【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、蒸発器を冷媒流路で接続して構成するヒートポンプと、前記凝縮器の熱で加熱昇温される蓄熱タンクと、この蓄熱タンクと出湯する端末カランとの間のタンク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、前記蓄熱タンクの湯温を検出する湯温検知手段と、この湯温検知手段で検出される検出温度が中間温度以下となったときヒートポンプの運転を行うように制御するヒートポンプ制御手段を備えた給湯機。
【請求項２】  熱交換器の入口水温を検出する入口水温検知手段と、この入口水温検知手段で検出される検出温度が予め設定された所定温度以下で燃焼を行うように燃焼バーナーを制御するバーナー制御手段を備えた請求項１記載の給湯機。
【請求項３】  タンク出湯管の水の流れを検出する流量検知手段と、この流量検知手段の信号により、燃焼バーナーの燃焼を開始するバーナー制御手段を備えた請求項１又は２記載の給湯機。
【請求項４】  タンク出湯管の水の流れを検出する流量検知手段と、この流量検知手段の信号を受け、ヒートポンプの運転と燃焼バーナーの燃焼を開始する制御手段を備えた請求項１又は２記載の給湯機。
【請求項５】  熱交換器と並列に設けた開閉弁を備えたバイパス管と、タンク出湯管の水の流れを検出する流量検知手段と、前記熱交換器の流体入口と前記バイパス管の分岐の入口水温を検出する入口水温検知手段と、前記流量検知手段の信号を受けて前記入口水温検知手段の検出温度が所定温度より高温の場合には前記開閉弁を開放する制御手段を備えた請求項１又は２記載の給湯機。
【請求項６】  蓄熱タンクの内部に潜熱蓄熱材を備えた請求項１記載の給湯機。
【請求項７】  ヒートポンプ、蓄熱タンク、燃焼バーナー、熱交換器、を１つの給湯ユニットに収納した請求項１ないし６のいずれか１項に記載の給湯機。
【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８に基づき説明する。図８は従来の給湯機の構成図である。図８において、蓄熱タンク１の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の上部に戻される。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℃の高温まで昇温されて貯湯される。
【０００３】
なお、図８中の７は圧縮器、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、１ａは蓄熱タンク１内の湯温の湯温検知手段である。
【０００４】
【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の容積が大きくなり、設置スペース上の課題がある。
【０００５】
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。
【０００６】
【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、蒸発器を冷媒流路で接続して構成するヒートポンプと、前記凝縮器の熱で加熱昇温される蓄熱タンクと、この蓄熱タンクと出湯する端末カランとの間のタンク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、前記蓄熱タンクの湯温を検出する湯温検知手段と、この湯温検知手段で検出される検出温度が中間温度以下となったときヒートポンプの運転を行うように制御するヒートポンプ制御手
段を備えた給湯機としたものである。
【０００７】
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湯温検知手段とヒートポンプ制御手段により、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、蓄熱タンクと出湯する端末カランとの間のタンク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の制御手段によりヒートポンプの運転が行われることで、効率の良い運転ができる。
【０００８】
【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。すなわち本発明の請求項１に記載の発明は、圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を冷媒流路で接続して構成するヒートポンプと、前記凝縮器の熱で加熱昇温される蓄熱タンクと、この蓄熱タンクと出湯する端末カランとの間のタンク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、前記蓄熱タンクの湯温を検出する湯温検知手段と、この湯温検知手段で検出される検出温度が中間温度以下となったときヒートポンプの運転を行うように制御するヒートポンプ制御手段を備え、蓄熱タンク内の水はヒートポンプの運転で湯温検知手段とヒートポンプ制御手段により、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、蓄熱タンクと出湯する端末カランとの間のタンク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の運転が行われることで、効率の良い運転ができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて熱交換器の入口水温を検出する入口水温検知手段と、この入口水温検知手段で検出される検出温度が予め設定された所定温度以下で燃焼を行うように燃焼バーナーを制御するバーナー制御手段を備える構成とすることにより、端末カランを開き出湯するときに、熱交換器の入口水温が通常要求される所定温度以下のときに燃焼バーナーを点火して、蓄熱タンクの湯温が低下したときでも十分な出湯温度が確保できる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は請求項１または請求項２に記載の発明に加えて、タンク出湯管の水の流れを検出する流量検知手段と、この流量検知手段の信号により、燃焼バーナーの燃焼を開始をするバーナー制御手段を備える構成とすることにより、給湯時に給水が流れることを流量検知手段が検出して燃焼バーナーの燃焼の開始をする。したがって、熱交換器での熱交換量が増加して給湯能力が向上するとともに加熱手段の立ち上げ湯温も速くなる。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載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、この流量検知手段の信号を受け、ヒートポンプの運転と燃焼バーナーの燃焼を開始する制御手段を備える構成とすることにより、給湯時に給水が流れることを流量検知手段が検出してヒートポンプの運転と燃焼バーナーの燃焼を開始する。したがって、給湯により蓄熱タンクの湯が持ち出されると同時にヒートポンプの運転が開始されることで、蓄熱タンクの湯が補充され、また、熱交換器での熱交換量が増加して給湯能力が向上するとともに加熱手段の立ち上げ湯温も速くなる。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明に加えて熱交換器と並列に設けた開閉弁を備えたバイパス管と、タンク出湯管の水の流れを検出する流量検知手段と、前記熱交換器の流体入口と前記バイパス管の分岐の入口水温を検出する入口水温検知手段と、前記流量検知手段の信号を受けて前記入口水温検知手段の検出温度が所定温度より高温の場合には前記開閉弁を開放する制御手段を備える構成とすることにより、出湯時において、給水管の水の流れを検出して、熱交換器の流体入口と前記バイパス管の分岐の入口水温が所定温度より高温の場合には熱交換器をバイパスして出湯する。従って、熱交換器を流
れる時の放熱も少なくなる。
【００１３】
また、請求項６に記載の発明は請求項１または請求項２に記載の発明に加えて、蓄熱タンクの内部に潜熱蓄熱材を備え、ヒートポンプの熱を蓄熱タンク内の水と潜熱蓄熱材に蓄える構成とすることにより、潜熱蓄熱材は大容量の熱を蓄えることができるため、蓄熱タンクをより小型化できる。
【００１４】
また、請求項７に記載の発明は請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の発明に加えて、ヒートポンプ、蓄熱タンク、燃焼バーナー、熱交換器を１つの給湯ユニットに収納した構成とすることにより、水配管、制御系統を有機的に配置できるため、給湯ユニットの小型化が図れる。あるいは設置の自由度が向上する。
【００１５】
【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。
【００１６】
（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。
【００１７】
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の下部からの水は、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。蓄熱タンク１６の下部には、水道水などが給水される管路１９が、上部には、タンク出湯管２０が設けられ、このタンク出湯管２０の端末カラン２１までの間には、燃焼給湯機２２を構成する燃焼バーナー２３の熱により加熱される熱交換器２４が配置される。２５はヒートポンプ制御手段で湯温検出部２６、湯温比較部２７とヒートポンプの運転手段２８を有し、蓄熱タンク２６の湯温検知手段２７の湯温を湯温検出部２６で検出し、湯温比較部２７で検出温度が予め設定された所定温度以下であるとヒートポンプの運転手段２８によりヒートポンプの運転を行うように制御する。前記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℃に設定される。
【００１８】
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、ヒートポンプ制御手段２５の湯温検出部２６が湯温検知手段１７の検出温度を読み、湯温比較部２７で検出温度が予め設定された所定温度以下であれば、ヒートポンプの運転手段２８によりヒートポンプ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２３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。また、蓄熱タンク１６と出湯する端末カラン２１との間のタンク出湯管２０途中に設けた燃焼バーナー２３の熱により加熱される熱交換器２４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。さらに、出湯により蓄熱タンク１６の湯温が低下したときは、湯温検知手段１７とヒートポンプ制御手段２５によりヒートポンプの運転が行われることで、効率の良い運転ができる。
【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、２９は熱交換器２４の入口水温を検出する入口水温検知手段、３０はバーナー制御手段で、入口水温検知部３１、温度比較部３２とバーナー運転手段３３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】
端末カラン２１を開き出湯するときに、入口水温検知部３１で入口水温検知手段２９の温度を読み、温度比較部３２で検出温度が予め設定された所定温度以下であれば、バーナー運転手段３３により燃焼バーナー２３の運転を開始する。このように、端末カラン２１を開き出湯するときに、熱交換器２４の入口水温が通常要求される所定温度以下のときに燃焼バーナー２３を点火することで、蓄熱タンク２６の湯温が低下したときでも十分な出湯温度が確保できる。
【００２２】
（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、タンク出湯管２０の水の流れを検出する流量検知手段３４を設け、バーナー制御手段３０内に入口水温検知部３１、温度比較部３２とバーナー運転手段３３に加え流量検出部３５と流量比較部３６を有する点である。
【００２３】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。
【００２４】
端末カラン２１を開き出湯すると、流量検出部３５で流量検知手段３４より発信された信号を読み取り、流量比較部３６で予め設定された流量以上であればバーナー運転手段３３により燃焼バーナー２３の運転を開始する。したがって、熱交換器での熱交換量が増加して給湯能力が向上するとともに加熱手段の立ち上げ湯温も速くなる。
【００２５】
（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、３７は制御手段で、湯温検出部２６、湯温比較部２７、ヒートポンプの運転手段２８、入口水温検知部３１、温度比較部４２、バーナー運転手段３３、流量検出部３５と流量比較部３６を有する。
【００２６】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。端末カラン２１を開き出湯すると、流量検出部３５で流量検知手段３４より発信された信号を読み取り、流量比較部３６で予め設定された流量以上であればバーナー運転手段３３に信号を出して燃焼バーナー２３の運転を開始すると同時に、ヒートポンプの運転手段２８に信号を出してヒートポンプの運転を開始する。したがって、給湯により蓄熱タンク１６の湯が持ち出されると同時にヒートポンプの運転が開始されることで、蓄熱タンク１６の湯が補充され、また、熱交換器２４での熱交換量が増加して給湯能力が向上するとともに加熱手段の立ち上げ湯温も速くなる。
【００２７】
（実施例５）
図５は本発明における実施例５の給湯機の構成図である。図５において、３８は熱交換器２４と並列に設けたバイパス管、３９はバイパス管３８の開閉をする開閉弁、４０は制御手段で入口水温検知部３１、温度比較部３２、バーナー運転手段３３、流量検出部３５、流量比較部３６と開閉弁駆動手段４１を有する。また、入口水温検知手段は熱交換器２４の流体入口と前記バイパス管３８の分岐の入口側に位置せしめる。
【００２８】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。端末カラン２１を開き出湯すると、流量検出部３５で流量検知手段３４より発信された信号を読み取り、流量比較部３６で予め設定された流量以上であれば温度比較部３２において入口水温検知部３１で読み取った入口水温検知手段２９の温度を予め設定された所定温度と比較し、入口水温が所定温度よりも高い場合は開閉弁駆動手段４１により開閉弁３９を開放し、バーナー運転手段３３ではバーナー燃焼を行わず、入口水温が所定温度よりも高い場合は開閉弁駆動手段４１により開閉弁３９を閉止し、バーナー運転手段３３ではバーナー燃焼を開始するごとく制御する。したがって、出湯時において、給水管２０の水の流れを検出して、熱交換器２４の流体入口と前記バイパス管３８の分岐の入口水温が所定温度より高温の場合には熱交換器２４をバイパスして出湯するように制御することで、熱交換器２４を流れる時の放熱も少なくなる。
【００２９】
（実施例６）
図６は本発明の実施例６における給湯機の構成図である。図６において、４２は潜熱蓄熱材であり、蓄熱タンク１６の内部に備えられ蓄熱タンク内の水と熱交換関係を有する。
【００３０】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。ヒートポンプ１の熱を蓄熱タンク１６内の水と潜熱蓄熱材４２に蓄える。潜熱蓄熱材４２は大容量の熱を蓄えることができるため、蓄熱タンク１６をより小型化できる。
【００３１】
（実施例７）
図７は本発明の実施例７における給湯機の構成図である。図７において、４３は給湯ユニットであり、ヒートポンプ１１、蓄熱タンク１６、燃焼バーナー２３、熱交換器２４を１つのユニットに収納する。
【００３２】
以上の構成において、その動作、作用について説明する。水配管、制御系統を有機的に配置できるため、給湯ユニットの小型化が図れる。あるいは設置の自由度が向上する。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、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湯温検知手段とヒートポンプ制御手段により中間温度に蓄熱貯湯され、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、蓄熱タンクと出湯する端末カランとの間のタンク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給湯が出来るので、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の運転が行われることで、効率の良い運転ができる。
【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】
本発明の実施例６における給湯機の構成図
【図７】
本発明の実施例７における給湯機の構成図
【図８】
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
１７  湯温検知手段
２０  タンク出湯管
２１  端末カラン
２３  燃焼バーナー
２４  熱交換器
２５  ヒートポンプ制御手段
２９  入口水温検知手段
３０  バーナー制御手段
３４  流量検知手段
３７  制御手段
３８  バイパス管
３９  開閉弁
４２  潜熱蓄熱材
４３  給湯ユニット