(57)【要約】【課題】貯湯タンクに十分に熱交換された循環水を貯湯し、高効率なヒートポンプ沸き上げ運転を可能にする。【解決手段】圧縮機１６、水冷媒熱交換器１７、膨張弁１８及び空気冷媒熱交換器１９を接続した冷媒回路と、貯湯タンク１、沸き上げポンプ７、水冷媒熱交換器１７を接続した沸き上げ回路と、熱交換器８、浴槽１５を接続した負荷側循環回路と、貯湯タンク１、熱交換器８、熱交換器８の下流側に水・不凍液熱交換器２１を接続したタンク循環回路と、不凍液循環ポンプ２２、水・不凍液熱交換器２１、空気冷媒熱交換器１９を接続した不凍液循環回路とを備え、貯湯タンク１内の湯水の沸き上げ時に不凍液循環ポンプ２２を作動させるので、風呂追い炊き運転あるいは暖房運転でも、貯湯タンク１に、水・不凍液熱交換器２１により十分熱交換された低温水が常に流入し、常時高効率なヒートポンプ沸き上げ運転が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、水冷媒熱交換器、膨張弁及び空気冷媒熱交換器を接続した冷媒回路と、貯湯タンク、沸き上げポンプ、前記水冷媒熱交換器を接続した沸き上げ回路と、熱交換器、放熱体及び負荷側循環ポンプを接続した負荷側循環回路と、前記貯湯タンク、前記熱交換器、タンク循環ポンプ及び前記熱交換器の下流側に水・不凍液熱交換器を接続したタンク循環回路と、不凍液循環ポンプ、前記水・不凍液熱交換器、前記空気冷媒熱交換器を接続した不凍液循環回路とを備え、貯湯タンク内の湯水の沸き上げ時に前記不凍液循環ポンプを作動させるヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
放熱体は暖房パネルである請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項３】
放熱体は浴槽である請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯タンク内の高温水を利用して風呂追い焚きあるいは暖房運転などを行うヒートポンプ給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒータやヒートポンプ等の熱源を用いて貯湯タンク内の水を沸き上げ、高温に沸き上げた湯を貯湯タンクとは別に設けた熱交換器に供給し、浴槽水あるいは暖房水と熱交換して風呂追い焚きや暖房運転を行い、熱交換後の湯水を貯湯タンクの下部に戻すように構成している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図２は、特許文献１に記載された従来のヒートポンプを熱源とした風呂追い焚き給湯装置を示すものである。図２に示すように、１は貯湯タンクで、ヒートポンプ往き口２、ヒートポンプ戻り口３、熱交換器往き口４、熱交換器戻り口５を有し、前記熱交換器往き口４と熱交換器戻り口５の間で貯湯タンク１内の高温水を循環させるタンク循環回路Ａを形成している。６はヒートポンプユニット、７は沸き上げポンプ、８は追い焚き熱交換器でタンク１内の高温水を熱交換させる熱交１次入り口９、熱交１次出口１０、浴槽水を熱交換させる熱交２次入り口１１、熱交２次出口１２を有し、前記熱交２次入り口１１と熱交２次出口１２を経由して風呂循環回路Ｂを形成している。１３はタンク循環ポンプ、１４は風呂循環ポンプ、１５は浴槽である。
【０００４】
従来は上記構成において、貯湯タンク１の湯水沸き上げ時には、貯湯タンク１下部の低温水をヒートポンプ往き口２より沸きあげポンプ７でヒートポンプユニット６に送り、ヒートポンプユニット６で高温水にして貯湯タンク１上部のヒートポンプ戻り口３より供給し、貯湯タンク１の上部から徐々にタンク全体を高温水にしていた。
【０００５】
そして風呂追い焚き時には、貯湯タンク１上部の高温水を熱交換器往き口４からタンク循環ポンプ１３で追い焚き熱交換器８の熱交１次入り口９に供給し、熱交換され低温になった温水を熱交１次出口から貯湯タンク１の熱交換器戻り口５に戻し、熱交換器８の１次側で貯湯タンク１内の高温水の循環回路を形成している。そして、浴槽１５の温水を風呂循環ポンプ１４で追い焚き熱交換器８の熱交２次入り口１１に供給し、前記１次側の高温水と熱交換して温度上昇させて熱交２次出口１２から浴槽１５に戻して追い焚きを行っていた。
【０００６】
そして、貯湯タンク１下部に戻された熱交換後の中温水になったものをヒートポンプユニット６へ供給し、再び沸き上げを行っていた。
【特許文献１】特開平９−８９３６９号公報
【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、前記従来の構成で、風呂追い焚き時に貯湯タンク１上部の高温水を熱交換器往き口４からタンク循環ポンプ１３で追い焚き熱交換器８の熱交１次入り口９に供給し、熱交換され中温になった温水を熱交１次出口１０から貯湯タンク１の熱交換器戻り口５に戻している。
【０００８】
この場合、タンク循環ポンプ１３の回転数が低く、流量が少なければ風呂循環回路への熱交換量が少なく、沸き上げに時間がかかり、また、タンク循環ポンプ１３の回転数が高く流量が多いと風呂循環回路への熱交換量が多く、沸き上げ時間が早くなる。しかし、沸き上げ時間を早くするために循環流量を多くすると、貯湯タンク１下部には十分熱交換されなかった中温水が戻ってくることになり、貯湯タンク１内には中温水が貯湯されることになる。
【０００９】
貯湯タンク１から比較的温度の高い中温水がヒートポンプユニット６に供給されると、ヒ−トポンプの特性としてヒートポンプユニット６への入水温度が高い場合、効率が悪いので高効率な沸き上げ運転ができないという課題を有していた。また、ヒートポンプユニット６への入水温度がさらに高く（例えば約６０℃）なると、沸き上げ運転が停止してしまうという課題も有していた。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ヒートポンプによる高効率な沸き上げ運転を行うとともに、貯湯タンクに比較的温度の高い中温水が貯湯されている場合でも、貯湯タンク全量を高温に沸き上げることのできるヒートポンプ給湯機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ給湯機は、圧縮機、水冷媒熱交換器、膨張弁及び空気冷媒熱交換器を接続した冷媒回路と、貯湯タンク、沸き上げポンプ、水冷媒熱交換器を接続した沸き上げ回路と、熱交換器、放熱体及び負荷側循環ポンプを接続した負荷側循環回路と、貯湯タンク、前記熱交換器、タンク循環ポンプ及び前記熱交換器の下流側に水・不凍液熱交換器を接続したタンク循環回路と、不凍液循環ポンプ、水・不凍液熱交換器、空気冷媒熱交換器を接続した不凍液循環回路とを備え、貯湯タンク内の湯水の沸き上げ時に不凍液循環ポンプを作動させるものである。
【００１２】
これにより、貯湯タンク１上部の高温水を熱交換器往き口４からタンク循環ポンプ１３で追い焚き熱交換器８の熱交１次入り口９に供給し、熱交換され中温になった温水を熱交１次出口１０からの中温水を水・不凍液熱交換器を経由させることで、貯湯タンク１の熱交換器戻り口５に戻る水温をい低くすることができ、貯湯タンク１には、低温の中温水を貯湯することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプによる高効率な沸き上げ運転を行うとともに、貯湯タンクに比較的温度の高い中温水が貯湯されている場合でも、水・不凍液熱交換器を経由させることで、貯湯タンク内に十分熱交換された水温の低い水を戻すので、貯湯タンク全量を高温に沸き上げることのできるヒートポンプ給湯機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】
【００１４】
第１の発明は、圧縮機、水冷媒熱交換器、膨張弁及び空気冷媒熱交換器を接続した冷媒回路と、貯湯タンク、沸き上げポンプ、水冷媒熱交換器を接続した沸き上げ回路と、熱交換器、放熱体及び負荷側循環ポンプを接続した負荷側循環回路と、貯湯タンク、前記熱交換器、タンク循環ポンプ及び前記熱交換器の下流側に水・不凍液熱交換器を接続したタンク循環回路と、不凍液循環ポンプ、水・不凍液熱交換器、空気冷媒熱交換器を接続した不凍液循環回路とを備え、貯湯タンク内の湯水の沸き上げ時に不凍液循環ポンプを作動させるヒートポンプ給湯機である。
【００１５】
これによって、風呂追い炊きあるいは、暖房運転により、貯湯タンク内の湯水が中温水となった場合でも、一旦、水・不凍液熱交換器により中温水を低温水にした後に、沸き上げ運転時は、に低温水が流入することになり、常時高効率なヒートポンプ沸き上げ運転が可能となる。
【００１６】
第２の発明は、特に、第１の発明において、放熱体を暖房パネルとしたものである。
【００１７】
これによって、放熱体が部屋等の空気を暖める暖房ヒータに用いることができ、放熱体のエネルギー消費効率の高い運転を実現できるヒートポンプ給湯機を提供できる。
【００１８】
第３の発明は、特に、第１の発明において、放熱体を浴槽としたものである。
【００１９】
これによって、放熱体が、水等を温める風呂浴槽に用いることができ、放熱体のエネルギー消費効率の高い運転を実現できるヒートポンプ給湯機を提供できる。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の図を示すものである。図１において、圧縮機１６、水冷媒熱交換器１７、膨張弁１８、及び空気冷媒熱交換器１９を接続した冷媒回路が形成される。２０は、冷媒回路に風を送る送風ファンである。また、貯湯タンク１、ヒートポンプ往き口２、沸き上げポンプ７、水冷媒熱交換器１７及びヒートポンプ戻り口３で沸き上げ回路が形成され、貯湯タンク１内の水を水冷媒熱交換器１７を介して加熱し、貯湯タンク１の上部にあるヒートポンプ戻り口３から高温の湯水を貯える。
【００２２】
浴槽１５と、負荷側循環ポンプ１４、熱交２次入り口１１、負荷側循環水と熱交換する熱交換器８、及び熱交２次出口１２により負荷側循環回路が形成されている。実施の形態では浴槽１５としたが、浴槽以外の放熱体（床暖房プレートなど）であってもよい。
【００２３】
また、貯湯タンク１と熱交換器往き口４、熱交１次入り口９、負荷側循環水と熱交換する熱交換器８、熱交１次出口１０、熱交換器８の下流側である熱交１次出口１０を経て、タンク循環ポンプ１３及び熱交１次出口１０と熱交換器戻り口５の間に水・不凍液熱交換器２１を接続したタンク循環回路が形成される。さらに、不凍液循環ポンプ２２、水・不凍液熱交換器２１、空気冷媒熱交換器１９を接続した不凍液循環回路が形成される。
【００２４】
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。
【００２５】
まず、貯湯タンク１内が低温水の沸き上げ時には、貯湯タンク１下部の低温水をヒートポンプ往き口２より沸きあげポンプ７で、水冷媒熱交換器１７に直接送り、水冷媒熱交換器１７で高温水にして貯湯タンク１上部のヒートポンプ戻り口３より供給し、貯湯タンク１の上部から徐々にタンク全体を高温水にする。
【００２６】
そして風呂追い焚き時には、貯湯タンク１上部の高温水を熱交換器往き口４からタンク循環ポンプ１３で追い焚き熱交換器８の熱交１次入り口９に供給し、熱交換され中温になった温水を熱交１次出口１０から貯湯タンク１の熱交換器戻り口５に戻す。このとき、熱交換器戻り口５に戻る湯水は約３０度から６０度である中温水と呼ばれる温度湯水となっている。
【００２７】
そして、浴槽１５の温水を風呂循環ポンプ１４で追い焚き熱交換器８の熱交２次入り口１１に供給し、前記１次側の高温水と熱交換して温度上昇させて熱交２次出口１２から浴槽１５に戻して風呂追い焚きを行う。
【００２８】
風呂追い焚き運転時、タンク循環ポンプ１３による流量が少なければ風呂循環回路への熱交換量が少なく、沸き上げに時間がかかるため、タンク循環ポンプ１３による流量を多くし風呂循環回路への熱交換量を多くすることで、沸き上げ時間を早くする。しかし、沸き上げ時間を早くするために循環流量を多くすると、貯湯タンク１下部には十分熱交換されなかった中温水が戻ってくることになり、貯湯タンク１内には中温水が貯湯されることになってしまう。この中温水は、沸き上げ時において著しくエネルギー消費効率（ＣＯＰ）を悪化させるものである。
【００２９】
そこで、タンク循環ポンプ１３を経由して熱交１次出口１０から貯湯タンク１の熱交換器戻り口５に戻す際に、熱交１次出口１０からでた中温水を水・不凍液熱交換器２１に通すことにより、中温水を不凍液に放熱させて低温水にしてから、貯湯タンク１に戻す。
【００３０】
このことにより、風呂追い炊き運転時には、貯湯タンク１へ高温の中温水が戻ることがなく、貯湯タンク１へ戻る貯湯タンク１内には、常に高効率なヒートポンプ特性を維持するのに十分な熱交換された低温水が戻ってくることになり、ヒートポンプ給湯機のＣＯＰ低下を防止する。
【００３１】
また、水・不凍液熱交換器２１にとり中温水から放熱された熱は、不凍液循環ポンプ２２を介して空気冷媒熱交換器１９へ伝えられ、冷媒回路においてその熱が利用される。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明にかかるヒートポンプ給湯機は、風呂追い炊きあるいは、暖房運転により、追い焚き熱交換器の下流側からの中温水を水・不凍液熱交換器に通すことにより、不凍液に高温水からの熱を取り除き低温水にしてから貯湯タンクに戻すので、貯湯タンク内には、十分に熱交換された低温水が流入することになり、常時高効率なヒートポンプ沸き上げ運転が可能となり、高いＣＯＰを維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機の構成図
【図２】従来のヒートポンプ給湯機の構成図
【符号の説明】
【００３４】
１  貯湯タンク
７  沸き上げポンプ
８  熱交換器
１３  タンク循環ポンプ
１７  水冷媒熱交換器
１９  空気冷媒熱交換器
２１  水・不凍液熱交換器
２２  不凍液循環ポンプ
【図１】
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【図２】
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