(57)【要約】【課題】  貯湯タンク７内の高温水を暖房に使用しない場合は、ヒートポンプ熱源機１ａでの沸き上げ温度を低くしてＣＯＰを向上させる。【解決手段】  水ブライン熱交換器８よりも上流側において給湯水加熱回路Ｋ１とブライン加熱回路Ｋ２とを接続した。  これによれば、貯湯タンク７を介さないで（つまり、貯湯タンク７内の貯湯と関係なく）直接ヒートポンプ熱源機１ａで沸き上げた温水を暖房側へ供給することができるようになり、暖房で必要とする低い温度（４０℃〜６０℃程度）で沸き上げることができるようになることから、ヒートポンプ熱源機１ａのＣＯＰを向上させることができる。【選択図】    図１
2006071151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給湯用の高温水を貯湯する貯湯タンク（７）と、
冷媒圧縮機（２）・冷媒水熱交換器（３）・冷媒減圧手段（４）および冷媒空気熱交換器（５）を有する冷媒回路（Ｒ）を備えたヒートポンプ熱源機（１ａ）と、
前記貯湯タンク（７）の下部から取り出した低温水を前記ヒートポンプ熱源機（１ａ）によって沸き上げ、その沸き上げた高温水を前記貯湯タンク（７）の上部に戻す給湯水加熱回路（Ｋ１）と、
高温水を１次側に流通させて２次側のブラインを加熱する水ブライン熱交換器（８）と、
前記貯湯タンク（７）の上部から取り出した高温水を前記水ブライン熱交換器（８）に流通させた後、前記貯湯タンク（７）の下部に戻すブライン加熱回路（Ｋ２）と、
前記水ブライン熱交換器（８）にて加熱されたブラインを暖房器（１０）との間で循環させるブライン循環回路（Ｂｊ）とを備えた貯湯式給湯暖房装置において、
前記水ブライン熱交換器（８）よりも上流側において前記給湯水加熱回路（Ｋ１）と前記ブライン加熱回路（Ｋ２）とを接続したことを特徴とする貯湯式給湯暖房装置。
【請求項２】
前記給湯水加熱回路（Ｋ１）で沸き上げた温水が前記ブライン加熱回路（Ｋ２）へと循環する流量を調整する第１の流量調整手段（１４）を有することを特徴とする請求項１記載の貯湯式暖房装置。
【請求項３】
前記第１の流量調整手段（１４）と上流側の前記ヒートポンプ熱源機（１ａ）との間の前記給湯水加熱回路（Ｋ１）と前記貯湯タンク（７）の上部とを連通させたバイパス流路（１５）、もしくは前記第１の流量調整手段（１４）と下流側の前記水ブライン熱交換器（８）との間の前記ブライン加熱回路（Ｋ２）と前記貯湯タンク（７）の上部とを連通させたバイパス流路（１５）のいずれかを設けたことを特徴とする請求項２に記載の貯湯式給湯暖房装置。
【請求項４】
前記給湯水加熱回路（Ｋ１）と前記ブライン加熱回路（Ｋ２）とを接続した部位（Ａ）と上流側の前記ヒートポンプ熱源機（１ａ）との間の前記給湯水加熱回路（Ｋ１）から前記貯湯タンク（７）の中間部（７ｇ）へ分岐させた分岐流路（１６）を設けると共に、その分岐部に沸き上げ流路切換手段（１７）を配設し、前記制御手段（３０）は状況に応じて前記沸き上げ流路切換手段（１７）を制御することを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか１つに記載の貯湯式給湯暖房装置。
【請求項５】
中温水取り出し経路（１８）と、前記中温水取り出し経路（１８）から取り出した中温水と前記貯湯タンク（７）の上部から取り出した高温水とを混合して給湯設定温度よりも所定温度以上高い温度に調節する中温水混合手段（１２）とを有し、前記中温水混合手段（１２）から流出する温水と給水路から供給される低温水とを低温水混合手段（１３）にて混合して給湯設定温度に調節する貯湯式給湯暖房装置において、
前記分岐流路（１６）を前記中温水取り出し経路（１８）に接続したことを特徴とする請求項４に記載の貯湯式給湯暖房装置。
【請求項６】
前記給湯水加熱回路（Ｋ１）と前記ブライン加熱回路（Ｋ２）とを接続した部位（Ａ）よりも上流側において、前記ヒートポンプ熱源機（１ａ）との間の前記給湯水加熱回路（Ｋ１）から分岐させた分岐流路（１６）と、
前記分岐流路（１６）に流入する温水の流量と前記部位（Ａ）側へと流れる温水の流量とを調整する第２の流量調整手段（１９）とを有することを特徴とする請求項１ないし５の何れか１つに記載の貯湯式給湯暖房装置。
【請求項７】
前記分岐流路（１６）と前記貯湯タンク（７）の中間部（７ｇ）とを接続する第１流路（３１）と、
前記分岐流路（１６）と前記貯湯タンク（７）の下方部（７ｉ）とを接続する第２流路（３２）とを有し、
前記第２の流量調整手段（１９）は、前記分岐流路（１６）から前記第１流路（３１）へと流入する温水の流量および前記分岐流路（１６）から前記第２の流路（３１）へと流入する温水の流量を調整することを特徴とする請求項６に記載の貯湯式給湯暖房装置。
【請求項８】
前記ヒートポンプ熱源機（１ａ）から前記貯湯タンク（７）へ貯湯する場合の前記ヒートポンプ熱源機（１ａ）での沸き上げ熱量に対し、前記ヒートポンプ熱源機（１ａ）から直接前記ブライン加熱回路（Ｋ２）へ温水を供給する場合の前記ヒートポンプ熱源機（１ａ）での沸き上げ熱量を低く制御することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載の貯湯式給湯暖房装置。
【請求項９】
給湯用の高温水を貯湯する貯湯タンク（７）と、
冷媒圧縮機（２）・冷媒水熱交換器（３）・冷媒減圧手段（４）および冷媒空気熱交換器（５）を有する冷媒回路（Ｒ）を備えたヒートポンプ熱源機（１ａ）と、
前記貯湯タンク（７）の下部から取り出した低温水を前記ヒートポンプ熱源機（１ａ）によって沸き上げ、その沸き上げた高温水を前記貯湯タンク（７）の上部に戻す給湯水加熱回路（Ｋ１）と、
高温水を１次側に流通させて２次側のブラインを加熱する水ブライン熱交換器（８）と、
前記貯湯タンク（７）の上部から取り出した高温水を前記水ブライン熱交換器（８）に流通させた後、前記貯湯タンク（７）の下部に戻すブライン加熱回路（Ｋ２）と、
前記水ブライン熱交換器（８）にて加熱されたブラインを暖房器（１０）との間で循環させるブライン循環回路（Ｂｊ）と、
前記冷媒回路（Ｒ）・前記給湯水加熱回路（Ｋ１）・前記ブライン加熱回路（Ｋ２）および前記ブライン循環回路（Ｂｊ）の循環を制御する制御手段（３０）とを備えた貯湯式給湯暖房装置において、
前記貯湯タンク（７）の下部側にて前記給湯水加熱回路（Ｋ１）と前記ブライン加熱回路（Ｋ２）とを接続して連通させたバイパス流路（２０）を設けると共に、
前記制御手段（３０）は、状況に応じて前記ブライン加熱回路（Ｋ２）で熱交換を終えた温水を前記バイパス流路（２０）を介して前記給湯水加熱回路（Ｋ１）へ循環させることを特徴とする貯湯式給湯暖房装置。
【請求項１０】
前記バイパス流路（２０）のいずれか一端側、もしくは両端の接続部に流量調節手段（２１）を配設すると共に、前記制御手段（３０）は状況に応じて前記流量調節手段（２１）を制御することを特徴とする請求項９に記載の貯湯式給湯暖房装置。
【請求項１１】
前記給湯水加熱回路（Ｋ１）と前記ブライン加熱回路（Ｋ２）とを接続して連通させた部位（Ｂ）を設けると共に、前記部位（Ｂ）に流量調節手段（２１）を配設し、前記制御手段（３０）は状況に応じて前記流量調節手段（２１）を制御することを特徴とする請求項９に記載の貯湯式給湯暖房装置。
【請求項１２】
前記ブライン加熱回路（Ｋ２）から前記給湯水加熱回路（Ｋ１）へ温水を供給する場合の前記ヒートポンプ熱源機（１ａ）での沸き上げ熱量は、前記貯湯タンク（７）へ蓄熱する場合の前記ヒートポンプ熱源機（１ａ）での沸き上げ熱量よりも低く制御することを特徴とする請求項９ないし請求項１１のいずれか１つに記載の貯湯式給湯暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ熱源機を用いて給湯用水を沸き上げ、貯湯タンクに溜めながら給湯を行うと共に、貯湯タンク内の湯を用いてブラインを加熱し、その加熱されたブラインを暖房器に循環させて暖房や乾燥などを行う貯湯式給湯暖房装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、従来の給湯式給湯暖房装置１の全体構成を示す模式図である。従来の装置では、一般的に図１１に示すような回路で給湯暖房が行われている。まず、給湯用の高温水を貯湯する貯湯タンク７と、冷媒圧縮機２・冷媒水熱交換器３・膨張弁４および冷媒空気熱交換器５を有する冷媒回路Ｒを備えたヒートポンプ熱源機１ａとが有り、給湯水加熱回路Ｋ１にて貯湯タンク７の下部から取り出した低温水をヒートポンプ熱源機１ａによって沸き上げ、その沸き上げた高温水を貯湯タンク７の上部に戻して貯えると共に、その高温水を用いて給湯を行っている。
【０００３】
また８は、高温水を１次側８ａに流通させて２次側８ｂのブラインを加熱する水ブライン熱交換器であり、ブライン加熱回路Ｋ２にて貯湯タンク７の上部から取り出した高温水を水ブライン熱交換器８に流通させた後、貯湯タンク７の下部に戻している。そして、ブライン循環回路Ｂｊにて水ブライン熱交換器８でて加熱されたブラインを暖房器１０との間で循環させて暖房や乾燥などを行っている。
【０００４】
尚、制御装置３０は、給湯および冷媒回路Ｒ・給湯水加熱回路Ｋ１・ブライン加熱回路Ｋ２・ブライン循環回路Ｂｊの循環を制御するものである。また、その他の説明しない符号は、後述する本発明の実施形態での符号と対応しているため、ここでの説明は省略する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１２は、ヒートポンプ熱源機１ａにおける沸き上げ温度と成績係数（以下、ＣＯＰと略す）との関係を示すグラフである。このグラフから分かるように、沸き上げ温度を低くした方がＣＯＰを向上することができる。また、近年の床暖房装置などは高効率となってきていることもあり、暖房だけであればあまり高い温度の湯を必要としない。
【０００６】
しかしながら、上記の構成では給湯用の高温水を貯湯タンクの上部に貯め、暖房に使用する熱源水も貯湯タンクの上部から持ってくる構造であるため、ヒートポンプ熱源機では常に高い温度で沸き上げる必要があり、ヒートポンプ熱源機のＣＯＰを向上させるには限界があった。
【０００７】
本発明は、上記従来に鑑みて成されたものであり、その目的は、貯湯タンク内の高温水を暖房に使用しない場合は、ヒートポンプ熱源機での沸き上げ温度を低くしてＣＯＰを向上させることのできる貯湯式給湯暖房装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項１２に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、給湯用の高温水を貯湯する貯湯タンク（７）と、冷媒圧縮機（２）・冷媒水熱交換器（３）・冷媒減圧手段（４）および冷媒空気熱交換器（５）を有する冷媒回路（Ｒ）を備えたヒートポンプ熱源機（１ａ）と、貯湯タンク（７）の下部から取り出した低温水をヒートポンプ熱源機（１ａ）によって沸き上げ、その沸き上げた高温水を貯湯タンク（７）の上部に戻す給湯水加熱回路（Ｋ１）と、高温水を１次側に流通させて２次側のブラインを加熱する水ブライン熱交換器（８）と、貯湯タンク（７）の上部から取り出した高温水を水ブライン熱交換器（８）に流通させた後、貯湯タンク（７）の下部に戻すブライン加熱回路（Ｋ２）と、水ブライン熱交換器（８）にて加熱されたブラインを暖房器（１０）との間で循環させるブライン循環回路（Ｂｊ）とを備えた貯湯式給湯暖房装置において、
水ブライン熱交換器（８）よりも上流側において給湯水加熱回路（Ｋ１）とブライン加熱回路（Ｋ２）とを接続したことを特徴としている。
【０００９】
この請求項１に記載の発明によれば、貯湯タンク（７）を介さないで（つまり、貯湯タンク内の貯湯と関係なく）直接ヒートポンプ熱源機（１ａ）で沸き上げた温水を暖房側へ供給することができるようになり、暖房で必要とする低い温度（４０℃〜６０℃程度）で沸き上げることができるようになることから、ヒートポンプ熱源機（１ａ）のＣＯＰを向上させることができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明では、給湯水加熱回路（Ｋ１）で沸き上げた温水がブライン加熱回路（Ｋ２）へと循環する流量を調整する第１の流量調整手段（１４）を有することを特徴としている。この請求項２に記載の発明によれば、ヒートポンプ熱源機（１ａ）から貯湯タンク（７）へ高温水を貯湯するときに不要なブライン加熱回路（Ｋ２）側に高温水が流れたり、貯湯タンク（７）の高温水をブライン加熱回路（Ｋ２）に流しているときにヒートポンプ熱源機（１ａ）側から冷水を吸引したりすることを防ぐことができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明では、第１の流量調整手段（１４）と上流側のヒートポンプ熱源機（１ａ）との間の給湯水加熱回路（Ｋ１）と貯湯タンク（７）の上部とを連通させたバイパス流路（１５）、もしくは第１の流量調整手段（１４）と下流側の水ブライン熱交換器（８）との間のブライン加熱回路（Ｋ２）と貯湯タンク（７）の上部とを連通させたバイパス流路（１５）のいずれかを設けたことを特徴としている。
【００１２】
この請求項３に記載の発明によれば、給湯水加熱回路（Ｋ１）とブライン加熱回路（Ｋ２）とで流量に差を設けても、その流量差をバイパス流路（１５）で吸収することができる。例えば給湯水加熱回路（Ｋ１）の流量＞ブライン加熱回路（Ｋ２）の流量であれば、その流量差分をバイパス流路（１５）から貯湯タンク（７）の上部へ貯湯しながら暖房を行うこともでき、給湯水加熱回路（Ｋ１）の流量＜ブライン加熱回路（Ｋ２）の流量であればその流量差分、貯湯タンク（７）の上部からバイパス流路（１５）を介して高温水を補充しながら暖房を行うこともできるようになる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明では、給湯水加熱回路（Ｋ１）とブライン加熱回路（Ｋ２）とを接続した部位（Ａ）と上流側のヒートポンプ熱源機（１ａ）との間の給湯水加熱回路（Ｋ１）から貯湯タンク（７）の中間部（７ｇ）へ分岐させた分岐流路（１６）を設けると共に、その分岐部に沸き上げ流路切換手段（１７）を配設し、制御手段（３０）は状況に応じて沸き上げ流路切換手段（１７）を制御することを特徴としている。この請求項４に記載の発明によれば、ヒートポンプ熱源機（１ａ）が低温で沸き上げているときで暖房での使用温水量が少ない場合など、過剰となった低温沸き上げ温水を中温水として貯湯タンク（７）の中間部（７ｇ）に溜めることができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明では、中温水取り出し経路（１８）と、中温水取り出し経路（１８）から取り出した中温水と貯湯タンク（７）の上部から取り出した高温水とを混合して給湯設定温度よりも所定温度以上高い温度に調節する中温水混合手段（１２）とを有し、中温水混合手段（１２）から流出する温水と給水路から供給される低温水とを低温水混合手段（１３）にて混合して給湯設定温度に調節する貯湯式給湯暖房装置において、分岐流路（１６）を中温水取り出し経路（１８）に接続したことを特徴としている。
【００１５】
この請求項５に記載の発明によれば、周知の中温水取り出しがあるものにおいてはその中温水取り出し経路（１８）を用いて中温水の注入も行うようにするものである。配管経路を兼用した構成となるため貯湯タンク（７）の接続孔を増やすこともなく、簡易でコストを抑えることができる。また、貯湯タンク（７）の放熱ロスも抑えることができる。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明では、給湯水加熱回路（Ｋ１）とブライン加熱回路（Ｋ２）とを接続した部位（Ａ）よりも上流側において、ヒートポンプ熱源機（１ａ）との間の給湯水加熱回路（Ｋ１）から分岐させた分岐流路（１６）と、分岐流路（１６）に流入する温水の流量と部位（Ａ）側へと流れる温水の流量とを調整する第２の流量調整手段（１９）とを有することを特徴としている。この請求項６に記載の発明によれば、第２の流量調整手段（１９）で暖房へ回す温水量と貯湯タンク（７）内へ注入する温水量とを調整することができる。
【００１７】
また、請求項７に記載の発明では、分岐流路（１６）と貯湯タンク（７）の中間部（７ｇ）とを接続する第１流路（３１）と、分岐流路（１６）と貯湯タンク（７）の下方部（７ｉ）とを接続する第２流路（３２）とを有し、第２の流量調整手段（１９）は、分岐流路（１６）から第１流路（３１）へと流入する温水の流量および分岐流路（１６）から第２の流路（３１）へと流入する温水の流量を調整することを特徴としている。この請求項７に記載の発明によれば、貯湯タンク（７）内の残湯状況に応じて、中温水の注入位置を変えることができる。
【００１８】
また、請求項８に記載の発明では、ヒートポンプ熱源機（１ａ）から貯湯タンク（７）へ貯湯する場合のヒートポンプ熱源機（１ａ）での沸き上げ熱量に対し、ヒートポンプ熱源機（１ａ）から直接ブライン加熱回路（Ｋ２）へ温水を供給する場合のヒートポンプ熱源機（１ａ）での沸き上げ熱量を低く制御することを特徴としている。この請求項８に記載の発明によれば、給湯および暖房への利用が両方可能な貯湯タンク（７）内への蓄熱する沸き上げ熱量は高くし、直接ブライン加熱回路（Ｋ２）へヒートポンプ熱源機（１ａ）からの湯を供給する場合は、暖房に消費される熱量程度に低くすることで、貯湯タンク（７）内へ無駄な熱量を入れることなく、残湯による二度沸かしによるＣＯＰ低下を防ぐ事ができる。
【００１９】
また、請求項９に記載の発明では、給湯用の高温水を貯湯する貯湯タンク（７）と、冷媒圧縮機（２）・冷媒水熱交換器（３）・冷媒減圧手段（４）および冷媒空気熱交換器（５）を有する冷媒回路（Ｒ）を備えたヒートポンプ熱源機（１ａ）と、貯湯タンク（７）の下部から取り出した低温水をヒートポンプ熱源機（１ａ）によって沸き上げ、その沸き上げた高温水を貯湯タンク（７）の上部に戻す給湯水加熱回路（Ｋ１）と、高温水を１次側に流通させて２次側のブラインを加熱する水ブライン熱交換器（８）と、貯湯タンク（７）の上部から取り出した高温水を水ブライン熱交換器（８）に流通させた後、貯湯タンク（７）の下部に戻すブライン加熱回路（Ｋ２）と、水ブライン熱交換器（８）にて加熱されたブラインを暖房器（１０）との間で循環させるブライン循環回路（Ｂｊ）と、冷媒回路（Ｒ）・前記給湯水加熱回路（Ｋ１）・前記ブライン加熱回路（Ｋ２）および前記ブライン循環回路（Ｂｊ）の循環を制御する制御手段（３０）とを備えた貯湯式給湯暖房装置において、
貯湯タンク（７）の下部側にて給湯水加熱回路（Ｋ１）とブライン加熱回路（Ｋ２）とを接続して連通させたバイパス流路（２０）を設けると共に、制御手段（３０）は、状況に応じてブライン加熱回路（Ｋ２）で熱交換を終えた温水をバイパス流路（２０）を介して給湯水加熱回路（Ｋ１）へ循環させることを特徴としている。
【００２０】
この請求項９に記載の発明によれば、貯湯タンク（７）内に不要な中温水を注入することが防げるため、残湯を増やしたり２度沸かししたりすることによるＣＯＰの悪化を防ぐことができる。
【００２１】
また、請求項１０に記載の発明では、バイパス流路（２０）のいずれか一端側、もしくは両端の接続部に流量調節手段（２１）を配設すると共に、制御手段（３０）は状況に応じて流量調節手段（２１）を制御することを特徴としている。この請求項１０に記載の発明によれば、貯湯タンク（７）の下部に不要な中温水が流入したり、貯湯タンク（７）の下部から不要に冷水を吸引したりすることを防ぐことができる。
【００２２】
また、請求項１１に記載の発明では、給湯水加熱回路（Ｋ１）とブライン加熱回路（Ｋ２）とを接続して連通させた部位（Ｂ）を設けると共に、部位（Ｂ）に流量調節手段（２１）を配設し、制御手段（３０）は状況に応じて流量調節手段（２１）を制御することを特徴としている。この請求項１１に記載の発明によれば、構成が簡素になることよりコストを抑えることができる。
【００２３】
また、請求項１２に記載の発明では、ブライン加熱回路（Ｋ２）から給湯水加熱回路（Ｋ１）へ温水を供給する場合のヒートポンプ熱源機（１ａ）での沸き上げ熱量は、貯湯タンク（７）へ蓄熱する場合のヒートポンプ熱源機（１ａ）での沸き上げ熱量よりも低く制御することを特徴としている。この請求項１２に記載の発明によれば、暖房で消費される熱量以上の熱量を貯湯タンク（７）へ蓄熱することが少なくなるため、残湯によるＣＯＰ低下を防ぐことができる。ちなみに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態における貯湯式給湯暖房装置１の全体構成を示す模式図である。本実施形態での貯湯式給湯暖房装置１は、超臨界ヒートポンプサイクルを用いて給湯用水を高温（本実施形態では約９０℃）に加熱して貯湯しながら給湯を行うと共に、加熱した温水を用いて熱交換媒体となる不凍液などのブラインを中間温度（本実施形態では４０〜６０℃）に加熱して、そのブラインを住居内の暖房、例えば床暖房などに利用するものである。
【００２５】
尚、超臨界ヒートポンプサイクルとは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクルを言い、例えば二酸化炭素・エチレン・エタン・酸化窒素などを冷媒とするヒートポンプサイクルである。給湯装置１は大きく分けて、主に後述する冷凍サイクル機器が収納されたヒートポンプ熱源機１ａと、主に貯湯タンク７が収納されたタンクユニット１ｂと、当実施例の場合は床暖房ユニット１ｃとよりなる。
【００２６】
また、ヒートポンプ熱源機１ａ内は、大きく分けてヒートポンプサイクルの冷媒回路Ｒと、給湯関係の給湯水加熱回路Ｋ１とで構成されている。まず冷媒回路Ｒは、冷媒を圧縮する冷媒圧縮機２と、給湯用水の加熱手段である冷媒水熱交換器３と、冷媒減圧手段である膨張弁４と、大気から吸熱するための冷媒空気熱交換器５とを環状に接続して構成され、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素（ＣＯ２）が封入されている。
【００２７】
冷媒圧縮機２は、内蔵する駆動モータと、吸引したガス冷媒を臨界圧力以上の高圧にまで昇圧して吐出する高圧圧縮部とで構成しており、これらが密閉容器内に収納されている。そして、装置全体の制御手段である制御装置３０により通電制御される。冷媒水熱交換器３は、高圧圧縮部で昇圧された高温高圧のガス冷媒と給湯用水とを熱交換して給湯用水を加熱するもので、高圧冷媒通路３ａに隣接して給湯水通路３ｂが設けられ、その高圧冷媒通路３ａを流れる冷媒の流れ方向と給湯水通路３ｂを流れる給湯用水の流れ方向とが対向するように構成されている。
【００２８】
膨張弁４は、冷媒水熱交換器３と冷媒空気熱交換器５との間に設けられ、冷媒水熱交換器３で冷却された冷媒を高圧から低圧まで減圧して冷媒空気熱交換器５に供給する。また、この膨張弁４は、弁開度を電気的に調整可能な構成を有し、制御装置３０により通電制御される。冷媒空気熱交換器５は、図示しない送風ファンによる送風を受けて、膨張弁４で減圧された冷媒を大気との熱交換によって蒸発させ、ガスとなった冷媒は先の冷媒圧縮機２に吸引される。
【００２９】
給湯関係の給湯水加熱回路Ｋ１は、給湯用水の加熱手段である上記冷媒水熱交換器３の給湯水通路３ｂと、給湯用水を循環させる給湯水循環ポンプ６と、給湯用水を貯留する貯湯タンク７とを環状に接続して構成される。給湯水循環ポンプ６は、図１に示すように、貯湯タンク７内の下部に設けられた低温水流出入部７ｂから冷水を冷媒水熱交換器３の給湯水通路３ｂを通して貯湯タンク７の上部に設けられた温水流出入部７ｃから還流する様に水流を発生させる。この給湯水循環ポンプ６は、内蔵するモータの回転数に応じて流水量を調節することができ、制御装置３０により通電制御される。
【００３０】
貯湯タンク７は、耐蝕性に優れた金属製（例えばステンレス製）で断熱構造を有し、高温の給湯用水を長時間にわたって保温することができる。貯湯タンク７に貯留された給湯用水は、出湯時に低温水混合手段である給湯混合弁１３で、貯湯タンク７上部の高温水流出部７ｆからの高温水と水道からの冷水とを混合して温度調節した後、主に台所や風呂などに給湯される。尚、給湯混合弁１３も制御装置３０により通電制御される。
【００３１】
次に、床暖房ユニット１ｃであるが、大きく分けてブラインを加熱するブライン加熱回路Ｋ２と、床暖器１０へのブライン循環回路Ｂｊとで構成されている。まず、ブラインを加熱するブライン加熱回路Ｋ２は、ブラインの加熱手段である水ブライン熱交換器８と、熱源水を循環させる給湯用循環ポンプ９と、高温水を貯留する先の貯湯タンク７とを環状に接続して構成される。
【００３２】
水ブライン熱交換器８は、貯湯タンク７に貯留された高温水とブラインとを熱交換してブラインを加熱するもので、高温水通路８ａに隣接してブライン通路８ｂが設けられ、その高温水通路８ａを流れる温水の流れ方向とブライン通路８ｂを流れるブラインの流れ方向とが対向するように構成されている。
【００３３】
そして、本実施形態の要部として、水ブライン熱交換器８の上流側、特に貯湯タンク７の上部側となる部位（接続部）Ａにて、給湯水加熱回路Ｋ１とブライン加熱回路Ｋ２とを
接続して連通させている。熱源水循環ポンプ９は、図１に示すように、貯湯タンク７内の上部に設けられた先の温水流出入部７ｃから高温水を水ブライン熱交換器８の高温水通路８ａを通して貯湯タンク７の下方部に設けられた中温水流入部７ｅから還流する様に水流を発生させる。この熱源水循環ポンプ９は、内蔵するモータの回転数に応じて流水量を調節することができ、制御装置３０により通電制御される。
【００３４】
また、床暖器１０へのブライン循環回路Ｂｊは、ブラインの加熱手段である上記水ブライン熱交換器８のブライン通路８ｂと、本実施例では暖房器として床暖房パネル１０と、ブラインを循環させるブライン用循環ポンプ１１とを環状に接続して構成される。床暖房パネル１０は、住居居室の床板下に配置される配管パネルである。
【００３５】
また、ブライン用循環ポンプ１１は、内蔵するモータの回転数に応じて循環させるブラインの流量を調節することができる。そして、このような床暖房は、人体が直接床材に触れても快適な暖房感が得られるよう、ブラインを熱く感じない６０℃程度の温度で供給し、冷たく感じない４０℃程度の温度で戻ってくるよう、流量を制御装置３０により通電制御される。
【００３６】
本貯湯式給湯暖房装置１の作動としては、周知のヒートポンプサイクルと給湯水加熱回路Ｋ１とを用いた貯湯運転と、周知のブライン加熱回路Ｋ２とブライン循環回路Ｂｊとを用いた暖房運転以外に、本実施形態での特徴的な作動として沸き上げ暖房運転がある。これは、状況に応じて給湯水加熱回路Ｋ１で沸き上げた温水を先の接続部Ａを介してブライン加熱回路Ｋ２へ直接循環させて暖房を行うものである。
【００３７】
これは、給湯水加熱回路Ｋ１の給湯水循環ポンプ６とブライン加熱回路Ｋ２の熱源水循環ポンプ９とで流量を略同等とすることにより、給湯水加熱回路Ｋ１で沸き上げた温水が貯湯タンク７をバイパスして、ほぼそのままブライン加熱回路Ｋ２へ流すことができる。これによりヒートポンプ熱源機１ａでは、暖房に適した低い温度で沸き上げを行うことができるため、ＣＯＰが向上する。
【００３８】
図７は、制御装置３０における制御の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１で直接暖房沸き上げを行うのか否かを判定し、その判定結果がＹＥＳで直接暖房沸き上げを行う場合はステップＳ２へ進み、ヒートポンプ熱源機１ａでの沸き上げ熱量を暖房必要熱量に変更して運転を行い、ステップＳ１での判定結果がＮＯで直接暖房沸き上げを行わない通常沸き上げの場合はステップＳ３へ進み、ヒートポンプ熱源機１ａでの沸き上げ熱量を通常の定格熱量に変更して運転を行うものである。
【００３９】
ここで、本実施形態での特徴と、その効果についてまとめると、水ブライン熱交換器８よりも上流側において給湯水加熱回路Ｋ１とブライン加熱回路Ｋ２とを接続している。これによれば、貯湯タンク７を介さないで（つまり、貯湯タンク７内の貯湯と関係なく）直接ヒートポンプ熱源機１ａで沸き上げた温水を暖房側へ供給することができるようになり、暖房で必要とする低い温度（４０℃〜６０℃程度）で沸き上げることができるようになることから、ヒートポンプ熱源機１ａのＣＯＰを向上させることができる。
【００４０】
また、ヒートポンプ熱源機１ａから貯湯タンク７へ貯湯する場合のヒートポンプ熱源機１ａでの沸き上げ熱量に対し、ヒートポンプ熱源機１ａから直接ブライン加熱回路Ｋ２へ温水を供給する場合のヒートポンプ熱源機１ａでの沸き上げ熱量を低く制御するようにしている。これによれば、給湯および暖房への利用が両方可能な貯湯タンク７内への蓄熱する沸き上げ熱量は高くし、直接ブライン加熱回路Ｋ２へヒートポンプ熱源機１ａからの湯を供給する場合は、暖房に消費される熱量程度に低くすることで、貯湯タンク７内へ無駄な熱量を入れることなく、残湯による二度沸かしによるＣＯＰ低下を防ぐ事ができる。
【００４１】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態における貯湯式給湯暖房装置の構成を示す模式図である。上述した第１実施形態と異なる特徴は、給湯水加熱回路Ｋ１で沸き上げた温水がブライン加熱回路Ｋ２へと循環する流量を調整する第１の流量調整手段１４を有している。本実施形態では流量調整手段１４として比例弁を用いていずれかの経路と他の２経路との連通割合を可変するとともに、給湯水加熱回路Ｋ１の給湯水循環ポンプ６とブライン加熱回路Ｋ２の熱源水循環ポンプ９との流量をコントロールすることにより、貯湯タンク７の上部へ貯湯しながら暖房を行ったり、貯湯タンク７の上部から高温水を補充しながら暖房を行ったりができるようになっている。
【００４２】
但し、流量調節手段として（１）給湯水加熱回路Ｋ１と温水流出入部７ｃ（２）温水流出入部７ｃとブライン加熱回路Ｋ２（３）給湯水加熱回路Ｋ１とブライン加熱回路Ｋ２との連通をそれぞれ切り換えることのできる切換弁１４を用いても良い。これによれば、ヒートポンプ熱源機１ａから貯湯タンク７へ高温水を貯湯するときに不要なブライン加熱回路Ｋ２側に高温水が流れたり、貯湯タンク７の高温水をブライン加熱回路Ｋ２に流しているときにヒートポンプ熱源機１ａ側から冷水を吸引したりすることを防ぐことができる。
【００４３】
（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態における貯湯式給湯暖房装置の構成を示す模式図である。上述の実施形態と異なる特徴は、第１の流量調整手段１４と上流側のヒートポンプ熱源機１ａとの間の給湯水加熱回路Ｋ１と貯湯タンク７の上部とを連通させたバイパス流路１５、もしくは第１の流量調整手段１４と下流側の水ブライン熱交換器８との間のブライン加熱回路Ｋ２と貯湯タンク７の上部とを連通させたバイパス流路１５のいずれかを設けている。尚、図示しないが、流量調節手段１４と下流側の水ブライン熱交換器８との間のブライン加熱回路Ｋ２と貯湯タンク７の上部とを連通させたバイパス流路１５を設けた構成であっても良い。
【００４４】
これによれば、給湯水加熱回路Ｋ１とブライン加熱回路Ｋ２とで流量に差を設けても、その流量差をバイパス流路１５で吸収することができる。例えば給湯水加熱回路Ｋ１の流量＞ブライン加熱回路Ｋ２の流量であれば、その流量差分をバイパス流路１５から貯湯タンク７の上部へ貯湯しながら暖房を行うこともでき、給湯水加熱回路Ｋ１の流量＜ブライン加熱回路Ｋ２の流量であればその流量差分、貯湯タンク７の上部からバイパス流路１５を介して高温水を補充しながら暖房を行うこともできるようになる。
【００４５】
（第４実施形態）
図４は、本発明の第４実施形態における貯湯式給湯暖房装置の構成を示す模式図である。上述の実施形態と異なる特徴は、給湯水加熱回路Ｋ１とブライン加熱回路Ｋ２とを接続した部位Ａと上流側のヒートポンプ熱源機１ａとの間の給湯水加熱回路Ｋ１から貯湯タンク７の中間部７ｇへ分岐させた分岐流路１６を設けると共に、その分岐部に沸き上げ流路切換手段１７を配設し、制御装置３０は状況に応じて沸き上げ流路切換手段１７を制御するようにしている。
【００４６】
尚、沸き上げ流路切換手段１７は比例弁であっても切換弁であっても良い。これによれば、ヒートポンプ熱源機１ａが低温で沸き上げているときで暖房での使用温水量が少ない場合など、過剰となった低温沸き上げ温水を中温水として貯湯タンク７の中間部７ｇに溜めることができる。
【００４７】
（第５実施形態）
図５は、本発明の第５実施形態における貯湯式給湯暖房装置の構成を示す模式図である。上述の実施形態と異なる特徴は、中温水取り出し経路１８と、その中温水取り出し経路１８から取り出した中温水と貯湯タンク７の上部から取り出した高温水とを混合して給湯設定温度よりも所定温度以上高い温度に調節する中温水混合手段としての中温水混合弁１２とを有し、その中温水混合弁１２から流出する温水と給水路から供給される低温水とを低温水混合手段としての給湯混合弁１３にて混合して給湯設定温度に調節する貯湯式給湯暖房装置において、先の分岐流路１６を中温水取り出し経路１８に接続している。
【００４８】
これは、周知の中温水取り出しがあるものにおいてはその中温水取り出し経路１８を用いて中温水の注入も行うようにするものである。配管経路を兼用した構成となるため貯湯タンク７の接続孔を増やすこともなく、簡易でコストを抑えることができる。また、貯湯タンク７の放熱ロスも抑えることができる。
【００４９】
（第６実施形態）
図６は、本発明の第６実施形態における貯湯式給湯暖房装置の構成を示す模式図である。上述の実施形態と異なる特徴は、給湯水加熱回路Ｋ１とブライン加熱回路Ｋ２とを接続した部位Ａよりも上流側において、ヒートポンプ熱源機１ａとの間の給湯水加熱回路Ｋ１から分岐させた分岐流路１６と、分岐流路１６に流入する温水の流量と部位Ａ側へと流れる温水の流量とを調整する第２の流量調整手段１９とを有している。尚、第２の流量調整手段１９は比例弁であっても切換弁であっても良い。これによれば、第２の流量調整手段１９で暖房へ回す温水量と貯湯タンク７内へ注入する温水量とを調整することができる。
【００５０】
また、分岐流路１６と貯湯タンク７の中間部７ｇとを接続する第１流路３１と、分岐流路１６と貯湯タンク７の下方部７ｉとを接続する第２流路３２とを有し、第２の流量調整手段１９は、分岐流路１６から第１流路３１へと流入する温水の流量および分岐流路１６から第２の流路３１へと流入する温水の流量を調整するようにしている。これによれば、貯湯タンク７内の残湯状況に応じて、中温水の注入位置を変えることができる。
【００５１】
（第７実施形態）
図７は、本発明の第７実施形態における貯湯式給湯暖房装置の構成を示す模式図である。上述の実施形態と異なる特徴は、貯湯タンク７の下部側にて給湯水加熱回路Ｋ１とブライン加熱回路Ｋ２とを接続して連通させたバイパス流路２０を設けると共に、制御装置３０は、状況に応じてブライン加熱回路Ｋ２で熱交換を終えた温水をバイパス流路２０を介して給湯水加熱回路Ｋ１へ循環させるようにしている。これによれば、貯湯タンク７内に不要な中温水を注入することが防げるため、残湯を増やしたり２度沸かししたりすることによるＣＯＰの悪化を防ぐことができる。
【００５２】
また、ブライン加熱回路Ｋ２から給湯水加熱回路Ｋ１へ温水を供給する場合のヒートポンプ熱源機１ａでの沸き上げ熱量は、貯湯タンク７へ蓄熱する場合のヒートポンプ熱源機１ａでの沸き上げ熱量よりも低く制御するようにしている。作動としては第１実施形態での図７のフローチャートと同様になる。これによれば、暖房で消費される熱量以上の熱量を貯湯タンク７へ蓄熱することが少なくなるため、残湯によるＣＯＰ低下を防ぐことができる。
【００５３】
（第８実施形態）
図９は、本発明の第８実施形態における貯湯式給湯暖房装置の構成を示す模式図である。上述の実施形態と異なる特徴は、先のバイパス流路２０のいずれか一端側、もしくは両端の接続部に流量調節手段２１を配設すると共に、制御装置３０は状況に応じて流量調節手段２１を制御するようにしている。尚、この流量調節手段２１は比例弁であっても切換弁であっても良い。これによれば、貯湯タンク７の下部に不要な中温水が流入したり、貯湯タンク７の下部から不要に冷水を吸引したりすることを防ぐことができる。
【００５４】
（第９実施形態）
図１０は、本発明の第９実施形態における貯湯式給湯暖房装置の構成を示す模式図である。上述の実施形態と異なる特徴は、給湯水加熱回路Ｋ１とブライン加熱回路Ｋ２とを接続して連通させた接続部Ｂを設けると共に、この接続部Ｂに流量調節手段２１を配設し、制御装置３０は状況に応じて流量調節手段２１を制御するようにしている。
【００５５】
本実施形態では流量調節手段として、いずれかの経路と他の２経路との連通割合を可変できる比例弁２１を用いると共に、給湯水加熱回路Ｋ１の給湯水循環ポンプ６とブライン加熱回路Ｋ２の熱源水循環ポンプ９との流量をコントロールすることにより、中温水をヒートポンプ熱源機１ａへ供給しながら、貯湯タンク７の下部へ中温水を戻したり、貯湯タンク７の下部から冷水を流出させたりができるようになっている。
【００５６】
但し、流量調節手段として1)ブライン加熱回路Ｋ２と低温水流出入部７ｂ2)低温水流出入部７ｂと給湯水加熱回路Ｋ１3)ブライン加熱回路Ｋ２と給湯水加熱回路Ｋ１との連通をそれぞれ切り換えることのできる切換弁２１を用いても良い。これによれば、構成が簡素になることよりコストを抑えることができる。
【００５７】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、給湯用水を加熱するヒートポンプサイクルにＣＯ２冷媒を用いた超臨界ヒートポンプサイクルを用いているが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えばフロン冷媒を用いたヒートポンプサイクルなどであっても良い。また、冷媒減圧手段として膨張弁を用いているが、エジェクタをはじめとする他の冷媒減圧手段を用いたヒートポンプサイクルであっても良い。
【００５８】
また、ブライン循環回路Ｂｊに一つの床暖房装置１０を接続しているが、接続する暖房器の種類や数などの構成は異なるものであっても良い。また、各実施形態は組み合わせて構成しても良い。また、制御装置３０として、冷媒回路Ｒと、給湯水加熱回路Ｋ１・ブライン加熱回路Ｋ２・ブライン循環回路Ｂｊとを個別に制御する制御装置としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施形態における貯湯式給湯暖房装置１の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態における貯湯式給湯暖房装置の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第３実施形態における貯湯式給湯暖房装置の構成を示す模式図である。
【図４】本発明の第４実施形態における貯湯式給湯暖房装置の構成を示す模式図である。
【図５】本発明の第５実施形態における貯湯式給湯暖房装置の構成を示す模式図である。
【図６】本発明の第６実施形態における貯湯式給湯暖房装置の構成を示す模式図である。
【図７】制御装置３０における制御の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第７実施形態における貯湯式給湯暖房装置の構成を示す模式図である。
【図９】本発明の第８実施形態における貯湯式給湯暖房装置の構成を示す模式図である。
【図１０】本発明の第９実施形態における貯湯式給湯暖房装置の構成を示す模式図である。
【図１１】従来の貯湯式給湯暖房装置１の全体構成を示す模式図である。
【図１２】ヒートポンプ熱源機１ａにおける沸き上げ温度と成績係数（ＣＯＰ）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６０】
１ａ…ヒートポンプ熱源機
２…冷媒圧縮機
３…冷媒水熱交換器
４…膨張弁（冷媒減圧手段）
５…冷媒空気熱交換器
７…貯湯タンク
７ｇ…中間部
７ｉ…下方部
８…水ブライン熱交換器
１０…床暖房装置（暖房器）
１２…中温水混合弁（中温水混合手段）
１３…給湯混合弁（低温水混合手段）
１４…比例弁、切換弁（流量調節手段）
１５…バイパス流路
１６…分岐流路
１７…比例弁、切換弁（沸き上げ流路切換手段）
１８…中温水取り出し経路
１９…比例弁、切換弁（流量調節手段）
２０…バイパス流路
２１…比例弁、切換弁（流量調節手段）
３０…制御装置（制御手段）
３１…第１流路
３３…第２流路
Ａ…接続部（部位）
Ｂ…接続部（部位）
Ｂｊ…ブライン循環回路
Ｋ１…給湯水加熱回路
Ｋ２…ブライン加熱回路
Ｒ…冷媒回路
【図１】
2006071151.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006071151.tif 000009
【図８】
2006071151.tif 000010
【図９】
2006071151.tif 000011
【図１０】
2006071151.tif 000012
【図１１】
2006071151.tif 000013
【図１２】
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