【手続補正書】
【提出日】平成16年10月7日(2004.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  ヒートポンプ給湯機
【特許請求の範囲】
【請求項１】  圧縮機を備えたヒートポンプ熱源と、前記ヒートポンプ熱源で加熱された温水を上部から貯湯する貯湯槽と、前記貯湯槽の湯と浴槽水を熱交換する風呂追焚き運転Ａと、前記貯湯槽上部の湯を浴槽へ出湯する風呂追焚き運転Ｂと、前記風呂追焚き運転Ａと前記風呂追焚き運転Ｂを選択する制御手段と、前記貯湯槽の温水温度を検出する湯温検出手段を備え、前記制御手段は、浴槽水の追焚き運転の指令を検出しかつ前記湯温検出手段の検出信号が設定温度より高温時に風呂追焚き運転Ａを行ない、浴槽水の追焚き運転の指令を検出しかつ前記湯温検出手段の検出信号が設定温度以下の時に風呂追焚き運転Ｂを行なうヒートポンプ給湯機。
【請求項２】  湯温検出手段より貯湯槽下部の湯温を検出する残湯温度検出手段と、浴槽水の追焚き運転の指令を検出した時、前記残湯温度検出手段の検出信号が設定温度より高い場合に風呂追焚き運転Ｂを優先する優先制御手段を備えた請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項３】  時刻を計測するクロックと、浴槽水の追焚き運転の指令を検出した時、前記クロックの信号が深夜時刻帯の開始時刻に近い信号の場合に風呂追焚き運転Ｂを行なう制御手段を備えた請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項４】  浴槽水と貯湯槽の湯を熱交換して浴槽に戻る下流回路に前記貯湯槽の上部の湯を出湯するようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項５】  ヒートポンプ熱源に封入する冷媒を二酸化炭素とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は風呂追焚き機能を備えるヒートポンプ給湯機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の給湯装置としては、例えば、特開平１１−８３１５６号公報に示すものがあった。図６は前記公報に記載された従来の風呂追焚き機能を備えた給湯装置を示すものである。図６において、１は貯湯槽、２は沸上げヒータ、３は急速沸上げヒータ、４、５は温度検出手段、６は電磁開閉弁、７は給湯管、８は浴槽、９は循環ポンプ、１０は熱交換手段であり、貯湯槽１の上部の湯と浴槽８の水を熱交換して風呂追焚きするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、風呂追焚き運転時に貯湯槽１の上部の湯が温度低下するためヒータを通電して昇温する。そのため、電気料金の高い昼間電力を利用して昇温するため運転費が高くなる恐れがある。そして、省エネルギー化をはかるため、ヒートポンプで昇温することも考えられる。しかし、温度低下した貯湯槽の湯温は凡そ５０〜６０℃（浴槽水を追焚きできる温度）であるため、この中間温度の水をヒートポンプで昇温する時の運転効率は非常に悪い。図７に示す如く、水温が上昇するとヒートポンプの運転効率ＣＯＰは非常に悪化する。特に、二酸化炭素を冷媒としたヒートポンプ熱源は顕著に低下する。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、貯湯槽の湯を利用して浴槽水を高能力追焚きするとともに貯湯槽に中間温度の湯量を少なくして高効率にヒートポンプ貯湯運転をおこなうものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ給湯機は、圧縮機を備えたヒートポンプ熱源と、ヒートポンプ熱源で加熱された温水を上部から貯湯する貯湯槽と、貯湯槽の湯と浴槽水を熱交換する風呂追焚き運転Ａと、貯湯槽上部の湯を浴槽へ出湯する風呂追焚き運転Ｂと、風呂追焚き運転Ａと前記風呂追焚き運転Ｂを選択する制御手段と、貯湯槽の温水温度を検出する湯温検出手段を備え、制御手段は、浴槽水の追焚き運転の指令を検出しかつ湯温検出手段の検出信号が設定温度より高温時に風呂追焚き運転Ａを行ない、浴槽水の追焚き運転の指令を検出しかつ湯温検出手段の検出信号が設定温度以下の時に風呂追焚き運転Ｂを行なうものである。
【０００６】
これによって、貯湯槽の湯温が予め設定された設定温度より高い場合には貯湯槽の湯と浴槽水を熱交換して高能力で浴槽水を追焚きする。そして、設定温度より低い中間温度の場合には、貯湯槽上部の湯を浴槽へ出湯して追焚きする。そのため、貯湯槽に中間温度の湯が多量に残らないため、ヒートポンプ熱源で貯湯槽満杯に湯を沸上げる運転効率が著しく高い。また、ＣＯ２排出量も非常に低減する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、圧縮機を備えたヒートポンプ熱源と、ヒートポンプ熱源で加熱された温水を上部から貯湯する貯湯槽と、貯湯槽の温水温度を検出する湯温検出手段と、貯湯槽の湯と浴槽水を熱交換する風呂追焚き運転Ａと、貯湯槽上部の湯を浴槽へ出湯する風呂追焚き運転Ｂと、風呂追焚き運転Ａと前記風呂追焚き運転Ｂを選択する制御手段と、前記貯湯槽の温水温度を検出する湯温検出手段を備え、前記制御手段は、浴槽水の追焚き運転の指令を検出しかつ前記湯温検出手段の検出信号が設定温度より高温時に風呂追焚き運転Ａを行ない、浴槽水の追焚き運転の指令を検出しかつ前記湯温検出手段の検出信号が設定温度以下の時に風呂追焚き運転Ｂを行なうことにより、高能力で浴槽水を加熱するとともに貯湯槽に中間温度の湯が多量に残らないようにしてヒートポンプ貯湯運転の高効率化をはかる。
【０００８】
また、貯湯槽の湯温が設定温度より高い時、先ず浴槽水と熱交換して浴槽水を高能力で追焚きするとともに貯湯槽の湯が設定温度の中間温度に下がった時、その湯を浴槽へ出湯して風呂追焚きするため、貯湯槽に中間温度の湯が多量に残らない。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、湯温検出手段より貯湯槽下部の湯温を検出する残湯温度検出手段と、浴槽水の追焚き運転の指令を検出した時、残湯温度検出手段の検出信号が設定温度より高い場合に風呂追焚き運転Ｂを優先する優先制御手段を備え、１日の給湯使用量が少ない場合、あるいは前日の低温となった浴槽水を再度沸上げる場合など、浴槽水の追焚き運転時に貯湯槽に多量の高温湯がある場合、先ず浴槽へ出湯して湯量を適量にする。そして、風呂追焚き運転Ａおよび風呂追焚き運転Ｂをしながら、貯湯槽に中間温度の湯が多量に残らないようにする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、時刻を計測するクロックと、浴槽水の追焚き運転の指令を検出した時、クロックの信号が深夜時刻帯の開始時刻に近い信号の場合に風呂追焚き運転Ｂを行なう制御手段を備え、深夜時刻帯開始時（深夜１１時）にヒートポンプ貯湯運転がスタートする時、貯湯槽に中間温度の湯が多量に残らないようにする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、浴槽水と貯湯槽の湯を熱交換して浴槽に戻る下流回路に貯湯槽上部の湯を出湯するようにしたものであり、風呂追焚き運転Ａと風呂追焚き運転Ｂを同時運転して急速に風呂追焚きするとともに貯湯槽に中間温度の湯が多量に残らないようにする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、ヒートポンプ熱源に封入する冷媒を二酸化炭素とするものであり、ヒートポンプ貯湯運転時に高温湯を高効率貯湯し、浴槽水を高能力追焚きするとともに地球環境保全を実現する。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、従来例および各実施例において、同じ構成、同じ動作をするものについては同一符号を付し、一部説明を省略する。
【００１４】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１におけるヒートポンプ給湯機の構成図を示すものであり、図２は、制御フローチャートを表わす。
【００１５】
図１において、１１は圧縮機、１２は放熱器、１３は減圧装置、１４は空気熱交換器であり、大気熱を吸熱する。１５はヒートポンプ熱源であり、圧縮機１１、放熱器１２、減圧装置１３、空気熱交換器１４でヒートポンプサイクルを構成して、高圧側の冷媒圧力が臨界圧力以上となる二酸化炭素を冷媒とする。１６は循環ポンプ、１７は給湯熱交換器であり、放熱器１２と熱交換関係を有して、放熱器１２に流入する冷媒と給湯熱交換器１７から流出する水を対向流で熱交換する。そして、貯湯槽１の下部から循環ポンプ１６、給湯熱交換器１７、貯湯槽１の上部を順次接続する給湯回路を構成する。１８は温度検出手段であり、ヒートポンプ熱源１５で加熱する湯温を検出するため給湯熱交換器１７の出口に設けられている。１９は湯水制御手段であり、給湯熱交換器１７の出口湯水が所定温度となるように循環ポンプ１６の回転数を制御して給湯回路の循環流量を制御する。２０は湯温検出手段であり、貯湯槽１の温水温度を検出する。
【００１６】
そして、浴槽８の水を追焚き加熱する湯量相当の位置に設ける。２１は風呂熱交換器であり、浴槽８の水と貯湯槽１の湯を熱交換する。２２は風呂ポンプであり、浴槽８の水を風呂熱交換器２１へ循環する。２３は風呂追焚き運転Ａであり、浴槽８の水を風呂ポンプ２２を介して風呂熱交換器２１へ流して追焚き運転する。２４は風呂追焚き運転Ｂであり、貯湯槽１上部の湯を給湯管７、電磁開閉弁６を介して浴槽へ出湯する。２５は制御手段であり、浴槽水の追焚き運転の指令２６を検出した時、湯温検出手段２０の信号に基づき風呂追焚き運転Ａ２３か前記風呂追焚き運転Ｂ２４かを選択する。
【００１７】
以上のように構成されたヒートポンプ給湯機について、以下その動作、作用を説明する。図１において、ヒートポンプ熱源で大気熱を利用して給湯運転する場合について説明する。圧縮機１１から吐出する臨界圧力以上の高温高圧の冷媒が放熱器１２に流入し、ここで貯湯槽１から送られてきた水と給湯熱交換器１７を介して熱交換する。そして、放熱器１２に流入する高温冷媒と給湯熱交換器１７から流出する水を対向流にして熱交換し、放熱器１２に流入する高温冷媒で所定の高温湯に加熱して給湯熱交換器１７から貯湯槽１の上部へもどす。一方、放熱器１２に流入した高温冷媒は放熱作用によって、温度を下げて放熱器１２から流出して減圧装置１３に流入し、減圧されて空気熱交換器１４に流入する。そして、大気熱を吸熱して蒸発ガス化して圧縮機１１へ戻る。このサイクルを繰り返しながら高温湯を貯湯槽１上部から貯湯槽１下部まで貯湯する。
【００１８】
次に、浴槽の水を追焚きする運転について説明する。浴槽８の水の追焚き運転の指令を検出した時、湯温検出手段２０の位置する貯湯槽１の湯温が設定温度より高温の場合に風呂ポンプ２２を運転して浴槽１の水を風呂熱交換器２１へ流して貯湯槽１の湯と熱交換し、高温にして浴槽１に戻して追焚きする。一方、熱交換した貯湯槽１の湯温は低下する。この追焚き運転を家族の入浴ごとに繰り返すことによって、貯湯槽１の湯温が中間温度の設定温度まで低下すると、浴槽１の水の追焚き運転の指令を検出した時、貯湯槽１の湯を給湯管７、電磁開閉弁６を介して浴槽８へ注湯して追焚きし、貯湯槽１の中間温度の湯量を少なくする。そして、例えば深夜時間帯にヒートポンプ熱源で大気熱を利用して貯湯槽満杯に高温沸上げの給湯運転を行う。従って、浴槽水の高能力加熱とヒートポンプ熱源で給湯運転する際の高効率化を実現する。
【００１９】
また、浴槽８の水と貯湯槽１の湯を熱交換して浴槽８に戻る下流回路に貯湯槽１上部の湯を出湯するようにして、風呂追焚き運転Ａで昇温した浴槽水と風呂追焚き運転Ｂで貯湯槽１から注湯する高温湯を合流して同時に浴槽８に戻す。従って、高能力で急速風呂追焚きする。そして、風呂追焚き運転Ｂを行うため貯湯槽に中間温度の湯が多量に残らない。よって、ヒートポンプ熱源による給湯運転時の効率が向上する。
【００２０】
また、ヒートポンプ熱源に封入する冷媒を二酸化炭素とすることによって、貯湯槽に高温湯で沸上げることができる。そのため、貯湯槽の湯を利用して浴槽水を追焚きする熱量、能力が増大する。あるいは追焚き後に貯湯槽に残る中間温度の湯量が少ない。よって、ヒートポンプ熱源による給湯運転時の効率が向上する。そして、冷媒として二酸化炭素を利用するため地球環境保全にも貢献する。
【００２１】
（実施例２）
図３は本発明の実施例２のヒートポンプ給湯機の構成図であり、図４は制御フローチャートを表わす。図３において、２７は残湯温度検出手段であり、湯温検出手段１８より貯湯槽１下部に位置して、湯温を検出する。２８は優先制御手段であり、浴槽８水の追焚き運転の指令を検出した時、残湯温度検出手段２７の検出信号が設定温度より高い場合に風呂追焚き運転Ｂを制御手段２５より優先して行う。
【００２２】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。１日の給湯使用量が少ない場合、あるいは前日の低温となった浴槽水を再度沸上げて利用する場合には貯湯槽に多量の残湯がある。特に、前日の低温となった浴槽水を再度沸上げて利用する場合には、貯湯槽１から浴槽８へ出湯しないため多量の残湯がある。これらの場合に風呂追焚き運転Ａを行うと追焚き後に多量の中間温度の湯が貯湯槽１に残るため、ヒートポンプ熱源で給湯運転する際に効率が非常に悪くなる。しかし、本発明では、設定温度より高温の湯が多量にある場合、先ず貯湯槽１の残湯を浴槽８へ注湯して追焚きに利用して貯湯槽の残湯量を少なくする。そして、家族の入浴とともにこの追焚き回数を繰り返すことによって、貯湯槽１の残湯量が少なくなって残湯量が湯温検出手段の位置に達すると、その後、浴槽水の追焚き運転の指令を検出した時、残湯温度を検出して風呂追焚き運転Ａと風呂追焚き運転Ｂを選択して追焚き運転をおこなう。従って、貯湯槽に残った中間温度の湯量が少ないため、ヒートポンプ熱源による給湯運転時の効率が向上する。
【００２３】
（実施例３）
図５は本発明の実施例３のヒートポンプ機の構成図である。図５において、２９はクロック、３０は制御手段であり、浴槽１の水の追焚き運転の指令を検出した時、クロック２９の信号が深夜時刻帯の開始時刻（通常２３時）に近い設定時刻を過ぎている信号を出力している場合に風呂追焚き運転Ｂを行なう。
【００２４】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。深夜時刻帯の開始（通常２３時）に近い設定時刻過ぎに浴槽水の追焚き運転の指令を検出した時、貯湯槽１の湯を給湯管７、電磁開閉弁６を介して浴槽へ注湯して追焚きするため、貯湯槽１の中間温度の湯量が少ない。従って、ヒートポンプ熱源による給湯運転時の効率が向上する。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１〜６記載の発明によれば、貯湯槽の湯を利用して高能力で浴槽水を追焚きするとともに、追焚き後の貯湯槽に残る中間温度の湯量を少なくしてヒートポンプ熱源の給湯運転の高効率化をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施例１のヒートポンプ給湯機の構成図
【図２】
同給湯機の制御フローチャート
【図３】
本発明の実施例２のヒートポンプ給湯機の構成図
【図４】
同給湯機の制御フローチャート
【図５】
本発明の実施例３のヒートポンプ給湯機の構成図
【図６】
従来の給湯装置の構成図
【図７】
同装置の性能特性図
【符号の説明】
１  貯湯槽
６  電磁開閉弁
７  給湯管
８  浴槽
１１圧縮機
１２放熱器
１３減圧装置
１４空気熱交換器
１５ヒートポンプ熱源
１６循環ポンプ
１７給湯熱交換器
１８温度検出手段
１９湯水制御手段
２０湯温検出手段
２１風呂熱交換器
２２風呂ポンプ
２３風呂追焚き運転Ａ
２４風呂追焚き運転Ｂ
２５，３０制御手段
２６追焚き運転指令
２７残湯温度検出手段
２８優先制御手段
２９クロック