
浴槽２２に供給され、また一方は出湯管１８を流通して
出湯口に供給される。
【００２０】さらに、上記ヒートポンプ式給湯装置にお
ける湯沸かし運転について説明する。まず図１に示す差
し湯用電磁弁１９を閉弁した状態において、冷媒回路中
の圧縮機４１を駆動し、水熱交換器４４を凝縮器として
機能させると共に、空気熱交換器４６を蒸発器として機
能させる。次に、上記水系統回路における循環ポンプ２
８を作動させる。すると、貯湯タンク１の底部に設けた
取水口２６から貯溜水が流出し、これが取水管２７を介
して熱交換路２９を流通する。そのときこの水は凝縮器
として機能している水熱交換器４４によって加熱され、
出湯管３１及び給湯配管８を通って再び貯湯タンク１内
の上部へと返流される。そしてこのような動作を継続し
て行うことによって、貯湯タンク１の上端側から下端側
へと温湯が次第に貯溜されるように構成されている。こ
の湯沸かし運転は、通常は深夜時間帯に行い、給湯コス
トを低減するようにしている。
ける湯沸かし運転について説明する。まず図１に示す差
し湯用電磁弁１９を閉弁した状態において、冷媒回路中
の圧縮機４１を駆動し、水熱交換器４４を凝縮器として
機能させると共に、空気熱交換器４６を蒸発器として機
能させる。次に、上記水系統回路における循環ポンプ２
８を作動させる。すると、貯湯タンク１の底部に設けた
取水口２６から貯溜水が流出し、これが取水管２７を介
して熱交換路２９を流通する。そのときこの水は凝縮器
として機能している水熱交換器４４によって加熱され、
出湯管３１及び給湯配管８を通って再び貯湯タンク１内
の上部へと返流される。そしてこのような動作を継続し
て行うことによって、貯湯タンク１の上端側から下端側
へと温湯が次第に貯溜されるように構成されている。こ
の湯沸かし運転は、通常は深夜時間帯に行い、給湯コス
トを低減するようにしている。
【００２１】ところで、上記に示したように、貯湯タン
ク１には３個のサーミスタ１１、１２、１３がそれぞれ
異なる高さ位置に配置されており、上記貯湯タンク１内
を３つに区分して湯温を検出できるようになっている。
具体的には、図における上方部から下方部に向かって、
最小残湯量を検知するための第１サーミスタ１１と、大
出湯を検知するための第２サーミスタ１２、最大貯湯量
を検知するための第３サーミスタ１３とがそれぞれ設け
られている。また、上記各サーミスタ１１、１２、１３
の検出信号は、図示しない上記制御手段であるＣＰＵに
それぞれ入力されるよう構成されており、上記ＣＰＵ
は、所定時間内に入力される各検出信号の温度変化から
適切な給湯運転制御を選択して、運転指令を発する機能
を有している。
ク１には３個のサーミスタ１１、１２、１３がそれぞれ
異なる高さ位置に配置されており、上記貯湯タンク１内
を３つに区分して湯温を検出できるようになっている。
具体的には、図における上方部から下方部に向かって、
最小残湯量を検知するための第１サーミスタ１１と、大
出湯を検知するための第２サーミスタ１２、最大貯湯量
を検知するための第３サーミスタ１３とがそれぞれ設け
られている。また、上記各サーミスタ１１、１２、１３
の検出信号は、図示しない上記制御手段であるＣＰＵに
それぞれ入力されるよう構成されており、上記ＣＰＵ
は、所定時間内に入力される各検出信号の温度変化から
適切な給湯運転制御を選択して、運転指令を発する機能
を有している。
【００２２】次に、上記ヒートポンプ式給湯装置の残湯
量の制御方法について説明する。まず、風呂給湯前のよ
うな通常の状態においては、上記で述べた湯沸かし運転
を行い、常に全量（例えば、２００リットルタンクであ
れば２００リットル）沸上げられた状態となるように制
御される。具体的には、貯湯タンク１の第３サーミスタ
１３で検知される湯温が、上記制御手段（図示せず）に
よって設定された設定温度以上、例えば９０℃以上にな
るまで追焚き運転される。一方、風呂給湯後のような給
湯負荷の小さくなった状態においては、貯湯タンク１内
に確保しておくべき湯量を、大出湯前に確保されていた
湯量よりも小とするような制御を行う。すなわち、上記
２００リットルタンクであれば、例えば５０リットルの
温湯を常に確保するような追焚き制御を行う。具体的な
制御方法としては、上記貯湯タンク１の第１サーミスタ
１１で検知される湯温ＴW が、基準温度Ｔth（例えば、
５０℃）よりも低くなれば上記追焚き運転を行い、設定
温度（例えば、９０°Ｃ）に達すれば運転を停止すると
いうような制御を繰り返し行うことによって、上記一定
の残湯量を維持するよう制御されるのである。
量の制御方法について説明する。まず、風呂給湯前のよ
うな通常の状態においては、上記で述べた湯沸かし運転
を行い、常に全量（例えば、２００リットルタンクであ
れば２００リットル）沸上げられた状態となるように制
御される。具体的には、貯湯タンク１の第３サーミスタ
１３で検知される湯温が、上記制御手段（図示せず）に
よって設定された設定温度以上、例えば９０℃以上にな
るまで追焚き運転される。一方、風呂給湯後のような給
湯負荷の小さくなった状態においては、貯湯タンク１内
に確保しておくべき湯量を、大出湯前に確保されていた
湯量よりも小とするような制御を行う。すなわち、上記
２００リットルタンクであれば、例えば５０リットルの
温湯を常に確保するような追焚き制御を行う。具体的な
制御方法としては、上記貯湯タンク１の第１サーミスタ
１１で検知される湯温ＴW が、基準温度Ｔth（例えば、
５０℃）よりも低くなれば上記追焚き運転を行い、設定
温度（例えば、９０°Ｃ）に達すれば運転を停止すると
いうような制御を繰り返し行うことによって、上記一定
の残湯量を維持するよう制御されるのである。
【００２３】次に、この発明の実施形態の特徴的な追焚
き制御について説明する。まず、図２に水系統及び冷媒
系統の回路図を示すが、これは図１の回路をさらに模式
的に示したもので、実質的には図１と同様である。その
ため同一の部分を同一符号で示してその説明を省略す
る。この追焚き制御は、上記第１サーミスタ（温度セン
サ）１１を用いた小残湯量（５０リットル）制御に関す
るものであり、上記した制御手段によって行われるま
ず、この実施形態においては、給湯負荷の大小を予想す
るために、以下のような指針に基づいて追焚き制御を行
っている。
き制御について説明する。まず、図２に水系統及び冷媒
系統の回路図を示すが、これは図１の回路をさらに模式
的に示したもので、実質的には図１と同様である。その
ため同一の部分を同一符号で示してその説明を省略す
る。この追焚き制御は、上記第１サーミスタ（温度セン
サ）１１を用いた小残湯量（５０リットル）制御に関す
るものであり、上記した制御手段によって行われるま
ず、この実施形態においては、給湯負荷の大小を予想す
るために、以下のような指針に基づいて追焚き制御を行
っている。
【００２４】まず、第１には、第１サーミスタ１１で検
出湯温の温度低下速度ΔＴを把握し、この温度低下速度
ΔＴが大なるときには、小なるときよりも追焚き開始の
ための基準温度Ｔthを高くして、追焚き開始を早めてい
る。
出湯温の温度低下速度ΔＴを把握し、この温度低下速度
ΔＴが大なるときには、小なるときよりも追焚き開始の
ための基準温度Ｔthを高くして、追焚き開始を早めてい
る。
【００２５】また第２には、外気温度サーミスタ（外気
温度センサ）４８での検出外気温度が低いときには、給
湯負荷が大であると想定して、追焚き開始のための基準
温度Ｔthを高くして、追焚き開始を早めている。
温度センサ）４８での検出外気温度が低いときには、給
湯負荷が大であると想定して、追焚き開始のための基準
温度Ｔthを高くして、追焚き開始を早めている。
【００２６】さらに第３には、風呂給湯後、夜間電力時
間に至るような特定時間帯においては、シャワー等によ
る給湯負荷が大であると想定して、追焚き開始のための
基準温度Ｔthを高くし、追焚き開始を早めている。
間に至るような特定時間帯においては、シャワー等によ
る給湯負荷が大であると想定して、追焚き開始のための
基準温度Ｔthを高くし、追焚き開始を早めている。
【００２７】上記についてさらに具体的に説明する。ま
ず、上記したように、第１サーミスタ１１での検出湯温
ＴW が、基準温度Ｔthよりも低くなった（ＴW ＜Ｔth）
ときに追焚き運転が開始される訳であるが、この基準温
度Ｔthを以下のようにして定めるのである。すなわち、 Ｔth＝Ｔ0 ＋ａ×ΔＴ＋Ｔi ＋Ｔt ・・・（１） とする。
ず、上記したように、第１サーミスタ１１での検出湯温
ＴW が、基準温度Ｔthよりも低くなった（ＴW ＜Ｔth）
ときに追焚き運転が開始される訳であるが、この基準温
度Ｔthを以下のようにして定めるのである。すなわち、 Ｔth＝Ｔ0 ＋ａ×ΔＴ＋Ｔi ＋Ｔt ・・・（１） とする。
【００２８】上記において、本来的に基準となる温度
（例えば、５０°Ｃ）、ΔＴは、検出湯温の温度低下速
度（°Ｃ／秒）、ａは、それに乗じる正の係数（２０〜
４０）、Ｔi は、外気温度サーミスタ（外気温度セン
サ）４８での検出外気温度により変化する係数、Ｔ
t は、時間帯によって定まる係数である。
（例えば、５０°Ｃ）、ΔＴは、検出湯温の温度低下速
度（°Ｃ／秒）、ａは、それに乗じる正の係数（２０〜
４０）、Ｔi は、外気温度サーミスタ（外気温度セン
サ）４８での検出外気温度により変化する係数、Ｔ
t は、時間帯によって定まる係数である。
【００２９】まず貯湯タンク１からの出湯が開始される
と、第１サーミスタ１１の検出温度は、中間混合湯水層
の存在によって、図３に示すように時間の経過と共に、
次第に低下していく。このとき、出湯量が少なければ、
その低下速度は低く、緩やかに温度低下していくが、出
湯量が多ければ、その低下速度は速く、急激に温度低下
していく。そこで、この第１サーミスタ１１の検出温度
を適当なサンプリング時間毎に読み込み、その低下速度
を検出するのである。サンプリング時間としては、出湯
に伴う温度低下を検出し得る時間、例えば２〜１０秒程
度にしておけばよい。ちなみに風呂給湯を行う場合に
は、０．５〜０．８°Ｃ／秒程度の温度低下速度とな
る。そこで、大出湯時に温度低下速度ΔＴが大なるとき
には、それに応じて基準温度Ｔthを高くするのである。
と、第１サーミスタ１１の検出温度は、中間混合湯水層
の存在によって、図３に示すように時間の経過と共に、
次第に低下していく。このとき、出湯量が少なければ、
その低下速度は低く、緩やかに温度低下していくが、出
湯量が多ければ、その低下速度は速く、急激に温度低下
していく。そこで、この第１サーミスタ１１の検出温度
を適当なサンプリング時間毎に読み込み、その低下速度
を検出するのである。サンプリング時間としては、出湯
に伴う温度低下を検出し得る時間、例えば２〜１０秒程
度にしておけばよい。ちなみに風呂給湯を行う場合に
は、０．５〜０．８°Ｃ／秒程度の温度低下速度とな
る。そこで、大出湯時に温度低下速度ΔＴが大なるとき
には、それに応じて基準温度Ｔthを高くするのである。
【００３０】また、外気温度サーミスタ４８での検出外
気温度が、例えば０°Ｃ以下というように低い場合に
は、上記係数Ｔi を、＋１０°Ｃというように設定し
て、外気温度が高い場合よりも基準温度Ｔthを高く設定
する。さらに、時間帯が午後６時から午前０時の間にお
いては、上記時間帯によって定まる係数Ｔt を、＋１０
°Ｃというように設定して、それ以外の時間帯よりも基
準温度Ｔthを高く設定する。
気温度が、例えば０°Ｃ以下というように低い場合に
は、上記係数Ｔi を、＋１０°Ｃというように設定し
て、外気温度が高い場合よりも基準温度Ｔthを高く設定
する。さらに、時間帯が午後６時から午前０時の間にお
いては、上記時間帯によって定まる係数Ｔt を、＋１０
°Ｃというように設定して、それ以外の時間帯よりも基
準温度Ｔthを高く設定する。
【００３１】そして上記のように基準温度Ｔthを設定す
ることで、大出湯時、外気温度が低いとき、特定時間帯
のように給湯負荷が大であると想定されるときには、追
焚き開始のための基準温度Ｔthを高くして、追焚き開始
を早めているので、湯切れの発生を抑制することができ
る。また、上記ヒートポンプ式給湯装置では、冷媒とし
て超臨界で使用する二酸化炭素を用いているが、この場
合には、その特性を生かすべく小型の貯湯タンクが使用
しており、そのため上記のような追焚き制御が特に有効
に機能する。
ることで、大出湯時、外気温度が低いとき、特定時間帯
のように給湯負荷が大であると想定されるときには、追
焚き開始のための基準温度Ｔthを高くして、追焚き開始
を早めているので、湯切れの発生を抑制することができ
る。また、上記ヒートポンプ式給湯装置では、冷媒とし
て超臨界で使用する二酸化炭素を用いているが、この場
合には、その特性を生かすべく小型の貯湯タンクが使用
しており、そのため上記のような追焚き制御が特に有効
に機能する。
【００３２】また、上記ヒートポンプ式給湯装置におい
ては、上記追焚き運転中は、デフロスト指令信号が出力
されても、デフロスト運転には突入せず、追焚き運転を
優先的に行うようにしている。この結果、残湯量が少な
く、湯切れに近づいたような場合であっても、デフロス
ト運転に突入するのを遅らせることができるので、湯切
れの発生を抑制することができる。
ては、上記追焚き運転中は、デフロスト指令信号が出力
されても、デフロスト運転には突入せず、追焚き運転を
優先的に行うようにしている。この結果、残湯量が少な
く、湯切れに近づいたような場合であっても、デフロス
ト運転に突入するのを遅らせることができるので、湯切
れの発生を抑制することができる。
【００３３】以上にこの発明の具体的な実施の形態につ
いて説明したが、この発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施
することができる。すなわち本実施の形態では、基準温
度Ｔthを高低に変化させる例を示しているが、基準温度
Ｔthを一定に維持する一方、検出湯温ＴW を上記式
（１）とは逆の式で変化させるような手法も本発明の意
図するものであり、このような制御も実質的に基準温度
Ｔthを変化させるものとして理解されたい。また、加熱
源としてヒートポンプシステムを用い、その冷媒に二酸
化炭素を使用したが、エチレンやエタン、酸化窒素等の
超臨界で使用する他の冷媒、あるいは通常使用されてい
る他の冷媒を用いても良い。さらに上記実施形態では、
貯湯タンク１を単一構成しているが、複数のタンクユニ
ットに分割構成してもよい。またさらに上記では、貯湯
タンク１の全量沸上げ後に小容量の残湯量制御を行う場
合の例について説明しているが、これは貯湯タンク１の
全量を常に確保しておくような制御に対してもその適用
が可能である。
いて説明したが、この発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施
することができる。すなわち本実施の形態では、基準温
度Ｔthを高低に変化させる例を示しているが、基準温度
Ｔthを一定に維持する一方、検出湯温ＴW を上記式
（１）とは逆の式で変化させるような手法も本発明の意
図するものであり、このような制御も実質的に基準温度
Ｔthを変化させるものとして理解されたい。また、加熱
源としてヒートポンプシステムを用い、その冷媒に二酸
化炭素を使用したが、エチレンやエタン、酸化窒素等の
超臨界で使用する他の冷媒、あるいは通常使用されてい
る他の冷媒を用いても良い。さらに上記実施形態では、
貯湯タンク１を単一構成しているが、複数のタンクユニ
ットに分割構成してもよい。またさらに上記では、貯湯
タンク１の全量沸上げ後に小容量の残湯量制御を行う場
合の例について説明しているが、これは貯湯タンク１の
全量を常に確保しておくような制御に対してもその適用
が可能である。
【００３４】
【発明の効果】請求項１のヒートポンプ式給湯装置で
は、検出湯温の温度低下速度が大である場合には、急激
な大量の給湯負荷があると想定されので、これに対処す
べく、追焚き開始を早めている。このため、早期に追焚
きを開始でき、湯切れの発生を抑制できる。
は、検出湯温の温度低下速度が大である場合には、急激
な大量の給湯負荷があると想定されので、これに対処す
べく、追焚き開始を早めている。このため、早期に追焚
きを開始でき、湯切れの発生を抑制できる。
【００３５】請求項２のヒートポンプ式給湯装置では、
外気温度が低いときには給湯負荷も大であると想定し
て、追焚き開始を早めており、このため、早期に追焚き
を開始でき、湯切れの発生を抑制できる。
外気温度が低いときには給湯負荷も大であると想定し
て、追焚き開始を早めており、このため、早期に追焚き
を開始でき、湯切れの発生を抑制できる。
【００３６】請求項３のヒートポンプ式給湯装置では、
風呂給湯後、夜間電力時間に至るような特定時間帯にお
いては、シャワー等による給湯負荷が大であると想定し
て、追焚き開始を早めている。このため、早期に追焚き
を開始でき、湯切れの発生を抑制できる。
風呂給湯後、夜間電力時間に至るような特定時間帯にお
いては、シャワー等による給湯負荷が大であると想定し
て、追焚き開始を早めている。このため、早期に追焚き
を開始でき、湯切れの発生を抑制できる。
【００３７】請求項４のヒートポンプ式給湯装置では、
残湯量が少なく、湯切れに近づいたような際に、デフロ
スト運転に突入するのを遅らせているので、湯切れの発
生を抑制できる。
残湯量が少なく、湯切れに近づいたような際に、デフロ
スト運転に突入するのを遅らせているので、湯切れの発
生を抑制できる。
【００３８】請求項５のヒートポンプ式給湯装置におい
ては、ヒートポンプシステムにおける冷媒として二酸化
炭素を用いているが、このような装置では、その特性を
生かすべく小型の貯湯タンクが使用されることが多く、
そのため上記請求項１〜請求項３のような追焚き制御が
特に有効に機能する。
ては、ヒートポンプシステムにおける冷媒として二酸化
炭素を用いているが、このような装置では、その特性を
生かすべく小型の貯湯タンクが使用されることが多く、
そのため上記請求項１〜請求項３のような追焚き制御が
特に有効に機能する。
【図１】この発明の一実施の形態であるヒートポンプ式
給湯装置の水系統及び冷媒系統回路図である。
給湯装置の水系統及び冷媒系統回路図である。
【図２】この実施形態のヒートポンプ式給湯装置の水系
統及び冷媒系統の要部の回路図である。
統及び冷媒系統の要部の回路図である。
【図３】上記実施形態における検出湯温の低下速度を説
明するための説明図である。
明するための説明図である。
１ 貯湯タンク
１１ 温度センサ（第１サーミスタ）
４１ 圧縮機
４４ 水熱交換器
４５ 減圧機構（電動膨張弁）
４６ 蒸発用熱交換器（空気熱交換器）
４８ 外気温度センサ（外気温度サーミスタ）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F24H 1/00 611
Claims (5)
- 【請求項１】 圧縮機（４１）、凝縮器として機能する
水熱交換器（４４）、減圧機構（４５）、蒸発用熱交換
器（４６）を有するヒートポンプシステムと、上記水熱
交換器（４４）にて加熱された温湯を貯留する貯湯タン
ク（１）とを備え、貯湯タンク（１）の所定高さ位置に
おける湯温を検出する温度センサ（１１）を設け、この
検出湯温（Ｔw ）が基準温度（Ｔth）以下になったとき
に追焚き運転を開始するヒートポンプ式給湯装置であっ
て、上記検出湯温（Ｔw ）の温度低下速度（ΔＴ）を把
握し、この温度低下速度（ΔＴ）が大なるときには、小
なるときよりも上記基準温度（Ｔth）を高く設定する追
焚き制御手段を設けていることを特徴とするヒートポン
プ式給湯装置。 - 【請求項２】 外気温度センサ（４８）を設け、上記追
焚き制御手段は、外気温度が低いときには、高いときよ
りも上記基準温度（Ｔth）を高く設定することを特徴と
する請求項１のヒートポンプ式給湯装置。 - 【請求項３】 上記追焚き制御手段は、風呂給湯後のよ
うな特定時間帯においては、それ以外の時間帯よりも上
記基準温度（Ｔth）を高く設定することを特徴とする請
求項１又は請求項２のヒートポンプ式給湯装置。 - 【請求項４】 上記追焚き運転中は、デフロスト指令信
号が出力されても、追焚き運転を優先的に行うことを特
徴とする請求項１〜請求項３のいずれかのヒートポンプ
式給湯装置。 - 【請求項５】 上記ヒートポンプシステムにおける冷媒
として二酸化炭素を用いていることを特徴とする請求項
１〜請求項４のいずれかのヒートポンプ式給湯装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000083009A JP3498671B2 (ja) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | ヒートポンプ式給湯装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000083009A JP3498671B2 (ja) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | ヒートポンプ式給湯装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001263803A JP2001263803A (ja) | 2001-09-26 |
| JP3498671B2 true JP3498671B2 (ja) | 2004-02-16 |
Family
ID=18599733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000083009A Expired - Fee Related JP3498671B2 (ja) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | ヒートポンプ式給湯装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP3498671B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015169383A (ja) * | 2014-03-07 | 2015-09-28 | 株式会社コロナ | ヒートポンプ貯湯式給湯装置 |
| JP2015169384A (ja) * | 2014-03-07 | 2015-09-28 | 株式会社コロナ | ヒートポンプ貯湯式給湯装置 |
| KR20160106359A (ko) * | 2015-03-02 | 2016-09-12 | 린나이코리아 주식회사 | 급탕 시스템 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2003106653A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Kansai Electric Power Co Inc:The | ヒートポンプ式給湯装置 |
| JP3876696B2 (ja) * | 2001-11-28 | 2007-02-07 | ダイキン工業株式会社 | ヒートポンプ式給湯装置 |
| JP2007057161A (ja) * | 2005-08-25 | 2007-03-08 | Hitachi Appliances Inc | 電気給湯機 |
| JP5028656B2 (ja) * | 2006-03-22 | 2012-09-19 | ダイキン工業株式会社 | 給湯機の異常検出装置 |
| JP5314306B2 (ja) * | 2008-03-24 | 2013-10-16 | パナソニック株式会社 | 貯湯式給湯システム |
| JP5924930B2 (ja) * | 2011-12-26 | 2016-05-25 | 三菱重工業株式会社 | 給湯器 |
-
2000
- 2000-03-23 JP JP2000083009A patent/JP3498671B2/ja not_active Expired - Fee Related
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