【手続補正書】
【提出日】平成16年12月2日(2004.12.2)
【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】  給湯機
【特許請求の範囲】
【請求項１】  圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器とが冷媒流路で接続して構成するヒートポンプと、蓄熱タンクと、この蓄熱タンクの出湯管途中に設けた燃焼バーナーの熱により加熱される熱交換器と、前記蓄熱タンクの下部から循環ポンプを介して前記凝縮器に導かれ前記蓄熱タンクへ戻される循環流路と、前記循環流路から切換弁を介し前記熱交換器の出口側に接続される分岐流路とを備え、前記蓄熱タンク下部の水を前記循環ポンプにより前記分岐流路を介して前記熱交換器へ循環させ、前記熱交換器の残熱を前記蓄熱タンクへ回収する給湯機。
【請求項２】  タンク出湯管の水の流れを検出する流量検知手段と、この流量検知手段により流量が無くなったことを検知し燃焼バーナーの燃焼を停止すると同時に循環流路が分岐流路に接続するように切換弁を切り換え循環ポンプを駆動する制御手段とを備えた請求項１記載の給湯機。
【請求項３】  蓄熱タンクと熱交換器との間のタンク出湯管水温を検知するタンク出湯管水温検知手段と、このタンク出湯管水温検知手段の検知水温が予め設定された所定温度になるように循環水量を調節する制御手段とを備えた請求項２記載の給湯機。
【請求項４】  循環水量の調節は循環ポンプの回転数調節で行う請求項３記載の給湯機。
【請求項５】  熱交換器の温度を検知する熱交換器温度検知手段と、この熱交換器温度検知手段の検出温度が所定温度より低下すれば循環ポンプを停止する制御手段を備えた請求項２記載の給湯機。
【請求項６】  バーナーの温度を検知するバーナー温度検知手段と、このバーナー温度検知手段の検出温度が所定温度より低下すれば循環ポンプを停止する制御手段を備えた請求項２記載の給湯機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はヒートポンプと燃焼とを利用した給湯機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の給湯機は特開昭５９−１９５０４８号公報に示す如きものがある。以下、従来の技術について図面に基づき説明する。図６は従来の給湯機の構成図である。図６において、蓄熱タンク１下部の水は循環ポンプ２を介してヒートポンプ３の凝縮器４と熱交換する熱交換器４aから燃焼給湯機５の熱交換器６を経て蓄熱タンク１上部に戻される。そして、蓄熱タンク１内の水はヒートポンプ３で中間温度まで昇温されたのち、燃焼給湯機５で８０℃の高温まで昇温貯湯される。なお、図６中の７は圧縮機、８は減圧器、９は蒸発器を示し、ヒートポンプ３を構成している。また、１０は燃焼バーナー、１aは蓄熱タンク１内の湯温の湯温検知手段である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記する従来の給湯機では、蓄熱タンク１内の湯温を常時８０℃の高温に保持しているため、放熱損失が大きい。また、出湯に必要な湯量を蓄熱タンク１に確保しておく必要性から蓄熱タンク１容積が大きくなり、設置スペース上の課題がある。
【０００４】
本発明は上記課題を解決するものであり、放熱損失の低減と蓄熱タンクの小型化をはかることを主目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器とが冷媒流路で接続して構成するヒートポンプと、蓄熱タンクと、この蓄熱タンクの出湯管途中に設けた燃焼バーナーの熱により加熱される熱交換器と、前記蓄熱タンクの下部から循環ポンプを介して前記凝縮器に導かれ前記蓄熱タンクへ戻される循環流路と、前記循環流路から切換弁を介し前記熱交換器の出口側に接続される分岐流路とを備え、前記蓄熱タンク下部の水を前記循環ポンプにより前記分岐流路を介して前記熱交換器へ循環させ、前記熱交換器の残熱を前記蓄熱タンクへ回収するようにしたものである。
【０００６】
以上の構成により、蓄熱タンク内の水はヒートポンプの運転で予め設定された所定温度に蓄熱して貯湯される。所定温度は通常ヒートポンプの効率が十分確保され、また、通常出湯温度以上である５０〜５５℃の中間温度であるため、蓄熱タンクの放熱損失が低減される。また、蓄熱タンクの出湯管途中に設けた燃焼バーナーの熱により加熱される熱交換器を備えたことで、蓄熱タンクの湯温が低下した場合、または、高温度の出湯が必要な場合には燃焼による昇温が出来るので、蓄熱タンクを必要最小限の大きさに設定できるため、蓄熱タンクの小型化が図れる。さらに、出湯により蓄熱タンクの湯温が低下したときは、湯温検知手段とヒートポンプ制御手段によりヒートポンプ運転が行われることで、効率の良い運転ができる。さらに、循環流路から切換弁を介して分岐流路を前記熱交換器の出口側に接続したことで、出湯停止で燃焼バーナーの燃焼停止時に切換弁と循環ポンプを作動させて、蓄熱タンク下部の水を分岐流路を通して熱交換器へ循環させ、熱交換器の残熱を取り、蓄熱タンクへ回収できるため、通水停止による熱交換器の温度異常上昇が防止でき、また、熱効率が向上する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
前記課題を解決する給湯機は各請求項に記載した実施形態により実現できる。本発明の請求項１に記載の発明は、圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器とが冷媒流路で接続して構成するヒートポンプと、蓄熱タンクと、この蓄熱タンクの出湯管途中に設けた燃焼バーナーの熱により加熱される熱交換器と、前記蓄熱タンクの下部から循環ポンプを介して前記凝縮器に導かれ前記蓄熱タンクへ戻される循環流路と、前記循環流路から切換弁を介し前記熱交換器の出口側に接続される分岐流路とを備え、前記蓄熱タンク下部の水を前記循環ポンプにより前記分岐流路を介して前記熱交換器へ循環させ、前記熱交換器の残熱を前記蓄熱タンクへ回収する。これにより、蓄熱タンク内の水はヒートポンプの運転で予め設定された所定温度に蓄熱されて貯湯される。所定温度は通常ヒートポンプの効率が十分確保され、また、通常出湯温度以上である５０〜５５℃の中間温度であるため、蓄熱タンクの放熱損失が低減される。また、蓄熱タンクの出湯管途中に設けた燃焼バーナーの熱により加熱される熱交換器を備えたことで、蓄熱タンクの湯温が低下した場合、または、高温度の出湯が必要な場合には燃焼による昇温が出来るので、蓄熱タンクを必要最小限の大きさに設定できるため、蓄熱タンクの小型化が図れる。さらに、循環流路から切換弁を介して分岐流路を前記熱交換器の出口側に接続したことで、出湯停止で燃焼バーナーの燃焼停止時に切換弁と循環ポンプを作動させて、蓄熱タンク下部の水を分岐流路を通して熱交換器へ循環させ、熱交換器の残熱を取り、蓄熱タンクへ回収できるため、通水停止による熱交換器の温度異常上昇が防止でき、また、熱効率が向上する。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１の発明に加えて、タンク出湯管の水の流れを検出する流量検知手段と、この流量検知手段により流量が無くなったことを検知し燃焼バーナーの燃焼を停止すると、同時に循環流路から分岐流路に流れるように切換弁を切り換え循環ポンプを駆動する制御手段とを備えることにより、出湯停止検知と出湯停止後の動作が確実となり、信頼性が向上する。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２の発明に加えて、蓄熱タンクと熱交換器との間のタンク出湯管水温を検知するタンク出湯管水温検知手段と、このタンク出湯管水温検知手段の検知水温が蓄熱タンクの湯温と同等の所定温度になるように循環水量を調節する制御手段を備える構成とすることにより、熱交換器の残熱を蓄熱タンクへ安定した湯温として回収できる。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３の発明に加えて、循環水量の調節は循環ポンプの回転数調節で行う構成とすることにより、循環水量調節のために特別な弁等の部品を追加する必要がない。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、請求項２の発明に加えて、熱交換器の温度を検知する熱交換器温度検知手段と、この熱交換器温度検知手段の検出温度が所定温度より低下したら循環ポンプの停止を行う制御手段を備える構成とすることにより、熱交換器の冷やしすぎを防止し、次の出湯時の湯温立ち上げを早くできる。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明は、請求項２の発明に加えて、バーナーの温度を検知するバーナー温度検知手段と、このバーナー温度検知手段の検出温度が所定温度より低下したら循環ポンプの停止を行う制御手段を備える構成とすることにより、バーナーの冷やしすぎを防止し、次の出湯時の湯温立ち上げを早くできる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。なお、各実施例において、同じ構成、同じ動作をする部分については同一符号を付し、重複説明を避ける。
【００１４】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１における給湯機の構成図である。
【００１５】
図１において、ヒートポンプ１１は圧縮機１２、凝縮器１３、減圧器１４、蒸発器１５を冷媒流路で接続して構成する。１６は蓄熱タンクで、この蓄熱タンク１６の湯温を検出する湯温検知手段１７を有する。蓄熱タンク１６の下部からの水が、循環ポンプ１８によって凝縮器１３に導かれ、凝縮器１３の熱で加熱昇温されて蓄熱タンク１６へ戻される循環流路１９を構成する。蓄熱タンク１６の下部には、水道水などが給水される管路２０が、上部には、タンク出湯管２１が設けられ、このタンク出湯管２１の端末カラン２２までの途中に、燃焼給湯機２３を構成する燃焼バーナー２４の熱により加熱される熱交換器２５が配置される。２６は分岐流路で循環流路１９と熱交換機器２５の出口側とを接続する。２７は切換弁で循環流路１９の流れを蓄熱タンク１６か分岐流路２６かへ選択切換する。
【００１６】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。まず、電源（図示せず）を入れると、切換弁２７は循環流路１９の流れを蓄熱タンク１６側へ設定されており、ヒートポンプ１１と循環ポンプ１８の運転を開始し、蓄熱タンク１６内の水を所定温度（５０〜５５℃）まで沸き上げる。通常出湯時は蓄熱タンク１６内の湯温が５０〜５５℃であるために、燃焼バーナー２４は点火せず、蓄熱タンク１６の湯温が低下した場合、または、高温度の出湯が必要な場合に燃焼による昇温が行われる。よって、通常出湯温度以上である５０〜５５℃の中間温度であるため、蓄熱タンク１６の放熱損失が低減される。
【００１７】
また、蓄熱タンク１６と出湯する端末カラン２２との間のタンク出湯管２１途中に設けた燃焼バーナー２４の熱により加熱される熱交換器２５を備えたことで、蓄熱タンク１６の湯温が低下した場合、または、高温度の出湯が必要な場合には燃焼による昇温が出来るので、蓄熱タンク１６を必要最小限の大きさに設定できるため、蓄熱タンク１６の小型化が図れる。
【００１８】
さらに、循環流路１９から切換弁２７を介して分岐流路２６を熱交換器２５の出口側に接続したことで、出湯停止で燃焼バーナー２４の燃焼停止時に切換弁２７を循環流路１９の流れが分岐流路２６へ切換えて循環ポンプ１８を作動させることにより、蓄熱タンク１６下部の水が分岐流路２６を通して熱交換器２５へ循環され、熱交換器２６の残熱を取り、蓄熱タンク１６へ回収させることができる。このように、通水停止による熱交換器２５の温度異常上昇が防止でき、また、熱効率が向上する。図１において、切換弁２７を凝縮器１３の下流側に配置しているが、凝縮器１３の上流側（循環ポンプ１８と凝縮器１３の間）に配置しても同じ作用、効果が得られることは明らかである。
【００１９】
（実施例２）
図２は本発明の実施例２における給湯機の構成図である。図２において、２８はタンク出湯管２１の水の流れを検出する流量検知手段、２９は制御手段で流量検出部３０，流量比各部３１，バーナー運転手段３２，循環ポンプ運転手段３３、切換弁切換手段３４で構成されている。
【００２０】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。
【００２１】
出湯の終了で、端末カラン２２を閉じると、タンク出湯管２１内の水の流れが無くなる。すると、制御手段２９の流量検出部３０で流量検知手段２８より発信された信号を読み取り、流量比較部３１で流量が無くなったことを判定し、その時点で燃焼バーナー２４が運転されていたら、バーナー運転手段３２により燃焼バーナー２４の運転を停止し、同時に、切換弁切換手段３４により切換弁２７を循環流路１９が分岐流路２６に接続するように切り換え、循環ポンプ運転手段３３により循環ポンプ１８を駆動する。
【００２２】
上記動作を行う制御手段２９を備えたことで、出湯停止検知と出湯停止後の動作が確実となり、信頼性が向上する。なお、出湯の終了時点で燃焼バーナー２４が運転されていない場合は、上記動作はおこなわれない。図２において、流量検知手段２８を蓄熱タンク１６と熱交換器２５の間に設置しているが、熱交換器２５と端末カラン２２の間に設置しても同じ作用、効果が得られることは明らかである。
【００２３】
（実施例３）
図３は本発明の実施例３における給湯機の構成図である。図３において、図２と異なる点は、蓄熱タンク１７と熱交換器２５との間のタンク出湯管２１の水温を検知するタンク出湯管水温検知手段３５を設け、制御手段２９内にタンク出湯管水温検出部３６、タンク出湯管水温比較部３７を有する点である。
【００２４】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。
【００２５】
出湯の終了で、端末カラン２２を閉じると、タンク出湯管２１内の水の流れが無くなる。すると、制御手段２９の流量検出部３０で流量検知手段２８より発信された信号を読み取り、流量比較部３１で流量が無くなったことを判定し、その時点で燃焼バーナー２４が運転されていたら、バーナー運転手段３２により燃焼バーナー２４の運転を停止し、同時に、切換弁切換手段３４により切換弁２７を循環流路１９が分岐流路２６に接続するように切り換え、循環ポンプ運転手段３３により循環ポンプ１８を駆動する。この時、タンク出湯管水温検出部３６でタンク出湯管水温検知手段３５より発信された信号を読み取り、タンク出湯管水温比較部３７で検出温度が予め設定された蓄熱タンク１６の湯温と同等の所定温度になるように循環ポンプ運転手段３３により循環ポンプ１８の回転数を調節して、循環水量を調節する予め設定された所定温度は、通常蓄熱タンク１６に貯湯される湯温と同等かそれ以上の温度とする。
【００２６】
このように、蓄熱タンク１６と熱交換器２５との間のタンク出湯管２１の水温を検知するタンク出湯管水温検知手段３５と、このタンク出湯管水温検知手段３５の検知水温が蓄熱タンク１６の湯温と同等かそれ以上の温度の所定温度になるように循環水量を調節する制御手段２９を備える構成とすることにより、熱交換器２５の残熱を蓄熱タンク１６内に貯湯されている湯温を乱すことなく安定した湯温として回収できる。また、循環水量の調節を循環ポンプ１８の回転数調節で行うことにより、循環水量調節のために特別な弁等の部品を追加する必要がない。
【００２７】
（実施例４）
図４は本発明の実施例４における給湯機の構成図である。図４において、図３と異なる点は、熱交換器２５の温度を検知する熱交換器温度検知手段３８を設け、制御手段２９内に熱交換器温度検出部３９、熱交換器温度比較部４０を有する点である。
【００２８】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。出湯停止で燃焼バーナー２４の燃焼停止時に切換弁２７と循環ポンプ１８を作動させているときに、熱交換器温度検出部３９で熱交換器温度検知手段３８より発信された信号を読み取り、熱交換器温度比較部４０で検出温度が予め設定された所定温度より低下したことを判定したら循環ポンプ運転手段３３に指令を送り、循環ポンプの停止を行う。上記予め設定される所定温度は熱交換器２５の内部水が沸騰しない温度５０〜９０℃好ましくは６０〜７０℃に設定する。このように、熱交換器２５の温度を検知する熱交換器温度検知手段３５と、この熱交換器温度検知手段３５の検出温度が所定温度より低下すれば循環ポンプ１８を停止する制御手段２９を備える構成とすることにより、熱交換器２５の冷やしすぎを防止し、次の出湯時の湯温立ち上げを早くできる。
【００２９】
（実施例５）
図５は本発明の実施例５における給湯機の構成図である。図５において、図４と異なる点は、燃焼バーナー２４の温度を検知するバーナー温度検知手段４１を設け、制御手段２９内にバーナー温度検出部４２、バーナー温度比較部４３を有する点である。
【００３０】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。出湯停止で燃焼バーナー２４の燃焼停止時に切換弁２７と循環ポンプ１８を作動させているときに、バーナー温度検出部４２でバーナー温度検知手段４１より発信された信号を読み取り、バーナー温度比較部４３で検出温度が予め設定された所定温度より低下したことを判定したら循環ポンプ運転手段３３に指令を送り、循環ポンプの停止を行う。このように、燃焼バーナー２４の温度を検知するバーナー温度検知手段４１と、このバーナー温度検知手段４１の検出温度が所定温度より低下すれば循環ポンプ１８を停止する制御手段２９を備える構成とすることにより、燃焼バーナー２４の冷やしすぎを防止し、次の出湯時の湯温立ち上げを早くできる。
【００３１】
なお、本発明ではヒートポンプと燃焼とを組み合わせた給湯機の構成で説明したが、蓄熱タンクと循環ポンプとを有する他の燃焼給湯機構成に応用しても同様の効果が得られる。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかのように、本発明によれば、蓄熱タンク内の水はヒートポンプの運転で予め設定された中間温度に蓄熱されて貯湯されるため、ヒートポンプの効率が十分確保され、蓄熱タンクの放熱損失が低減される。また、蓄熱タンクの出湯管途中に設けた燃焼バーナーの熱により加熱される熱交換器を備えたことで、蓄熱タンクの湯温が低下した場合、または、高温度の出湯が必要な場合には燃焼による昇温が出来るので、蓄熱タンクを必要最小限の大きさに設定できるため、蓄熱タンクの小型化が図れる。さらに、循環流路から切換弁を介して分岐流路を前記熱交換器の出口側に接続したことで、出湯停止で燃焼バーナーの燃焼停止時に切換弁と循環ポンプを作動させて、蓄熱タンク下部の水を分岐流路を通して熱交換器へ循環させ、熱交換器の残熱を取り、蓄熱タンクへ回収できるため、通水停止による熱交換器の温度異常上昇が防止でき、また、熱効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施例１における給湯機の構成図
【図２】
本発明の実施例２における給湯機の構成図
【図３】
本発明の実施例３における給湯機の構成図
【図４】
本発明の実施例４における給湯機の構成図
【図５】
本発明の実施例５における給湯機の構成図
【図６】
従来の給湯機の構成図
【符号の説明】
１１  ヒートポンプ
１２  圧縮機
１３  凝縮器
１４  減圧器
１５  蒸発器
１６  蓄熱タンク
１８  循環ポンプ
１９  循環流路
２１  タンク出湯管
２４  燃焼バーナー
２５  熱交換器
２６  分岐流路
２７  切換弁
２８  流量検知手段
２９  制御手段
３５  タンク出湯管水温検知手段
３８  熱交換機温度検知手段
４１  バーナー温度検知手段