【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、放熱器、減圧装置、蒸発器を順次接続して冷媒回路を構成するヒートポンプと、貯湯槽と、前記貯湯槽の下部と上部を連通する水循環路に設けた循環手段、前記放熱器と熱交換をおこなう水熱交換器を順次接続した水循環回路と、前記貯湯層内の湯の温度を検出する湯量検知手段と、
前記貯湯槽からの出湯を検知する出湯検知手段と、前記出湯検知手段の信号に基づき前記ヒートポンプの運転を制御する運転制御手段とを有し、前記運転制御手段は、前記出湯検知手段からの信号により貯湯槽からの出湯を検知した場合、前記ヒートポンプの運転を開始し、貯湯槽からの出湯を検知しなくなった場合、貯湯槽の残湯量が所定量以下であれば前記所定量が確保されるまでヒートポンプの運転を継続するよう制御することを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項２】  貯湯槽と、圧縮機、放熱器、減圧装置、および蒸発器を接続して冷媒回路を構成するヒートポンプと、前記貯湯槽からの出湯を検知する出湯検知手段と、複数の加熱能力設定値を有し、前記出湯検知手段の信号に基づき前記ヒートポンプの運転を制御する運転制御手段とを備えたヒートポンプ給湯機。
【請求項３】  運転制御手段は、出湯検知手段が出湯を検知した場合には、ヒートポンプを加熱能力最大にして運転することを特徴とする請求項２記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項４】  出湯検知手段は出湯の流量を検知する流量検知器とした請求項１乃至３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、風呂への給湯等に用い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、この種のヒートポンプ給湯機としては、例えば、図６に示すようなものがある。
【０００３】
図６において、圧縮機１、放熱器２、減圧装置３、および蒸発器４からなるヒートポンプ回路と、貯湯槽５の下部から循環手段６と、前記放熱器２と熱交換する水熱交換器７を介し、貯湯槽５の上部へ接続した循環回路とを備えている。循環手段６はポンプよりなるものである。そして、水熱交換器７の出口側に温度検知器８、ミキシングバルブ９を設け、制御部としては、湯温設定手段１０、回転数制御器１１、制御器１２、出湯温設定手段１３で構成される。回転数制御器１１は温度検知器８の信号が湯温設定手段１０の信号に一致するように循環手段６の回転数を制御しながら追い焚き運転を行う。
【０００４】
そして、追い焚き運転中に出湯が開始されると、前記ミキシングバルブ９で出湯温度を検出し、前記制御器１２に信号を送り、前記制御器１２で前記ミキシングバルブ９の信号と前記出湯温度設定手段１３の信号を比較して、残湯量が少なくなって、出湯温度が低下しはじめると、前記制御器１２は前記湯温設定手段１０の信号を前記出湯温度設定手段１３の信号と一致するように切り換える。
【０００５】
【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、貯湯槽５内の残湯温度が、ミキシングバルブ９の出湯温度設定値よりも低下しているために、ヒートポンプの沸き上げ温度を出湯温度設定値と同じにしてしまうと、ミキシングバルブ９の手前の時点で、貯湯槽５からの低温度の湯と、水熱交換器７からの湯とが混合して、出湯温度設定値よりも低い温度しか得られない。すなわち、必要湯量が確保されないといった課題がある。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、必要湯量を確保して、なおかつ、貯湯槽の小型化と省エネルギー効果の高いヒートポンプ給湯機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のヒートポンプ給湯機は、圧縮機、放熱器、減圧装置、蒸発器を順次接続して冷媒回路を構成するヒートポンプと、貯湯槽と、前記貯湯槽の下部と上部を連通する水循環路に設けた循環手段、前記放熱器と熱交換をおこなう水熱交換器を順次接続した水循環回路と、前記貯湯層内の湯の温度を検出する湯量検知手段と、前記貯湯槽からの出湯を検知する出湯検知手段と、前記出湯検知手段の信号に基づき前記ヒートポンプの運転を制御する運転制御手段とを有し、前記運転制御手段は、前記出湯検知手段からの信号により貯湯槽からの出湯を検知した場合、前記ヒートポンプの運転を開始し、貯湯槽からの出湯を検知しなくなった場合、貯湯槽の残湯量が所定量以下であれば前記所定量が確保されるまでヒートポンプの運転を継続するよう制御することを特徴とするものである。
【０００８】
これによって、出湯検知手段が貯湯槽からの出湯を検知して、運転制御手段により、出湯時からヒートポンプを運転することで、貯湯槽内の湯とヒートポンプにより昇温された水熱交換器からの湯とが混合されて、出湯されるために、貯湯槽からの出湯量が少なくてすみ、必要な給湯負荷に対して、常に必要湯量を確保して、なおかつ、貯湯槽を小型化でき、効率の良いヒートポンプを運転することで、省エネルギーとなるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、圧縮機、放熱器、減圧装置、蒸発器を順次接続して冷媒回路を構成するヒートポンプと、貯湯槽と、前記貯湯槽の下部と上部を連通する水循環路に設けた循環手段、前記放熱器と熱交換をおこなう水熱交換器を順次接続した水循環回路と、前記貯湯層内の湯の温度を検出する湯量検知手段と、前記貯湯槽からの出湯を検知する出湯検知手段と、前記出湯検知手段の信号に基づき前記ヒートポンプの運転を制御する運転制御手段とを有し、前記運転制御手段は、前記出湯検知手段からの信号により貯湯槽からの出湯を検知した場合、前記ヒートポンプの運転を開始し、貯湯槽からの出湯を検知しなくなった場合、貯湯槽の残湯量が所定量以下であれば前記所定量が確保されるまでヒートポンプの運転を継続するよう制御することを特徴とするヒートポンプ式給湯装置とすることにより、特に大量の出湯を行う風呂への湯張り時等において、出湯検知手段が貯湯槽からの出湯を検知して、運転制御手段により、出湯時からヒートポンプを運転することで、貯湯槽内の湯とヒートポンプにより昇温された水熱交換器からの湯とが混合されて、風呂側へ出湯されるために、貯湯槽からの出湯量が少なくてすみ、必要な給湯負荷に対して、常に必要湯量を確保して、なおかつ、貯湯槽を小型化でき、効率の良いヒートポンプを運転することで、省エネルギーとなるものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、貯湯槽と、圧縮機、放熱器、減圧装置、および蒸発器を接続して冷媒回路を構成するヒートポンプと、前記貯湯槽からの出湯を検知する出湯検知手段と、複数の加熱能力設定値を有し、前記出湯検知手段の信号に基づき前記ヒートポンプの運転を制御する運転制御手段とを備えたヒートポンプ給湯機である。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、運転制御手段は、出湯検知手段が出湯を検知した場合には、ヒートポンプを加熱能力最大にして運転することを特徴とする請求項２記載のヒートポンプ給湯機とすることにより、特に大量の出湯を行う風呂への湯張り時等において、出湯検知手段が貯湯槽からの出湯を検知して、運転制御手段により、出湯時からヒートポンプの加熱能力を最大にして運転することで、ヒートポンプにより昇温された水熱交換器からの湯量が多くなるために、貯湯槽からの出湯量が少なくてすみ、必要な給湯負荷に対して、常に必要湯量を確保して、なおかつ、貯湯槽を小型化でき、効率の良いヒートポンプを運転することで、省エネルギーとなるものである。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、出湯検知手段は出湯の流量を検知する流量検知器とした請求項１乃至３記載のヒートポンプ給湯機とすることにより、風呂等への出湯の検出を確実に行うことができ、ヒートポンプの確実な運転が可能となり、貯湯槽からの出湯量を少なく押さえ、必要な給湯負荷に対して、常に必要湯量を確保して、なおかつ、貯湯槽を小型化でき、効率の良いヒートポンプを運転することで、省エネルギーである。
【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を示すものである。図において、１は圧縮機、２は放熱器、３は減圧装置、４は蒸発器であり、前記圧縮機１、放熱器２、減圧装置３、および蒸発器４は順次接続され、ヒートポンプ１４の冷媒回路を構成する。５は貯湯槽、６は循環ポンプよりなる循環手段、７は前記放熱器２と熱交換する水熱交換器であり、前記循環手段６および水熱交換器７は、貯湯槽５の下部と上部を連通する水循環路１５に設けられる。８は温度検知器であり、水熱交換器７の出口に設けられ、媒体温度を検出して、信号を発する。１６は湯温設定手段であり、自動または手動で沸き上げ湯温を設定する。１７は循環量制御部であり、前記温度検知器８の信号が湯温設定手段１６の信号に一致するように循環手段６の回転数を制御する。
【００１５】
１８は貯湯槽５への給水管、１９は貯湯槽５の上部からの出湯管で、この出湯管１９は、貯湯槽５の上部へ接続された水循環路１５の一部と共有している。２０は風呂の浴槽、２１は出湯管１９から浴槽２０への給湯管、２２は出湯検知手段で、流量計、流量スイッチ等を用いる。２３は給湯管２１に設けられた開閉弁、２４は運転制御手段で、出湯検知手段２２の信号に基づき前記ヒートポンプ１４の運転を制御する。２５は端末の出湯栓である。
【００１６】
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。湯温設定手段１６は、給湯負荷の多い場合には、高温湯（例えば、８０℃から９０℃）の沸き上げ設定を行い、給湯負荷の少ない場合には、中温湯（例えば、６５℃から７５℃）の沸き上げ設定を行う。そして、前記圧縮機１から吐出された高温高圧の加熱ガス冷媒は放熱器２に流入し、ここで循環手段６から送られ水熱交換器７に流入した水を加熱する。その際に、放熱冷却された冷媒は、減圧装置３に流入し、ここで減圧されて蒸発器４に流入する。そして大気熱を吸熱して蒸発ガス化し、圧縮機１に戻る。一方、前記貯湯槽５の下部から循環手段６によって水熱交換器７に流入した水は冷媒の熱で加熱され、湯温設定手段１６で設定された湯温と一致するように、循環手段６の回転数を制御して、貯湯槽５の上部に貯えられる。この運転を繰り返しながら貯湯槽５の上部から全体に貯湯する。通常、貯湯槽５内の残湯量がある量以下になると沸き上げ運転が行われる。ここで、貯湯槽５内の残湯量が所定値以上存在して、ヒートポンプ１４が停止している場合に、風呂の浴槽２０への湯張りのために、給湯管２１に設けられた開閉弁２３が開かれると、出湯検知手段２２が出湯を検知して、運転制御手段２４に出湯の信号を送り、運転制御手段２４はヒートポンプ１４の運転を開始するように、制御信号を送る。そして、貯湯槽５の上部からの高温度の湯とヒートポンプ１４により昇温された水熱交換器７からの湯とが混合されて、浴槽２０へ給湯される。浴槽２０への給湯温度の調節は端末での混合栓（図示せず）で水道水と混合されて調節されるか、または、貯湯槽５の上部からの高温度の湯とヒートポンプ１４により昇温された水熱交換器７からの湯とが混合された後に設けられた自動混合栓（図示せず）で予め設定された温度に調節される。開閉弁２３が閉じられて、出湯検知手段２２の出湯検知の信号が無くなると、貯湯槽５の残湯量を確認して、残湯量が予め設定された所定量が確保されていなければ、その所定量が確保されるまでヒートポンプ１４の運転を継続する。
【００１７】
以上のように、本実施例においては、貯湯槽５と、圧縮機１、放熱器２、減圧装置３、および蒸発器４を順次接続して冷媒回路を構成するヒートポンプ１４と、前記貯湯槽５と連絡した循環手段６および放熱器２と熱交換を行う水熱交換器７を順次接続した水循環路１５と、貯湯槽５からの出湯を検知する出湯検知手段２２と、前記出湯検知手段２２の信号に基づきヒートポンプ１４の運転を制御する運転制御手段２４を備えたことにより、特に大量の出湯を行う風呂への湯張り時等において、出湯検知手段２２が貯湯槽５からの出湯を検知して、運転制御手段２４により、出湯時からヒートポンプ１４を運転することで、貯湯槽５内の湯とヒートポンプ１４により昇温された水熱交換器７からの湯とが混合されて、風呂側へ出湯されるために、貯湯槽５からの出湯量が少なくてすみ、必要な給湯負荷に対しては、常に必要湯量を確保できる。また、貯湯槽５を小型化することができ、効率の良いヒートポンプを運転することで、省エネルギーの効果が得られる。
【００１８】
なお、循環量制御を循環手段６の回転数制御として説明したが、水循環路中に流量調節バルブを設けて循環量制御を行う構成としても同じ効果が得られる。また、水熱交換器７の加熱源として、効率の良いヒートポンプ１４を運転して行っているが、それ以外の加熱源を用いても、貯湯槽５の小型化はできるものある。
【００１９】
（実施例２）
図２は、本発明の実施例２におけるヒートポンプ給湯機を示すものである。図において、循環量制御部１７は出湯検知手段２２の信号を受けて、循環量を最大の設定とするものである。
【００２０】
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。出湯検知手段２２により貯湯槽５からの出湯の信号が発信されると、運転制御手段２４はこの信号を受けてヒートポンプ１４を運転する。一方、循環量制御部１７は出湯検知手段２２の信号を受けて、循環量を最大の設定とし、循環手段６を最大の回転数で運転する。そして、貯湯槽５内の湯とヒートポンプ１４により昇温された水熱交換器７からの湯とが混合されて、浴槽２０へ給湯される。
【００２１】
以上のように、本実施例においては、循環量制御部１７は出湯検知手段２２の信号を受けて、循環量を最大に設定することにより、水熱交換器７の出口湯温が低くなり、ヒートポンプ１４の加熱能力と運転効率（ＣＯＰ）が向上し、また、ヒートポンプ１４により昇温された水熱交換器７からの湯量が多くなるために、貯湯槽５からの出湯量を少なくすることができる。したがって、必要な給湯負荷に対して、常に必要湯量を確保して、なおかつ、貯湯槽５を小型化でき、効率の良いヒートポンプを運転することで、省エネルギーとなるものである。
【００２２】
なお、循環量制御を循環手段６の回転数制御として説明したが、水循環路中に循環手段として流量調節バルブを設けて循環量制御を行う構成としても同じ効果が得られる。
【００２３】
（実施例３）
図３は、本発明の実施例３におけるヒートポンプ給湯機を示すものである。図において、運転制御手段２４は最大から最小まで複数の加熱能力設定値を有しており、出湯検知手段２２の信号を受けて、運転制御手段２４はヒートポンプ１４の加熱能力を最大に設定するものである。具体的には、圧縮機１の回転数を最大回転数で運転することになる。あるいは、圧縮機１の回転数を最大回転数で運転し、蒸発器４の送風機（図示せず）の風量を最大にすることになる。
【００２４】
以上のように、本実施例においては、特に大量の出湯を行う風呂の浴槽２０への湯張り時等において、出湯検知手段２２が貯湯槽５からの出湯を検知して、運転制御手段２４により、出湯時からヒートポンプ１４を加熱能力最大にして運転することで、ヒートポンプ１４により昇温された水熱交換器７からの湯量が多くなり、貯湯槽５からの出湯量を少なくすることになる。したがって、必要な給湯負荷に対して、常に必要湯量を確保して、なおかつ、貯湯槽５を小型化でき、効率の良いヒートポンプを運転することで、省エネルギーとなるものである。
【００２５】
（実施例４）
図４は、本発明の実施例４におけるヒートポンプ給湯機を示すものである。図において、湯温設定手段１６は、複数の設定値、例えば、高・中・低を有し、出湯検知手段２２の信号を受けることにより、低温度の設定信号を循環量制御部１７へ発信するものである。
【００２６】
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。通常、貯湯槽５内の水を沸き上げるときには、湯温設定手段１６は、給湯負荷の多い場合には、高温湯（例えば、８０℃から９０℃）の沸き上げ設定を行い、給湯負荷の少ない場合には、中温湯（例えば、６５℃から７５℃）の沸き上げ設定を行う。出湯検知手段２２により貯湯槽５からの出湯の信号が発信されると、運転制御手段２４はこの信号を受けてヒートポンプ１４を運転する。一方、湯温設定手段１６は前記出湯検知手段２２の信号を受けて、低温度（例えば、４０℃から５０℃）の設定信号を循環量制御部１７へ発信し、循環量制御部１７は温度検知器８の信号が湯温設定手段１６の信号に一致するように循環手段６の回転数を制御する。そして、貯湯槽５内の湯とヒートポンプ１４により昇温された水熱交換器７からの湯とが混合されて、浴槽２０へ給湯される。
【００２７】
以上のように、本実施例においては、水熱交換器７の出口に設けた温度検知器８と、沸き上げ湯温を設定する湯温設定手段１６と、前記温度検知器８の信号および湯温設定手段１６の信号に基づき循環手段６の循環量を制御する循環量制御部１７と、前記湯温設定手段１６は複数の設定値を有し、出湯検知手段２２の信号を受けて、低温度の設定としたことにより、水熱交換器７の出口湯温が低くなり、ヒートポンプ１４の高圧が低くなるために、ヒートポンプ１４の加熱能力と運転効率（ＣＯＰ）が向上し、貯湯槽５からの出湯量を少なくすることができる。したがって、必要な給湯負荷に対して、常に必要湯量を確保して、なおかつ、貯湯槽５を小型化でき、効率の良いヒートポンプ１４を運転することで、省エネルギーとなるものである。
【００２８】
なお、循環量制御を循環手段６の回転数制御として説明したが、水循環路中に循環手段として流量調節バルブを設けて循環量制御を行う構成としても同じ効果が得られる。
【００２９】
（実施例５）
図５は、本発明の実施例５におけるヒートポンプ給湯機を示すものである。図において、２６は出湯検知手段２２を構成する流量検出器であり、風呂の浴槽２０への出湯の流れを検知して信号を発信する流量計または、流量スイッチ等を用いる。
【００３０】
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。風呂の浴槽２０への湯張り等のために、給湯管２１に設けられた開閉弁２３が開かれると、出湯検知手段２２を構成する流量検出器２６が出湯流れを検知して運転制御手段２４に出湯の信号を送り、運転制御手段２４はヒートポンプ１４の運転を開始する。そして、貯湯槽５内の湯とヒートポンプ１４により昇温された水熱交換器７からの湯とが混合されて、風呂の浴槽２０側へ出湯される。
【００３１】
以上のように、本実施例においては、出湯検知手段２２は出湯の流量を検知する流量検出器２６としたことにより、出湯の検出を確実に行うことで、ヒートポンプ１４の確実な運転が可能となり、貯湯槽５からの出湯量を少なく抑え、必要な給湯負荷に対して、常に必要湯量を確保して、なおかつ、貯湯槽５を小型化でき、効率の良いヒートポンプを運転することで、省エネルギーとなるものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、請求項１〜５に記載の発明によれば、必要な給湯負荷に対して、常に必要湯量を確保して、なおかつ、貯湯槽を小型化でき、効率の良いヒートポンプを運転することで、省エネルギーの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
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
【図２】
本発明の実施例２におけるヒートポンプ給湯機の構成図
【図３】
本発明の実施例３におけるヒートポンプ給湯機の構成図
【図４】
本発明の実施例４におけるヒートポンプ給湯機の構成図
【図５】
本発明の実施例５におけるヒートポンプ給湯機の構成図
【図６】
従来のヒートポンプ給湯機の構成図
【符号の説明】
１  圧縮機
２  放熱器
３  減圧装置
４  蒸発器
５  貯湯槽
６  循環手段
７  水熱交換器
８  温度検知器
１４  ヒートポンプ
１６  湯温設定手段
１７  循環量制御部
２２  出湯検知手段
２４  運転制御手段
２６  流量検出器