JPS63306353A - ヒ−トポンプ給湯機 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 この発明は、ヒートポンプ装置を用いた、一般家庭用給
湯システムに関するものである。

従来の技術 従来、ヒートポンプを用いた給湯機には、第３図に示す
ようなものがあり、これは、タンク内の熱媒体をヒート
ポンプ装置の凝縮器を一度通過させるだけで給湯利用可
能温度まで上昇させタンク内へ貯えるものである。また
、タンク内の熱媒体を凝縮器に循環させながら徐々に給
湯利用可能温度まで上昇させるものもある。

以下その動作について第３図を基に説明する。

第３図は従来のヒートポンプ給湯機の構成図である。１
は作動媒体（Ｒ１２）を圧縮するだめの圧縮機で、吐出
されだＲ１２の高温高圧のガスは、管路２を通り凝縮器
３へ入り凝縮熱を熱媒体へ伝え液化し管路４を通り膨張
弁５で減圧され蒸発器６内で大気等の熱源と熱交典し蒸
発ガス化し管路７を通り再び圧縮機１で吸入、圧縮され
る。熱媒体は、タンク８内に貯えられており、熱媒体出
口９からポンプ１ｏで凝縮器３へ送られたＲ１２の凝縮
熱により給湯利用可能温度まで加熱され管路１１を通り
熱媒体人口１２からタンク８内へ戻る。

加熱された熱媒体は、給湯口１３から利用され新たな熱
媒体は入口１４から流入する。

制御については、熱媒体の凝縮器出口１５の温度が給湯
利用可能温度になるようポンプ１ｏの回転数もしくはコ
ントロールパルプ（図示せずン等により熱媒体の流量を
コントロールし、タンク８内へ貯える。また別の方法と
して熱媒体流量は一定とし凝縮器３から出た熱媒体をタ
ンク８の熱媒体出口のわずか上部に設けた熱媒体人口１
６に戻しく管路は破線１７で示す）タンク８内の温度が
給湯利用可能温度となるまで徐々に沸き上げる方法もあ
る。

発明が解決しようとする問題点 前者の凝縮器出口温度を給湯利用可能温度まで一度に上
昇させる方法では、凝縮器内の作動媒体（Ｒ１２）温度
は、熱媒体温度より高くなければならず、そのため凝縮
圧が高い状態で運転開始から終了まで動作し、ヒートポ
ンプ装置の性能は高い値が得られないという問題があり
、さらに熱媒体の循環流量を可変にするだめの制御が必
要である。

後者の一定流量で夕／り内熱媒体を加熱する方法は、タ
ンク内水温が徐々に上昇するため凝縮器内のＲ１２の凝
縮圧も運転初期は低くくおさえられ徐々に上昇するため
ヒートポンプ装置の性能は前者と比べ高くなるが、前述
したようにタンク内熱媒体温度が徐々に上昇するため一
度タンク内熱媒体を使用してしまうと再び沸き上げるま
でに長時間かかり使い勝手が悪いという問題がある。

そこで本発明は、メインタンク内にサブタンクを設けサ
ブタンクを間欠的に沸き上げメインタンクに高温となっ
た熱媒体を間欠的に効率よく送り込むことにより高性能
で使い勝手を良くするものである。

問題点を解決するための手段 圧縮機、蒸発器、凝縮器を備えたヒートポンプ装置とメ
インタンクとを構成要素とし、前記メインタンクと一体
もしくは別個にサブタンクを設け、前記サブタンク下部
内へ熱媒体の流束拡散器を設け、前記メインタンク下部
と前記凝縮器との間をポンプを介して管路で接続し、前
記凝縮器と前記流束拡散器とを管路で接続し、前記サブ
タンク上部の隔壁に逆止弁を設け、前記サブタンク上部
から前記メインタンクと前記ポンプとの間を開閉弁を介
して管路で接続し、前記逆止弁を介して前記メインタン
クの上部を連通させ、サプタ／り内に温度センサ（ＴＳ
　）を設け前記開閉弁を制御し、メインタンク内に温度
センナ（ＴＭ）を設け、前記温度センサ（ＴＳ　）と前
記温度センサ（ＴＭ）とにより前記圧縮機を制御し、前
記温度センサ（ＴＭ　）の取付位置は、前記メインタン
ク下部からサブタンクの容量とほぼ等しい高さとし、前
記逆止弁は、サブタンク側からメインタンク側へのみ流
れることができる逆止効果があり、サブタンクの内圧と
メインタンクの内圧との差圧により開閉されるようにし
たものである。

作用 この技術的手段による作用は、次のようになる。

本発明はサブタンク内の熱媒体を徐々に加熱し、Ｔｓで
設定温度を検知したなら開閉弁を閉じる。

するとポンプの吐出圧力がサブタンク内へかかり、ポン
プの吸入側であるメインタンクより圧力が高くなり隔壁
に設けた逆止弁が開き、サブタンク内の高温熱媒体がメ
インタンク内へ流入する。サブタンク内下部に設けた流
速拡散器により、メインタンク下部の低温熱媒体が高温
熱媒体を押し上げる。Ｔｓが低温を検知すると、開閉弁
が開となり、再び凝縮器とサブタンク間で熱媒体を循環
させ徐々に加熱が始まる。サブタンク容量の熱媒体を徐
々に加熱するため性能が高くなる。この動作を繰り返し
ながらメインタンク内へ間欠的に高温熱媒体を送り込む
。メインタンク内温度センサ（ＴＭ）が設定温度を検知
すると、圧縮機を停止させ同時に開閉弁も閉じるが、Ｔ
Ｓが低温を検知するまでポンプは運転される。サブタン
ク内の残溜高温熱媒体は、サブタンク容量とメインタン
クの７Ｍ以下の容量がほぼ等しくしであるためメインタ
ンクへ流入し、替って温度センサ（ＴＭ）以下の低温熱
媒体がサブタンク間へ流入しＴＳが低温を検知し沸き上
げを完了する。従ってサブタンク内へは、高温熱媒体の
残溜が無く加熱した熱媒体は有効に利用される。

また、サフリンクから高温の熱媒体がメインタンクへ比
較的短時間で間欠的に送ることが可能であり、一端メイ
ンタンクの熱媒体温度が低下しても短時間で高温熱媒体
をメインタンク上部へ送り込むことが可能となる。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第
１図は、本発明の一実施例であるヒートポンプ給湯機の
構成図である。２１は圧縮機で、作動媒体（Ｒ１２）の
ガスを吸入圧縮し高温高圧のガスとし管路２２で凝縮器
２３へ送る。凝縮器２３内ではＲ１２と熱媒体との間で
熱交換しＲ１２は凝縮・液化する。液化したＲ１２は、
管路２４を通り膨張弁２５で膨張し低温低圧となり蒸発
器２６内で外気等の熱源から熱をうばい蒸発ガス化する
。ガス化したＲ１２は管路２アを通り再び圧縮機２１で
吸入され圧縮される。

熱媒体の動きは、メインタンク２８内のサブタンク２９
の上部の熱媒体出口３０から開閉弁３１を介した管路３
２を通り管路３３を通りポンプ３４で凝縮器２３へ送ら
れる。凝縮器２３内でＲ１２の凝縮熱により加熱された
熱媒体は、管路３６を通りサフリンク２９の下部の熱媒
体入口３６より流束拡散器３７を通りサブタンク２９内
へ入る。この時の熱媒体循環量では凝縮器２３での加熱
量で給湯利用可能温度まで上昇させるには至らないので
この循環をくり返しながらサラリンク２９内の熱媒体は
温度センサ（ＴＳ）３Ｂで高温を検知するまで加熱され
る。（第２図の制御フローチャート図参照）（ＴＳ）３
ｓが高温を検知すると、コントローラ３９により開閉弁
３１が閉じられ、ポンプ３４の吐出圧がサブタンク２９
へかかる。ポンプ３４の吸入側であるメインタンク２８
の内圧よシサプタンク２９の内圧が大きくなり逆止弁４
ｏからメインタンク２８の上部へ高温の熱媒体が流入す
る。サブタンク２９内へはメインタンク２８の下部の流
出口４１より低温の熱媒体がポンプ３４により凝縮器２
３を通りわずかに加熱されながらサブタンク２９内の流
束拡散器３了を通り流入する。流束拡散器３７０作用は
、サブタンク２９内の高温となった熱媒体をメインタン
ク２８へ流出させる時、低温の熱媒体の流束をサブタン
ク２９の全断面へ拡散させ、高温と低温の熱媒体の混合
を防ぐ働きがある。これによりサブタンク２９で加熱さ
れた熱媒体は有効にメインタンク２８へ流入させること
ができる。

この動作を繰り返しながらメインタンク２８内の熱媒体
を間欠的に加熱して行く。温度センサ（ＴＭ　）４２が
熱媒体の沸き上がりを検知したならコントローラ３９が
圧縮機を停止させ同時に開閉弁３１も閉じる。しかしサ
ラリンク２９内へ高温の熱媒体が残溜している場合が多
いので、、（ＴＳ）３８が低温を検知するまでポンプ３
４の運転は続行される。

従ってサブタ／り２９内の高温熱媒体はメインタンク２
８へ流入しくＴｓ　）３　Ｂが低温を検知するとすべて
が停止する。

（ＴＭ　）４２の取付位置はサブタンク２９の容量（斜
線部）とほぼ等しいメインタンク２８の下部容量（斜線
部）の位置としており、（Ｔに）４２が沸き上がりを検
知後、サブタ／り２９の容量をメインタンク２８で吸収
できるようにしている。

４３は給湯栓であり高温の熱媒体が利用でき低温の熱媒
体は市水口４４から流入する。

第２図は今まで説明した制御のフローチャート図である
。（ＴＳ）３８の高温側設定温度は６６°Ｃで低温側は
５５°Ｃとしている。（ＴＭ）４２の沸き上がり設定温
度は６０°Ｃとしている。

以上説明でわかるように、サブタンク２９内の下部に流
束拡散器３７を設け、サブタンク２９内での高温熱媒体
を低温熱媒体と混合させず、有効にメインタンク２８内
へ流入させることができ、しかも運転終了時におけるサ
ブタンク２９内の高温熱媒体の残溜もなく効率的にメイ
ンタンク２８の加熱が可能となる。また一度メインタン
ク２８内の熱媒体を使用温度が低下した後でもサブタン
ク２９を一度加熱することにより比較的短時間の内に高
温の熱媒体をメインタンク２８の上部へ溜めることが可
能となり使い勝手が良くなる。４６は、圧縮機２１を中
心としたヒートポンプ装置である。

まだサブタンクはメインタンクの外部に設けても同一の
効果が得られることは言うまでもない。

発明の効果 本発明は、メインタンク内にサブタンクを設け、間欠的
にサブタンク内の水を沸き上げ、メインタンクへ有効に
移し替えることによりムダのない高性能な運転が行なえ
るというすぐれた効果がある。

さらには、高温の湯が短時間で得られるというすぐれた
効果もある。（サブタンク容量分）

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のヒートポンプ給湯機の構成
図、第２図は同ヒートポンプ給湯機の制御フローチャー
ト図、第３図は従来例のヒートポンプ給湯機の構成図で
ある。 ２１・・・・圧縮機、２３・・・・凝縮器、２８・・・
・メインタンク、２９・・・・・・サブタンク、３１・
・・・・開閉弁、３４・・・・・ポンプ、３７・・・・
・・流束拡散器、３８・・・・・・温度センサ（ＴＳ）
、４０・・・・・逆止弁、４２・・・９０．＠度センサ
（ＴＭ　）。 伏ツＶ、α銘刺壮中尾敏男ｆわ１１名 ｔ　　１ｉｉｌｔｉｉｉｉ ＼亡がぬ□＋−寸Ｆ−００Ｃ３Ｎ −〜ＮＮす）））ζ聾 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮機、蒸発器、凝縮器を備えたヒートポンプ装
   置とメインタンクとを構成要素とし、前記メインタンク
   と一体もしくは別個にサブタンクを設け、前記サブタン
   ク下部内へ熱媒体の流束拡散器を設け、前記メインタン
   ク下部と前記凝縮器との間をポンプを介して管路で接続
   し、前記凝縮器と前記流束拡散器とを管路で接続し、前
   記サブタンク上部の隔壁に逆止弁を設け、前記サブタン
   ク上部から前記メインタンクと前記ポンプとの間を開閉
   弁を介して管路で接続し、前記逆止弁を介して前記メイ
   ンタンクの上部を連通させ、サブタンク内に温度センサ
   （Ｔ＿Ｓ）を設け前記開閉弁を制御し、メインタンク内
   に温度センサ（Ｔ＿Ｍ）を設け、前記温度センサ（Ｔ＿
   Ｓ）と前記温度センサ（Ｔ＿Ｍ）とにより前記圧縮機を
   制御することを特徴とするヒートポンプ給湯機。
2. （２）メインタンク内の温度センサ（Ｔ＿Ｍ）の取付位
   置はメインタンク下部からサブタンクの容量とほぼ等し
   い容量に対応する高さとした特許請求の範囲第１項記載
   のヒートポンプ給湯機。
3. （３）逆止弁は、サブタンク側からメインタンク側への
   み流れることのできる逆止効果があり、サブタンクの内
   圧とメインタンクの内圧との差圧により開閉されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   ヒートポンプ給湯機。