(57)【要約】【課題】使い勝手が向上した瞬間式ヒートポンプ給湯装置を提供すること。【解決手段】ヒートポンプ冷媒回路と、給水回路と、高温側を閉とした場合、高温側流入口からの流入を全て無くす湯水混合弁を有する給湯回路とを備える。【選択図】  図２
2006266595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、この圧縮機により圧縮された冷媒と水との熱交換を行う水冷媒熱交換器と、熱交換された冷媒が減圧される減圧装置と、減圧された冷媒と空気との熱交換を行う蒸発器とが、それぞれ冷媒管路で順次接続されたヒートポンプ冷媒回路と、
外部から水が給水される給水口と、給水された水を減圧する減圧弁と、減圧された水を前記水冷媒熱交換器へ一方向に流す給水逆止弁と、前記水冷媒熱交換器とが、それぞれ水管路で順次接続された給水回路と、
前記給水回路から供給された水を加熱する前記水冷媒熱交換器と、加熱された湯水と前記給水回路から分岐した水とを混合し、前記水冷媒熱交換器に対する弁を閉じて前記給水回路に対する弁を開いたときに前記水冷媒熱交換器からの水流入量を全て無くし、前記水冷媒熱交換器に対する弁を開いて前記給水回路に対する弁を閉じたときに前記給水回路からの水流入量を全て無くすことはない弁機能を有する湯水混合弁と、出湯する湯水の流量を調節する流量調整弁と、湯水を外部に出湯させる給湯口とが、それぞれ水管路で順次接続された給湯回路と、
前記給水回路と前記給湯回路の間に前記水冷媒熱交換器と並列にそれぞれ水管路で接続された貯湯タンクと、
この貯湯タンクと前記水冷媒熱交換器との間で水を循環させる循環ポンプとを有するヒートポンプ給湯装置。
【請求項２】
圧縮機と、この圧縮機により圧縮された冷媒と水との熱交換を行う水冷媒熱交換器と、熱交換された冷媒が減圧される減圧装置と、減圧された冷媒と空気との熱交換を行う蒸発器とが、それぞれ冷媒管路で順次接続されたヒートポンプ冷媒回路と、
外部から水が給水される給水口と、給水された水を減圧する減圧弁と、減圧された水を前記水冷媒熱交換器へ一方向に流す給水逆止弁と、前記水冷媒熱交換器とが、それぞれ水管路で順次接続された給水回路と、
前記給水回路から供給された水を加熱する前記水冷媒熱交換器と、加熱された湯水と前記給水回路から分岐した水とを混合し、前記水冷媒熱交換器に対する弁を閉じて前記給水回路に対する弁を開いたときに前記水冷媒熱交換器からの水流入量を全て無くし、前記水冷媒熱交換器に対する弁を開いて前記給水回路に対する弁を閉じたときに前記給水回路からの水流入量を全て無くすことはない弁機能を有する湯水混合弁と、出湯する湯水の流量を調節する流量調整弁と、湯水を外部に出湯させる給湯口とが、それぞれ水管路で順次接続された給湯回路と、
前記水冷媒熱交換器の水出口温度を、予め設定された設定給湯温度よりも高い温度とする制御手段とを備えたヒートポンプ給湯装置。
【請求項３】
圧縮機と、この圧縮機により圧縮された冷媒と水との熱交換を行う水冷媒熱交換器と、熱交換された冷媒が減圧される減圧装置と、減圧された冷媒と空気との熱交換を行う蒸発器とが、それぞれ冷媒管路で順次接続されたヒートポンプ冷媒回路と、
外部から水が給水される給水口と、給水された水を減圧する減圧弁と、減圧された水を前記水冷媒熱交換器へ一方向に流す給水逆止弁と、前記水冷媒熱交換器とが、それぞれ水管路で順次接続された給水回路と、
前記給水回路から供給された水を加熱する前記水冷媒熱交換器と、加熱された湯水と前記給水回路から分岐した水とを混合し、前記水冷媒熱交換器に対する弁を閉じて前記給水回路に対する弁を開いたときに前記水冷媒熱交換器からの水流入量を全て無くし、前記水冷媒熱交換器に対する弁を開いて前記給水回路に対する弁を閉じたときに前記給水回路からの水流入量を全て無くすことはない弁機能を有する湯水混合弁と、出湯する湯水の流量を調節する流量調整弁と、湯水を外部に出湯させる給湯口とが、それぞれ水管路で順次接続された給湯回路と、
前記給水回路と前記湯水混合弁との間に水の流れを全て止める開閉弁とを備えたヒートポンプ給湯装置。
【請求項４】
圧縮機と、この圧縮機により圧縮された冷媒と水との熱交換を行う水冷媒熱交換器と、熱交換された冷媒が減圧される減圧装置と、減圧された冷媒と空気との熱交換を行う蒸発器とが、それぞれ冷媒管路で順次接続されたヒートポンプ冷媒回路と、
外部から水が給水される給水口と、給水された水を減圧する減圧弁と、減圧された水を前記水冷媒熱交換器へ一方向に流す給水逆止弁と、前記水冷媒熱交換器とが、それぞれ水管路で順次接続された給水回路と、
前記給水回路から供給された水を加熱する前記水冷媒熱交換器と、加熱された湯水と前記給水回路から分岐した水とを混合し、前記水冷媒熱交換器に対する弁を閉じて前記給水回路に対する弁を開いたときに前記水冷媒熱交換器からの水流入量を全て無くし、前記水冷媒熱交換器に対する弁を開いて前記給水回路に対する弁を閉じたときに前記給水回路からの水流入量を全て無くす弁機能を有する湯水混合弁と、出湯する湯水の流量を調節する流量調整弁と、湯水を外部に出湯させる給湯口とが、それぞれ水管路で順次接続された給湯回路とを備えたするヒートポンプ給湯装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかの請求項に記載のヒートポンプ給湯装置において、前記ヒートポンプ冷媒回路に使用する冷媒が二酸化炭素であるヒートポンプ給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水冷媒熱交換器で加熱した湯水を直接給湯することが可能なヒートポンプ給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプ給湯装置としては、安価な夜間電力を使い、深夜に湯を貯湯タンクに満杯に蓄え、日中に使う分を賄う貯湯式ヒートポンプ給湯装置が一般的であった。この貯湯式ヒートポンプ給湯装置においては、大容量の貯湯タンクや広い設置面積、重い貯湯タンクを設置する為に充分な床面強度を必要とする。また、貯湯タンクの湯を使い切ってしまうと次に使う湯を沸き上げるまでに時間がかかっていた。
【０００３】
これに対し、近年、できる限り貯湯せず瞬間給湯が可能な加熱能力を備えたヒートポンプ給湯装置（以後、瞬間式ヒートポンプ給湯装置という）が開発されてきている。具体的にこの瞬間式ヒートポンプ給湯装置は、貯湯槽のように一時的に湯水を貯える容器を介さずに、瞬間加熱能力を有する熱交換器で、給水された水をそのまま加熱してその加熱された湯水を給湯する直接給湯回路を備えることで大容量の貯湯タンクを不必要としている。
【０００４】
例えば、特許文献１に紹介される瞬間式ヒートポンプ給湯装置においては、ヒートポンプ冷媒回路と給水管と水冷媒熱交換器と給湯回路から構成された給湯装置において、水冷媒熱交換器で加熱された湯水と給水管から分岐した水とを混合手段により混合し直接給湯する。
【０００５】
また、特許文献２の瞬間式ヒートポンプ給湯装置においては、特許文献１の構成のほかに小型の補助的な貯湯タンクを備え、ヒートポンプ冷媒回路が立ち上がるまでの短い時間、水冷媒熱交換器で加熱された湯水と貯湯タンクに蓄えた湯と給水管から分岐した水とを混合して、さらに必要に応じて給水管から分岐した水とを混合して出湯する。
【０００６】
【特許文献１】特開2004− 69195公報（段落〔0025〕、図１）
【特許文献２】特開2003−279133公報（段落〔0038〕、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２の瞬間式ヒートポンプ給湯装置は、出湯端末、例えば蛇口のような給湯栓を開栓すると設定温度より高温の湯がいきなり出湯する場合が回路上考えられる。
【０００８】
特許文献２で示されたヒートポンプ給湯装置は、通常、安全のために次に述べる状態に回路を制御する。
【０００９】
すなわち、水冷媒熱交換器で加熱された湯水を直接外部に出湯する出湯配管と、その出湯配管上に、出湯時の急な負荷変動に対応するために給水管からの水を混合する湯水混合弁を備えた給湯装置においては、出湯端末が閉じている状態から開いた状態に状態が遷移したときに、高温の湯がいきなり出湯されることを防止するために、出湯端末が閉のときに湯水混合弁の水冷媒熱項側の流路を閉じておき、給水管に通じる水流路を開けておく。このような状態にしておけば、出湯端末を開栓しても設定温度よりも高い温度の湯が突然出湯されることは、通常は無い。しかし、従来の混合弁では上述の制御を行っても設定温度よりも高い温度の湯が出ることがあった。
【００１０】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の第一の目的は、出湯するときに給水された水を混合可能な直接給湯回路を備えたヒートポンプ給湯装置から設定温度よりも高温の湯が出湯されてしまうことを防止することにある。
【００１１】
また、従来の瞬間式ヒートポンプ給湯装置では、出湯するときに給水された水と混合して設定温度の湯を出湯可能であるが、水冷媒熱交換器で加熱された湯水を出湯する際に使用端末から出湯される湯の温度が設定温度より低い温度となる場合があった。本発明の第二の目的は、使用端末から出湯される湯水の温度を設定温度に近づけることにある。
【００１２】
さらに、上記第二の目的を達成しようとすると成績係数（COP）が低下するという問題があった。本発明の第三の目的は、使用端末から出湯される湯温を設定温度に近づける際にＣＯＰの低下を抑制した瞬間式ヒートポンプ給湯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための本発明のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機と、この圧縮機により圧縮された冷媒と水との熱交換を行う水冷媒熱交換器と、熱交換された冷媒が減圧される減圧装置と、減圧された冷媒と空気との熱交換を行う蒸発器とが、それぞれ冷媒管路で順次接続されたヒートポンプ冷媒回路と、外部から水が給水される給水口と、給水された水を減圧する減圧弁と、減圧された水を前記水冷媒熱交換器へ一方向に流す給水逆止弁と、前記水冷媒熱交換器とが、それぞれ水管路で順次接続された給水回路と、前記給水回路から供給された水が加熱される前記水冷媒熱交換器と、加熱された湯水と前記給水回路から分岐した水とを混合し、前記水冷媒熱交換器に対する弁を閉じて前記給水回路に対する弁を開いたときに前記水冷媒熱交換器からの水流入を完全に閉止し、前記水冷媒熱交換器に対する弁を開いて前記給水回路に対する弁を閉じたときに前記給水回路からの水流入が完全に閉止されない弁構造を有する湯水混合弁と、出湯する湯水の流量を調節する流量調整弁と、湯水を外部に出湯させる給湯口とが、それぞれ水管路で順次接続された給湯回路と、前記給水回路と前記給湯回路の間に前記水冷媒熱交換器と並列にそれぞれ水管路で接続された貯湯タンクと、この貯湯タンクと前記水冷媒熱交換器との間で水を循環させる循環ポンプとを有する。
【００１４】
上記課題を解決する本発明の他のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機と、この圧縮機により圧縮された冷媒と水との熱交換を行う水冷媒熱交換器と、熱交換された冷媒が減圧される減圧装置と、減圧された冷媒と空気との熱交換を行う蒸発器とが、それぞれ冷媒管路で順次接続されたヒートポンプ冷媒回路と、外部から水が給水される給水口と、給水された水を減圧する減圧弁と、減圧された水を前記水冷媒熱交換器へ一方向に流す給水逆止弁と、前記水冷媒熱交換器とが、それぞれ水管路で順次接続された給水回路と、前記給水回路から供給された水が加熱される前記水冷媒熱交換器と、加熱された湯水と前記給水回路から分岐した水とを混合し、前記水冷媒熱交換器に対する弁を閉じて前記給水回路に対する弁を開いたときに前記水冷媒熱交換器からの水流入を完全に閉止し、前記水冷媒熱交換器に対する弁を開いて前記給水回路に対する弁を閉じたときに前記給水回路からの水流入が完全に閉止されない弁構造を有する湯水混合弁と、出湯する湯水の流量を調節する流量調整弁と、湯水を外部に出湯させる給湯口とが、それぞれ水管路で順次接続された給湯回路と、前記水冷媒熱交換器の水出口温度が、予め設定された設定給湯温度よりも高い温度とする。
【００１５】
また上記課題を解決する本発明のさらに他のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機と、この圧縮機により圧縮された冷媒と水との熱交換を行う水冷媒熱交換器と、熱交換された冷媒が減圧される減圧装置と、減圧された冷媒と空気との熱交換を行う蒸発器とが、それぞれ冷媒管路で順次接続されたヒートポンプ冷媒回路と、外部から水が給水される給水口と、給水された水を減圧する減圧弁と、減圧された水を前記水冷媒熱交換器へ一方向に流す給水逆止弁と、前記水冷媒熱交換器とが、それぞれ水管路で順次接続された給水回路と、前記給水回路から供給された水が加熱される前記水冷媒熱交換器と、加熱された湯水と前記給水回路から分岐した水とを混合し、前記水冷媒熱交換器に対する弁を閉じて前記給水回路に対する弁を開いたときに前記水冷媒熱交換器からの水流入を完全に閉止し、前記水冷媒熱交換器に対する弁を開いて前記給水回路に対する弁を閉じたときに前記給水回路からの水流入が完全に閉止されない弁構造を有する湯水混合弁と、出湯する湯水の流量を調節する流量調整弁と、湯水を外部に出湯させる給湯口とが、それぞれ水管路で順次接続された給湯回路と、前記給水回路と前記湯水混合弁との間に水の流れを全て止める開閉弁とを設けた。
【００１６】
上記課題を解決するための本発明の更に他のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機と、この圧縮機により圧縮された冷媒と水との熱交換を行う水冷媒熱交換器と、熱交換された冷媒が減圧される減圧装置と、減圧された冷媒と空気との熱交換を行う蒸発器とが、それぞれ冷媒管路で順次接続されたヒートポンプ冷媒回路と、外部から水が給水される給水口と、給水された水を減圧する減圧弁と、減圧された水を前記水冷媒熱交換器へ一方向に流す給水逆止弁と、前記水冷媒熱交換器とが、それぞれ水管路で順次接続された給水回路と、前記給水回路から供給された水が加熱される前記水冷媒熱交換器と、加熱された湯水と前記給水回路から分岐した水とを混合し、前記水冷媒熱交換器に対する弁を閉じて前記給水回路に対する弁を開いたときに前記水冷媒熱交換器からの水流入を完全に閉止し、前記水冷媒熱交換器に対する弁を開いて前記給水回路に対する弁を閉じたときに前記給水回路からの水流入を完全に閉止する弁構造を有する湯水混合弁と、出湯する湯水の流量を調節する流量調整弁と、湯水を外部に出湯させる給湯口とが、それぞれ水管路で順次接続された給湯回路と、を備えた。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、出湯するときに給水された水を混合可能なヒートポンプ給湯装置から設定温度よりも高温の湯が出湯されてしまうことを防止することができる。
【００１８】
また本発明によれば、水冷媒熱交換器で加熱された湯水を出湯する際に、使用端末から出湯される湯の温度が設定温度より低い温度とならないように、使用端末から出湯される湯水の温度を設定温度に近づけることができる。
【００１９】
さらに、使用端末から出湯される湯温を設定温度に近づける際に成績係数（ＣＯＰ）の低下を抑制した瞬間式ヒートポンプ給湯装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１に示すヒートポンプ冷媒回路は、瞬間給湯能力を確保するため二つの冷媒回路からなり、圧縮機１ａ、水冷媒熱交換器２（冷媒側伝熱管２ａ）、減圧装置３ａ、蒸発器４ａを冷媒管路で順次接続した第一の閉回路と、圧縮機１ｂ、水冷媒熱交換器２（冷媒側伝熱管２ｂ）、減圧装置３ｂ、蒸発器４ｂを冷媒管路で順次接続した第二の閉回路とからなり、各回路には二酸化炭素のようなヒートポンプ能力が高い冷媒が封入されている。
【００２２】
圧縮機１ａ、１ｂは、容量制御が可能で、多量の給湯を行う場合には大きな容量で運転できる。ここで、圧縮機１ａ、１ｂは、図示されない制御装置により、ＰＷＭ制御、電圧制御（例えばＰＡＭ制御）及びこれらの組合せ制御が行われ、低速（例えば１０００回転／分）から高速（例えば８０００回転／分）まで回転数を変えることができる。尚、圧縮機１ａ、１ｂは、二酸化炭素冷媒に適した圧縮機を用いることが望ましく、例えばスクロール型の圧縮機が使用される。
【００２３】
水冷媒熱交換器２は、冷媒側伝熱管２ａ、２ｂと給水側伝熱管２ｃ、２ｄとからなり、この冷媒側伝熱管２ａ、２ｂの冷媒の流れと給水側伝熱管２ｃ、２ｄの水の流れは対向流であり、高温高圧の冷媒と低温の水との間で熱交換を行う。即ち、冷媒側伝熱管２ａ、２ｂの内部を流れる冷媒と給水側伝熱管２ｃ、２ｄの内部を流れる水はそれぞれ逆方向に流れる。冷媒側伝熱管２ａ、２ｂの入口では高温高圧であった冷媒が冷媒側伝熱管２ａ、２ｂを通過する際には冷媒側伝熱管２ａ、２ｂと給水側伝熱管２ｃ、２ｄの壁面を介して給水側伝熱管２ｃ、２ｄの内部を流れる水に熱を与えて水の温度を高める。そして冷媒側伝熱管２ａ、２ｂの出口に至るまでに冷媒は低温高圧の状態へと変化する。一方、給水側伝熱管２ｃ、２ｄの入口で低温であった水が給水側伝熱管２ｃ、２ｄを通過する際に徐々に加熱され、水冷媒熱交換器２の給水側伝熱管２ｃ、２ｄの出口において、図示されない運転制御手段により設定された所定の温度まで昇温される。
【００２４】
この水冷媒熱交換器２で昇温された水の温度は、水出口温度として水出口温度センサ２ｅにより検知され、運転制御手段において認識され運転制御に用いられる。
【００２５】
減圧装置３ａ、３ｂは、水冷媒熱交換器２で放熱し温度の下がった高圧冷媒を減圧し低温低圧の冷媒とする。この低温低圧となった冷媒が流れる蒸発器４ａ、４ｂでファンにより機外から取り込んだ空気が通風されることにより、空気との間で熱交換が行われた冷媒はその内部に熱量を蓄える。すなわち、外の空気の熱が冷媒に吸熱されるのである。そして内部に熱量を蓄えた冷媒は、圧縮機１ａ、１ｂにより水冷媒熱交換器２へと送られ冷媒回路内を循環する。
【００２６】
給水回路は、機外の給水源と接続する給水金具１１と、給水された水の圧力を所定の水圧に調整する減圧弁１２と、機内の水の逆流を防止する逆止弁１４と、水冷媒熱交換器２の給水側伝熱管２ｃ、２ｄとが水管路で順次接続されてなる。水冷媒熱交換器２の入口で、２つの給水側伝熱管２ｃ、２ｄに分かれているのは、給水回路における圧力損失を低減するためである。
【００２７】
給湯回路は、水冷媒熱交換器２の給水側伝熱管２ｃ、２ｄと、水冷媒熱交換器２で加熱された湯水と貯湯タンク２１に貯えられた湯とを混合する湯水混合弁２０と、水冷媒熱交換器２で加熱されたり貯湯タンク２１の湯と混合された湯水と、開いた開閉弁１９を通じて給水された水とを混合する湯水混合弁１６と、給湯する湯水の流量を調整する流量調整弁１７と、機外と接続する給湯金具１８とが、水管路で順次接続されている。湯水混合弁１６が、給水側伝熱管２ｃ、２ｄからの水管路が接続する流入口とは異なる流入口に接続された給水回路から分岐した水管路を通った水と、水冷媒熱交換器２で加熱された湯水との混合割合を調整する。運転制御手段は湯水混合弁１６を制御して、設定される所定の温度（約３５〜９０℃）に給湯回路から給湯する湯水の温度を調整する。
【００２８】
その図示していない運転制御手段は、制御回路、風呂リモコン、台所リモコン等の操作設定と各センサの検出値により、ヒートポンプ冷媒回路の運転・停止並びに圧縮機１ａ、１ｂの回転数制御を行う。また、湯水混合弁１６、流量調整弁１７、湯水混合弁２０、開閉弁１９の動作も制御する。なお、各センサには、各部の温度状態を検出する温度センサ、圧力を検知する圧力センサ、水量を検知する水量センサ等がある。
【００２９】
給水水量センサ１３は、給湯端末の蛇口が開けられると、水道圧により給水金具１１から流入した水を検知し、その結果から運転制御手段によりヒートポンプ冷媒回路の運転が開始される。
【００３０】
ヒートポンプ冷媒回路の運転が開始されると、水道圧により給水された水が水冷媒熱交換器２に導かれて熱交換され、加熱された湯水が湯水混合弁１６を介して、所望の湯温（約３５℃から９０℃程度）に調整されて直接給湯できる。
【００３１】
また、給湯量は、給湯金具１８の手前に接続された流量調整弁１７の開度が調整されることにより調整できる。例えば、出湯要求によっては水冷媒熱交換器２の加熱能力を超える温度が求められる場合がある。そのときの一つの制御としては、給湯量を制限することで出湯要求に応じることが可能である。給湯温度としては、給湯装置の使用者が予期しない事故にあわないよう、最高６０℃程度に調整することも可能である。
【００３２】
ここで、直接給湯する湯水の温度に大きな影響を与えうる湯水混合弁について詳述する。従来、市場で販売されている電気温水器や貯湯式ヒートポンプ給湯装置は、一般に６０〜９０℃程度の高温の湯に低温の給水を混合して、約３５〜６０℃の温度の湯水を給湯する方法を採用しているため、必ず水を混合し給湯するようになっている。
【００３３】
従って、電気温水器や貯湯式ヒートポンプ給湯装置で一般的に使用されている湯水混合弁は、高温流入口側を「閉」とし低温流入口側を「開」としたとき、あるいは高温流入口側を「開」とし低温流入口側を「閉」としたとき、両者のうち少なくとも一方の「閉」とした側からの流入量を完全に止めることができない仕様となっている。
【００３４】
このような従来の湯水混合弁が使用される貯湯式の給湯機器では、給湯しようとする設定温度の湯をつくるために、給湯しようとする設定温度よりも高温の湯と、給湯しようとする設定温度よりも低温の水とを混合する方法を前提としていた。そのため高温側、低温側ともに通水を完全に止める湯水混合弁が従来一般的に必要がなかった。
【００３５】
これら給湯装置に一般的に使用されている湯水混合弁の一例を図３（ａ）（ｂ）に示す。図３（ａ）（ｂ）において、混合弁１００は、弁本体１０１、その内部のガイド１１２、スピンドル１０８、アクチュエータ１１０等により構成されている。スピンドル１０８は、アクチュエータ１１０の駆動力によりガイド１１２の内面を回転、摺動し、イの向きやロの向きに移動できるようになっている。
【００３６】
また、混合弁１００は、ある温度の湯水を流入口Ａから、異なる温度の湯水を流入口Ｂからそれぞれ矢印の向きに流入し、弁本体１０１、ガイド１１２、スピンドル１０８で囲まれた空間で混合し、流出口Ｃから矢印の向きに混合した湯水を流出するようになっており、スピンドル１０８がイの向きに移動するほどＢから、ロの向きに移動するほどＡからの流入比率が増え、混合する湯水温度を調整できるようになっている。
【００３７】
かかる構造において、スピンドル１０８がイの向きに最も移動した図３（ａ）の状態においては、スピンドル１０８に取り付けられた第２弁１１８が弁本体１０１の第２弁座１０６に押し付けられ、第２弁１１８と弁本体１０１との隙間が極小となり、Ｃから流出する湯水の大部分がＢの流入口から流入する湯水で占められる。
【００３８】
逆に、スピンドル１０８がロの向きに最も移動した図３(ｂ)の状態においては、スピンドル１０８に取り付けられた第１弁１１６が弁本体１０１の第１弁座１０５に押し付けられ、第１弁１１６と弁本体１０１との隙間が極小となり、Ｃから流入する湯水の大部分がＡの流入口から流入する湯水で占められる。
【００３９】
いずれの場合においても、弁および弁座の材質は、一般に樹脂と樹脂、金属と樹脂、金属と金属の何れかの組み合わせで構成されるため、弁と弁座が接する場合でも、その隙間を流れる湯水を完全に止めることは難しく、隙間の程度に応じて少量の湯水が弁と弁座の隙間を流れてＣの流出口側に流れ出る。
【００４０】
先に述べたように、電気温水器や貯湯式ヒートポンプ給湯装置では、例えばＡの流入口に高温の湯、Ｂの流入口に低温の水、Ｃの流出口から混合された湯水が流出する使い方をするとき、通常高温の湯には低温の水を混合して使用するため、Ａの流入口から流れる高温の湯を直接Ｃの流出口から流出させることは稀で、仮にＡの流入口から流れる高温の湯側を全開とし、Ｂの流入口からの低温の水の流入を止めた場合に、Ａの流入口から矢印の向きに流入する湯に混じってＢの流入口から矢印の向きに少量の水が洩れても、実用上何ら問題が無い。
【００４１】
このように、電気温水器や貯湯式ヒートポンプ給湯装置で一般に使用されている湯水混合弁は、通常低温側を全閉にし高温側を全開に調整することがなく、仮に低温側を全閉にし高温側を全開に調整した場合でも低温の水を完全に止める必要がなく、また低温の水を完全に止める構造も備えていなかった。
【００４２】
電気温水器や貯湯式ヒートポンプ給湯装置で一般に広く使用されている上記のような湯水混合弁１６を図１に示す瞬間式ヒートポンプ給湯装置に用いる場合、水冷媒熱交換器２側を「開」とし給水回路１９側を「閉」としたときに、給水回路１９側からの流入量を完全に無くすことができず、このため、給湯運転を行う際、水道圧により給水され湯水混合弁１６側に分岐した水が湯水混合弁１６を介して、毎分全給水量の数パーセント程度の比率で湯側に流入し、湯に混ざるため給湯温度が低下してしまう。
【００４３】
この図１に示したヒートポンプ給湯装置と同様に、水冷媒熱交換器で給水された水を昇温して直接出湯する図２の瞬間式ヒートポンプ給湯装置も、同様の状態が発生する。図２の構成について説明する。
【００４４】
図１の装置と異なる点は、給水回路と給湯回路の間に水冷媒熱交換器２と並列に貯湯タンク２１を備える点である。尚、この図２において符号を付けていない部品は図１と同じである。
【００４５】
このヒートポンプ給湯装置は、ヒートポンプ冷媒回路が立ち上がるまでの短い時間に、水冷媒熱交換器２で加熱された湯水と、約３０〜１００Ｌ程度の小型の貯湯タンク２１に蓄えた約６０〜９０℃の高温の湯とを第一の湯水混合弁２６で混合し、更に給水管から分岐した低温の水を第二の湯水混合弁１６で混合することにより、運転制御手段で設定する所定の給湯温度（約３５〜６０℃程度）の湯水を給湯するものである。
【００４６】
次にこの図２の給湯装置において、給湯端末の蛇口を開けたときの処理について説明する。まず、水道圧により給水金具１１から流入した水が、減圧弁１２、給水水量センサ１３、逆止弁１４、水冷媒熱交換器２の給水側伝熱管２ｃ、２ｄ、第一の湯水混合弁２６、第二の湯水混合弁１６、流量調整弁１７、給湯金具１８の経路で流れ始めるとき、給水水量センサ１３が給水を検知し、運転制御手段によりヒートポンプ冷媒回路の運転が開始される。
【００４７】
第二の湯水混合弁１６は、電気温水器や貯湯式ヒートポンプ給湯装置で一般的に使用されている湯水混合弁を使用する。このとき、第一の湯水混合弁２６側を「閉」とし給水回路側を「開」としたとき、第一の湯水混合弁２６側からの流入量を全て無くすこと、もしくは、第一の湯水混合弁２６側を「開」とし給水回路側を「閉」としたとき、給水回路側からの流入量を完全に無くすことができない。このため、給湯端末を開いた際、水道圧により給水回路から分岐した水が湯水混合弁１６を介して毎分全給水量の数パーセント程度の比率で湯側に流入し、湯に混ざるため給湯温度が低下してしまう。
【００４８】
さらに貯湯タンク２１に貯えた湯が減ったときに行うタンク追い焚き処理時には、まず貯湯タンク２１と水冷媒熱交換器２との間で湯水を循環させる循環ポンプ２３が起動する。このとき、第一の湯水混合弁２６側の弁開度を「閉」とし給水回路側を「開」としてあっても、第一の湯水混合弁２６から追い焚中の過熱された湯水が温水混合弁１６を通過して開閉弁１９から給水回路内の水も、温水混合弁１６の弁の隙間を通じて循環する場合がある。
【００４９】
このような状況を経た後、給湯が始まり油脂混合弁１６で湯水の混合が行われると、予期せずに温められた給水回路内の加温された水が混合されることとなり、必要以上に加熱された湯を給湯する可能性があった。そこで本実施形態では、水冷媒熱交換器側の弁の開度が「閉」であって、水流量が全くない弁を湯水混合弁として用いるものである。
【００５０】
つまり、本実施形態におけるヒートポンプ給湯装置においては、湯水混合弁１６が水冷媒熱交換器２側を「閉」とし給水回路１９側を「開」としたとき水冷媒熱交換器２側からの流入量を全て止めて、水冷媒熱交換器２側を「開」とし給水回路１９側を「閉」としたとき給水回路１９側からの流入量を全て止めない弁機能を備えるものである。このような構成とすることで本実施形態におけるヒートポンプ給湯装置は使い勝手が向上するとともに、予期しない高温の湯が出湯されてしまうことを防止して安全な出湯を行えるものである。
【００５１】
また本実施形態の湯水混合弁１６において、水冷媒熱交換器２側を「開」とし給水回路１９側を「閉」としたときに、給水回路１９側からの流入量を完全に無くすことができないため、給湯運転を行う際、水道圧により給水され湯水混合弁１６側に分岐した水が湯水混合弁１６を介して、毎分全給水量の数パーセント程度の比率で湯側に流入し湯に混ざるため給湯温度が低下してしまう。そのため水冷媒熱交換器２で加熱された湯水の温度を、運転制御手段により設定する所定の給湯温度よりも高い温度、例えば０〜５℃程度高い温度に加熱するとよい。
【００５２】
これにより、給水回路から分岐した水が洩れ、湯水混合弁１６内で水冷媒熱交換器２からの湯水に混合されても、本実施の形態によれば例え温度低下がっても０〜５℃程度の温度低下で収まるため、給湯装置の給湯口から給湯される湯水の温度を、運転制御手段により設定された所定の温度とほぼすることができる。
【００５３】
また、運転制御手段により設定する所定の給湯温度に対し、水冷媒熱交換器２で湯水の温度を出湯温度よりも高い温度に加熱すると、高い温度にした分だけ、ヒートポンプ冷媒回路で加熱する際の成績係数が低下してしまう。そこで、給水回路の分岐部と湯水混合弁１６との間に完全閉じる開閉弁１９を設けてもよい。この開閉弁１９によって、給湯端末を開いた際に湯水混合弁１６を介して給水回路から給湯回路側へ低温の水が洩れるのを防止でき、温度低下が生じないため、水冷媒熱交換器２で加熱する湯水の温度を運転制御手段で設定する所定の給湯温度とすることができ、高い成績係数を得ることができる。
【００５４】
さらに、湯水混合弁１６は、水冷媒熱交換器２側を「閉」とし給水回路側を「開」としたとき、水冷媒熱交換器２側からの流入量を全て閉じ、水冷媒熱交換器２側を「開」とし給水回路側を「閉」としたとき給水回路側からの流入量を全て閉じる機能、すなわち水冷媒熱交換器２に対する弁を閉じて給水回路に対する弁を開いたときに水冷媒熱交換器２からの水流入量を全て無くし、水冷媒熱交換器２に対する弁を開いて給水回路に対する弁を閉じたときに給水回路からの水流入量を全て無くす弁機能を備えた弁を適用してもよい。
【００５５】
かかる機能の湯水混合弁を本実施形態におけるヒートポンプ給湯装置に適用すると、例えば図１において、給湯端末を開いた際に湯水混合弁１６を介して給水回路から給湯回路側へ低温の水が洩れなくなり、温度低下が生じないため、水冷媒熱交換器２で加熱する湯水の温度を運転制御手段で設定する所定の給湯温度とすることができ、装置の使い勝手が向上するとともに高い成績係数を得ることができる。
【００５６】
これらの構成は当然ながら図２にも適用可能なものである。例えば、水冷媒熱交換器２で加熱された湯水の温度を運転制御手段により設定する所定の給湯温度よりも高い温度、例えば０〜５℃程度高い温度に加熱する。これにより、第一の湯水混合弁２６から流出する湯水と、給水回路から分岐した水とが、第二の湯水混合弁１６内で混合されても、条件によっては０〜５℃程度の温度低下で収まるため、給湯装置の給湯口から給湯される湯水の温度を運転制御手段で設定する所定の給湯温度とすることができる。
【００５７】
また、運転制御手段により設定する所定の給湯温度に対し、水冷媒熱交換器２で湯水の温度を出湯する湯の温度より高い温度に加熱するかわりに、給水回路の分岐部と湯水混合弁１６との間を全て閉じる開閉弁１９を設けてもよい。給湯端末を開いた際に湯水混合弁１６を介して給水回路から給湯回路側へ低温の水が洩れるのを防止でき、温度低下が生じないため、水冷媒熱交換器２で加熱する湯水の温度を運転制御手段で設定する所定の給湯温度とすることができ、装置の使い勝手が向上するとともに高い成績係数を得ることができる。
【００５８】
さらに、全て閉じる開閉弁１９を追加するかわりに第二の湯水混合弁１６は、第一の湯水混合弁２６側を「開」とし給水回路側を「閉」としたとき、給水回路側からの流入量を全て無くす機能、すなわち水冷媒熱交換器２に対する弁を閉じて給水回路に対する弁を開いたときに水冷媒熱交換器２からの水流入量を全て無くし、水冷媒熱交換器２に対する弁を開いて給水回路に対する弁を閉じたときに給水回路からの水流入量を全て無くす弁機能を備えた湯水混合弁とするため、水冷媒熱交換器２で加熱する湯水の温度を運転制御手段で設定する所定の給湯温度とすることができ、大幅なコストアップ無しで、装置の使い勝手を向上するとともに高い成績係数を得ることができる。
【００５９】
また、本実施形態における瞬間式ヒートポンプ給湯装置においては、ヒートポンプ冷媒回路に使用する冷媒を二酸化炭素とすることで、その冷媒特性により従来の冷媒に比べ、より高温の湯を供給することを可能にすることができる。また、小容量の貯湯タンクを有する瞬間式ヒートポンプ給湯装置においては貯湯タンクに蓄える湯の温度を高温にすることで貯湯タンクに蓄える熱量を大きくすることができ、さらに水冷媒熱交換器で加熱する湯水の温度を運転制御手段で設定する所定の給湯温度とすることができることにより、使い勝手が向上するとともに高い成績係数を得ることができる。
【００６０】
以上の説明によれば、本発明の実施形態におけるヒートポンプ給湯装置は、水冷媒熱交換器で所定の温度に加熱した湯水を直接給湯するヒートポンプ給湯装置において使い勝手が向上したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係る瞬間式ヒートポンプ給湯装置の一実施例を示すヒートポンプ冷媒サイクルおよび給水回路、給湯回路の系統図。
【図２】本発明に係る瞬間式ヒートポンプ給湯装置の他の実施例を示すヒートポンプ冷媒サイクルおよび給水回路、給湯回路の系統図。
【図３】従来の給湯機器で使用されている湯水混合弁の一実施例を示す内部構造図。
【符号の説明】
【００６２】
１ａ、１ｂ…圧縮機、２…水冷媒熱交換器、３ａ、３ｂ…減圧装置、４ａ、４ｂ…蒸発器、１１…給水金具、１２…減圧弁、１３…給水水量センサ、１４…逆止弁、１６…湯水混合弁、１７…流量調整弁、１８…給湯金具、１９…開閉弁、２１…貯湯タンク、２６…湯水混合弁、１００…湯水混合弁、１０１…湯水混合弁本体、１０５…第１弁座、１０６…第２弁座、１０８…スピンドル、１１０…アクチュエータ、１１２…ガイド１１６…第１弁、１１８…第２弁。
【図１】
2006266595.tif 000003
【図２】
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【図３】
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