(57)【要約】【課題】熱エネルギー利用の効率が高い温水暖房機を提供すること。【解決手段】電気式熱源機７と、前記電気式熱源機７を構成する放熱器と、前記放熱器から温水を供給する往き管１０と、前記放熱器２へ前記温水を戻す戻り管１１とを備え、前記往き管１０と前記戻り管１１との間に、高負荷暖房８と低負荷暖房９とを接続したことを特徴とするヒートポンプ温水暖房機で、これによって、燃焼式熱源機を使用しないため、家庭や商業施設等での二酸化炭素排出量を少なくでき、地球温暖化防止に寄与できる。更に、放熱を積極的に利用したバイパス管をなくすことで排熱ロスが減り、熱エネルギーの利用効率が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気式熱源機と、前記電気式熱源機を構成する放熱器と、前記放熱器から温水を供給する往き管と、前記放熱器へ前記温水を戻す戻り管とを備え、前記往き管と前記戻り管との間に、高負荷暖房と低負荷暖房とを接続したことを特徴とするヒートポンプ温水暖房機。
【請求項２】
電気式熱源機と、前記電気式熱源機と接続した貯湯タンクと、前記貯湯タンクから温水を供給する往き管と、前記貯湯タンクへ前記温水を戻す戻り管とを備え、前記往き管と前記戻り管との間に、高負荷暖房と低負荷暖房とを接続したことを特徴とするヒートポンプ温水暖房機。
【請求項３】
往き管と戻り管とを接続する分岐管を設け、前記分岐管に低負荷暖房を接続した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温水暖房機。
【請求項４】
分岐管上に流量調整機構を設け、前記流量調整機構の下流側に低負荷暖房を接続したことを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプ温水暖房機。
【請求項５】
温水の高負荷暖房と低負荷暖房との混合前または混合後に、循環手段を配設したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒートポンプ温水暖房機。
【請求項６】
電気式熱源機の冷媒として、代替フロン系もしくは自然冷媒系を用いたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒートポンプ温水暖房機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源機で加熱された温水を負荷に供給するヒートポンプ温水暖房機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の温水暖房機としては、図５に示されるような熱源機に燃焼機器を用いたシステムが一般的で、それは、燃焼式熱源機９０と、それに温水供給用の往き管９１、温水の戻り管９２が接続されており、往き管９１と戻り管９２の間は、バイパス管９３、浴室暖房等の高温負荷９４および床暖房等の低温負荷９５が接続され構成となっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２２１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の温水暖房機の構成では、熱源機にガスや灯油他を燃料とする燃焼機器を用いているので、地球温暖化防止が推進されている中、家庭や商業施設等での二酸化炭素の排出量が多くなってしまう。
【０００４】
また、往き管９１と戻り管９２を短絡するバイパス管９３が設けられているが、多くの場合、バイパス管９３は往き管９１と戻り管９２の管径よりも小さく、バイパス管９３の温水の圧力損失や放熱を積極的に利用して、温水流量や熱量の調整を行っており、熱エネルギーの有効利用の点では、排熱ロスが発生しているという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、熱エネルギー利用の効率が高い温水暖房機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、電気式熱源機と、前記電気式熱源機を構成する放熱器と、前記放熱器から温水を供給する往き管と、前記放熱器へ前記温水を戻す戻り管とを備え、前記往き管と前記戻り管との間に、高負荷暖房と低負荷暖房とを接続したことを特徴とするヒートポンプ温水暖房機で、これによって、燃焼式熱源機を使用しないため、家庭や商業施設等での二酸化炭素排出量を少なくでき、地球温暖化防止に寄与できる。更に、放熱を積極的に利用したバイパス管をなくすことで排熱ロスが減り、熱エネルギーの利用効率が向上する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、地球温暖化防止と熱エネルギーの利用効率に優れたヒートポンプ温水暖房機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、電気式熱源機と、前記電気式熱源機を構成する放熱器と、前記放熱器から温水を供給する往き管と、前記放熱器へ前記温水を戻す戻り管とを備え、前記往き管と前記戻り管との間に、高負荷暖房と低負荷暖房とを接続したことを特徴とするヒートポンプ温水暖房機で、これによって、燃焼式熱源機を使用しないため、家庭や商業施設等での二酸化炭素排出量を少なくでき、地球温暖化防止に寄与できる。更に、放熱を積極的に利用したバイパス管をなくすことで排熱ロスが減り、熱エネルギーの利用効率が向上する。
【０００９】
第２の発明は、電気式熱源機と、前記電気式熱源機と接続した貯湯タンクと、前記貯湯タンクから温水を供給する往き管と、前記貯湯タンクへ前記温水を戻す戻り管とを備え、前記往き管と前記戻り管との間に、高負荷暖房と低負荷暖房とを接続したことを特徴とするヒートポンプ温水暖房機で、これによって、燃焼式熱源機を使用しないため、家庭や商業施設等での二酸化炭素排出量を少なくでき、地球温暖化防止に寄与できる。更に、放熱を積極的に利用したバイパス管をなくすことで排熱ロスが減り、熱エネルギーの利用効率が向上する。
【００１０】
第３の発明は、特に、第１または２の発明のヒートポンプ温水暖房機の往き管と戻り管とを接続する分岐管を設け、前記分岐管に低負荷暖房を接続したことを特徴とするもので、放熱を積極的に利用した熱量の調整がなくなり、熱エネルギーの利用効率が向上する。
【００１１】
第４の発明は、特に、第３の発明のヒートポンプ温水暖房機の分岐管上に流量調整機構を設け、前記流量調整機構の下流側に低負荷暖房を接続したことを特徴とするもので、熱負荷に応じた温水を効率よく分配できる。
【００１２】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれかの発明のヒートポンプ温水暖房機の温水の高負荷暖房と低負荷暖房との混合前または混合後に、循環手段を配設したことを特徴とするもので、循環手段を高負荷暖房用と低負荷暖房熱用と兼用でき、低コスト化に寄与できる。
【００１３】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれかの発明のヒートポンプ温水暖房機の熱源機の冷媒として、代替フロン系もしくは自然冷媒系（二酸化炭素、炭化水素）を用いることで、地球温暖化防止の環境保全に寄与できる。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ温水暖房機の構成図である。
【００１６】
図１において、本実施の形態におけるヒートポンプ温水暖房機は、電気式熱源機７と貯湯タンク６とを接続し、前記貯湯タンク６に往き管１０と戻り管１１とを設け、前記往き管１０と戻り管１１との間には、高負荷暖房８と低負荷暖房９とを接続している。
【００１７】
また、往き管１０と戻り管１１には、それぞれ流量調整ができる流量調整機構である流量調整弁Ａ２０と流量調整弁Ｄ２３を設けている。また、往き管１０と戻り管１１との間には分岐管Ａ４０、分岐管Ｂ４１を接続し、それぞれ同様に流量調整ができる流量調整機構である流量調整弁Ｃ２２、流量調整弁Ｂ２１を設けている。すなわち、往き管１０と戻り管１１との間は、負荷を短絡するバイパス管を有していない構成となっている。
【００１８】
また、戻り管１１の温水の高負荷暖房と低負荷暖房との混合後に温水の循環手段であるポンプ３０を配設している。但し、このポンプ３０は、温水の高負荷暖房と低負荷暖房との混合前に配設しても良い。
【００１９】
以上のように構成されたヒートポンプ温水暖房機について、以下その動作、作用を説明する。
【００２０】
まず、図２に示すように、圧縮機１、給湯用熱交換器としての放熱器２、減圧器３、および外気を熱源とする蒸発器４からなるヒートポンプサイクルＡと、給水ポンプ５、放熱
器２、および貯湯タンク６からなる給湯サイクルＢとを備えている。なお、前記ヒートポンプサイクルＡと、給湯サイクルＢの給水ポンプ５とが、電気式熱源機７内に配設されている。
【００２１】
なお、ヒートポンプサイクルＡは、冷媒として代替フロン系もしくは自然冷媒系、例えば炭酸ガス（二酸化炭素）を用い、炭酸ガス（二酸化炭素）を用いた場合には、圧縮機１では臨界圧力を越える圧力まで冷媒を圧縮して運転する。
【００２２】
圧縮機１から吐出された冷媒は、放熱器２において給水ポンプ５から貯湯タンク６内の水を加熱し、加熱されたお湯は、再び貯湯タンク６に貯められる。
【００２３】
高負荷暖房８が要求されると、高負荷暖房８側のみへ流れるように、流量調整弁Ａ２０は開、流量調整弁Ｃ２２は閉とし、また、戻り管１１側のみへ流れるように、流量調整弁Ｂ２１は閉、流量調整弁Ｄ２３は開とする。
【００２４】
その結果、貯湯タンク６→往き管１０→流量調整弁Ａ２０→高負荷暖房８→ポンプ３０→流量調整弁Ｄ２３→戻り管１１→貯湯タンク６の順に回路中を温水が流れ、熱負荷にて放熱する。このとき、高負荷暖房８の変動に対しては、ポンプ３０に作用する直流電圧や位相制御等によるポンプ３０による水循環量の変更により配管内を流れる水流量が調整され、バイパス弁を用いる場合より排熱ロスが少なくなり、省エネで熱負荷を賄うことができる。
【００２５】
一方、低負荷暖房９が要求されると、低負荷暖房９側のみへ流れるように、流量調整弁Ａ２０は閉、流量調整弁Ｃ２２は開とし、また、戻り管１１側のみへ流れるように、流量調整弁Ｂ２１は閉、流量調整弁Ｄ２３は開とする。ポンプ３０による水循環量の変更により、高負荷暖房時よりも少ない水流量で、貯湯タンク６→往き管１０→流量調整弁Ｃ２２→分岐管Ａ４０→低負荷暖房９→ポンプ３０→流量調整弁Ｄ２３→戻り管１１→貯湯タンク６の回路に温水が流れ、熱負荷を賄う。
【００２６】
低負荷暖房９が要求された場合の別の回路として、上記各流量調整弁の開閉状態に対して流量調整弁Ｄ２３の開度を全開よりも開度を小さく調整し、流量調整弁Ｂ２１も開とすると、戻り管１１側と分岐管Ｂ４１側へと温水は流れ、温水が戻る際、ポンプ３０→戻り管１１→貯湯タンク６において、流量調整弁Ｂ２１も開のため、一部の温水が分岐管Ｂ４１側へ流れ、分岐管Ａ４０の温水と合流し、流量調整弁Ｂ２１が閉の状態に対し、低温の熱を低負荷暖房９に供給することができる。
【００２７】
高負荷暖房８と低負荷暖房９が同時に要求されると、流量調整弁Ａ２０を開、流量調整弁Ｃ２２を開、流量調整弁Ｂ２１の開閉および流量調整弁Ｄ２３の開度調整、さらには前記各流量調整弁の開度の変更による水流量の調整、また、ポンプ３０に作用する直流電圧や位相制御等によるポンプ３０による水循環量の変更の最適制御により、各々の負荷が満たされるように動作する。
【００２８】
ヒートポンプ温水暖房機を上記のように利用することで、燃焼式熱源を使わず、バイパス弁も不要となるので、温水生成時の二酸化炭素排出量が少なくなるとともに、バイパス弁での排熱ロスもなくなるので、熱エネルギーの利用効率が高まり、省エネで温水を作ることができる。
【００２９】
また、図３は、往き管１０と戻り管１１の間の分岐管Ａ４０、分岐管Ｂ４１間に流量調整機構である混合弁Ｃ６０を設けている。また、高負荷暖房８の下流側に流量調整弁Ｅ６１、低負荷暖房９の下流側に流量調整弁Ｆ６２とそれぞれ流量調整ができる流量調整機構
を設けたものである。
【００３０】
以上のように構成されたヒートポンプ温水暖房機について、以下その動作、作用を説明する。
【００３１】
まず、電気式熱源機７にて温水を作り、貯湯タンク６に温水を貯める。高負荷暖房８が要求されると、流量調整弁Ｅ６１は開、流量調整弁Ｆ６２は閉状態として、ポンプ３０の水循環量の最適な制御により、負荷が賄えるように動作する。
【００３２】
また、低負荷暖房９が要求されると、流量調整弁Ｅ６１は閉、流量調整弁Ｆ６２は開状態、混合弁Ｃ６０の開度を分岐管Ａ４０側からのみに調整し、ポンプ３０の水循環量の最適な制御により、負荷が賄えるように動作する。
【００３３】
さらに、低負荷暖房９が要求された場合、上記別回路として、混合弁Ｃ６０の開度を分岐管Ａ４０側および分岐管Ｂ４１側に調整し、分岐管Ａ４０側と分岐管Ｂ４１側との温水の合流させることで、混合弁Ｃ６０の開度を分岐管Ａ４０側からのみの状態に対し、低温の熱を低負荷暖房９に供給することができる。
【００３４】
高負荷暖房８と低負荷暖房９が同時に要求されると、流量調整弁Ｅ６１および流量調整弁Ｆ６２の開閉状態や開度の変更による水流量の調整、混合弁Ｃ６０の開度の調整、さらには、ポンプ３０に作用する直流電圧や位相制御等によるポンプ３０による水循環量の変更の最適制御により、各々の負荷が満たされるように動作する。
【００３５】
また、図４においては、貯湯タンク６に給湯回路１３を設けている。以上のように構成されたヒートポンプ温水暖房機について、以下その動作、作用を説明する。
【００３６】
まず、電気式熱源機７にて温水を作り、貯湯タンク６に温水を貯める。特に最近では環境意識の高まりや光熱費のランニングコスト低減のニーズから、オール電化住宅が注目されており、その際は給湯負荷が必要となってくるので、貯湯タンク６に給湯回路１３が設けられている。
【００３７】
高負荷暖房８や低負荷暖房９や給湯負荷が要求されると、貯湯タンク６の温水を利用して、所望の熱負荷を賄うことができるものである。
【００３８】
なお、図１、図３、図４においては、貯湯タンク６に往き管１０と戻り管１１とを設けているが、給水ポンプ５、貯湯タンク６を配設せずに、往き管１０と戻り管１１とを直接放熱器２に接続しても良い。
【００３９】
また、本実施の形態における高負荷暖房８や低負荷暖房９は、床暖房、輻射暖房等、温水による暖房機器で負荷とは一般に暖房能力を示すものである。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように、本発明にかかるヒートポンプ温水暖房機は、燃焼式熱源を使わず、バイパス弁も不要となるので、温水生成時の二酸化炭素排出量が少なくなり地球環境保全に寄与するとともに、バイパス弁での排熱ロスもなくなるので、熱エネルギーの利用効率が高まり、省エネで温水を作ることができ、家庭用・業務用の空調機器や給湯機等の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ温水暖房機の構成図
【図２】同ヒートポンプサイクルの構成図
【図３】同他のヒートポンプ温水暖房機の構成図
【図４】同他のヒートポンプ温水暖房機の構成図
【図５】従来の温水暖房機の構成図
【符号の説明】
【００４２】
６  貯湯タンク
７  電気式熱源機
８  高負荷暖房
９  低負荷暖房
１０  往き管
１１  戻り管
１３  給湯回路
２０  流量調整弁Ａ
２１  流量調整弁Ｂ
２２  流量調整弁Ｃ
２３  流量調整弁Ｄ
３０  ポンプ（循環手段）
４０  分岐管Ａ
４１  分岐管Ｂ
６０  混合弁
６１  流量調整弁Ｅ
６２  流量調整弁Ｆ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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