(57)【要約】  【課題】  ヒートポンプユニットの効率を維持することができ、またヒートポンプユニットを大型化することを回避し、容易に暖房運転に展開すること。  【解決手段】  ヒートポンプユニットＡと貯湯タンク１０との間で循環ポンプ１４により温水往き管３１及び温水戻り管３４を介して温水を循環させるタンクユニットＢを備えたヒートポンプ式給湯装置にて、温水往き管３１の途中に継ぎ手３２により中継温水往き管３０を接続し、温水戻り管３４の途中に継ぎ手３５により中継温水戻り管３３を接続し、中継温水往き管と温水戻り管との間には熱源用循環管３６を接続し、この熱源用循環管３６の途中に温水熱交換器３７及び温水循環ポンプ３８を設け、暖房手段には途中に前記温水熱交換器３７と暖房循環ポンプ４４が設けられた暖房用循環路４０を接続し、ヒートポンプ式給湯装置に暖房温水供給ユニットＤを設ける。  【選択図】  図１
2006234248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、減圧装置が接続された水冷媒熱交換器、空気熱交換器を順次環状に接続してなる冷媒回路を備えたヒートポンプユニットと、前記水冷媒熱交換器と貯湯タンクとの間で循環ポンプにより温水往き管及び温水戻り管を介して温水を循環させるタンクユニットとを備えたヒートポンプ式給湯装置において、前記温水往き管の途中に配管接続された中継温水往き管と、前記温水戻り管の途中に配管接続された中継温水戻り管と、前記中継温水往き管と前記温水戻り管との間に配管接続された熱源用循環路と、この熱源用循環路に設けられた温水熱交換器及び温水循環ポンプと、暖房手段に配管接続され途中に前記温水熱交換器と暖房循環ポンプが設けられた暖房用循環路とを備えた暖房温水供給ユニットを設けたことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項２】
圧縮機、減圧装置が接続された水冷媒熱交換器、空気熱交換器を順次環状に接続してなる冷媒回路を備えたヒートポンプユニットと、前記水冷媒熱交換器と貯湯タンクとの間で循環ポンプにより温水往き管及び温水戻り管を介して温水を循環させるタンクユニットとを備えたヒートポンプ式給湯装置において、前記温水往き管の途中に配管接続された中継温水往き管と、前記温水戻り管の途中に配管接続された中継温水戻り管と、前記中継温水往き管と前記温水戻り管との間に配管接続された熱源用循環路と、この熱源用循環路に設けられた温水熱交換器及び温水循環ポンプと、暖房手段に配管接続され途中に前記温水熱交換器と暖房循環ポンプが設けられた暖房用循環路とを備えた暖房温水供給ユニットを、前記ヒートポンプユニットと前記タンクユニットとの間に設けたことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項３】
所定時間毎に前記温水循環ポンプを運転させる制御装置を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項４】
前記温水循環ポンプの運転停止時間を計時するタイマを備え、該タイマによる計時時間が予め設定された時間に達したときには、前記温水循環ポンプを所定時間運転させる制御装置を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＨＦＣやＣＯ２等の冷媒を用いたヒートポンプ式給湯装置に関する。詳述すれば、圧縮機、減圧装置が接続された水冷媒熱交換器、空気熱交換器を順次環状に接続してなる冷媒回路を備えたヒートポンプユニットと、前記水冷媒熱交換器と貯湯タンクとの間で循環ポンプにより温水往き管及び温水戻り管を介して温水を循環させるタンクユニットとを備えたヒートポンプ式給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のヒートポンプ式給湯装置としては、ヒートポンプユニットで熱交換して得られた高温水を貯湯タンクの上部に戻して貯湯・蓄熱し、貯湯タンクの高温水を給湯や風呂に使用するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１）。そして、このようなヒートポンプ式給湯ユニットを更に暖房に使用できるようにしたものとして、貯湯タンク内の給湯や風呂に使用する高温水と熱交換する熱交換器を備え、熱交換して得られた暖房用温水を用いて温水暖房を行うものが知られている。
【０００３】
このものでは、暖房用の熱源として利用し、温度が低下した温水を貯湯タンクの下部から中間部の間に戻すため、貯湯タンクの下部から中間部の間に高温水と低温水との間の温度の水の層である中温水の層が形成される。このため、貯湯運転時にヒートポンプユニットへ流れる温水の温度が高くなり、ヒートポンプユニットでの効率が低下するという問題が発生する。また、暖房負荷が大きいと十分な温度の温水が得られない虞があった。
【０００４】
また、ヒートポンプユニットの冷媒回路に給湯用の水冷媒熱交換器と暖房用の水冷媒熱交換器とを並列に組み込み、給湯用の温水と暖房用の温水とが得られるようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００５−２４２４２号公報
【特許文献１】特開２００２−２５７３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献２に開示する技術によれば、ヒートポンプユニットの冷媒回路に給湯用の水冷媒熱交換器と暖房用の水冷媒熱交換器とを並列に組み込むため、ヒートポンプユニットが大型化し、貯湯運転と暖房運転との同時運転に対応できるようにするためには、ヒートポンプユニットの圧縮機に大能力のものが必要になり、一層ヒートポンプユニットが大型化するなどの問題があった。
【０００６】
また、特許文献１に開示されたヒートポンプ給湯装置を暖房運転にも利用するために、例えばヒートポンプユニットを特許文献２に開示されているような冷媒回路に給湯用の水冷媒熱交換器と暖房用の水冷媒熱交換器とを並列に組み込んでいるヒートポンプユニットと交換し、配管接続するためには、新たなヒートポンプユニットの購入はもちろん、配管接続のための費用が大きく、暖房運転への展開が難しいという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、既存のヒートポンプ給湯装置を使用し、ヒートポンプユニットの効率を維持すると共に、ヒートポンプユニットを大型化することを回避しつつ、容易に暖房運転に展開することができるようにし、上述せる問題点を解消することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため第１の発明は、圧縮機、減圧装置が接続された水冷媒熱交換器、空気熱交換器を順次環状に接続してなる冷媒回路を備えたヒートポンプユニットと、前記水冷媒熱交換器と貯湯タンクとの間で循環ポンプにより温水往き管及び温水戻り管を介して温水を循環させるタンクユニットとを備えたヒートポンプ式給湯装置において、前記温水往き管の途中に配管接続された中継温水往き管と、前記温水戻り管の途中に配管接続された中継温水戻り管と、前記中継温水往き管と前記温水戻り管との間に配管接続された熱源用循環路と、この熱源用循環路に設けられた温水熱交換器及び温水循環ポンプと、暖房手段に配管接続され途中に前記温水熱交換器と暖房循環ポンプが設けられた暖房用循環路とを備えた暖房温水供給ユニットを設けたことを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、圧縮機、減圧装置が接続された水冷媒熱交換器、空気熱交換器を順次環状に接続してなる冷媒回路を備えたヒートポンプユニットと、前記水冷媒熱交換器と貯湯タンクとの間で循環ポンプにより温水往き管及び温水戻り管を介して温水を循環させるタンクユニットとを備えたヒートポンプ式給湯装置において、前記温水往き管の途中に配管接続された中継温水往き管と、前記温水戻り管の途中に配管接続された中継温水戻り管と、前記中継温水往き管と前記温水戻り管との間に配管接続された熱源用循環路と、この熱源用循環路に設けられた温水熱交換器及び温水循環ポンプと、暖房手段に配管接続され途中に前記温水熱交換器と暖房循環ポンプが設けられた暖房用循環路とを備えた暖房温水供給ユニットを、前記ヒートポンプユニットと前記タンクユニットとの間に設けたことを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、所定時間毎に前記温水循環ポンプを運転させる制御装置を設けたことを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、第１又は第２の発明において、前記温水循環ポンプの運転停止時間を計時するタイマを備え、該タイマによる計時時間が予め設定された時間に達したときには、前記温水循環ポンプを所定時間運転させる制御装置を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ヒートポンプユニットの効率を維持することができ、また、ヒートポンプユニットを大型化することを回避し、容易に暖房運転に展開することができる。
【００１３】
また、ヒートポンプ給湯装置を暖房運転に利用することを可能にした際にも、温水循環回路にて水が長期間滞留することを回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１はヒートポンプ式給湯装置の全体システムを示す系統図である。図１において、Ａはヒートポンプユニット、Ｂはタンクユニット、Ｃ１及びＣ２は貯湯用の温水循環路、Ｒは前記ヒートポンプユニットＡに内蔵された冷媒回路である。この冷媒回路Ｒにおいて、ＨＦＣやＣＯ２等の冷媒を用いることができるが、本実施形態ではＣＯ２を用いる。
【００１５】
前記冷媒回路Ｒは、冷媒を吸入圧縮し高温高圧にする圧縮機１、冷媒と水とを熱交換させる加熱用の冷媒対水熱交換器２、電動式の膨張弁３、外気と冷媒との熱交換を行う室外側熱交換器としての蒸発器４、アキュムレータ５等を有している。また、ヒートポンプユニットＡには、圧縮機１及び膨張弁３等を制御するマイクロコンピュータなどで構成された制御装置（以下、「第１制御装置」という）７が搭載されたプリント基板６が設けられている。
【００１６】
前記タンクユニットＢに収納された給湯回路Ｂ１は、お湯を貯湯する貯湯タンク１０、この貯湯タンク１０に水道水を供給する逆止弁付き水道減圧弁１１、貯湯タンク１０からお湯を取出す出湯管１２、該出湯管１２に接続される圧力逃がし弁１３、貯湯タンク１０の下端部に接続されて貯湯タンク１０から前記冷媒対水熱交換器２に水を供給するための循環ポンプ１４を有している。また、Ｓ１は貯湯タンク１０に流入する温水温度を検知する流入温水温度センサである。
【００１７】
前記貯湯タンク１０には、湯温検出センサＴＳ１、ＴＳ２、ＴＳ３、ＴＳ４、ＴＳ５及びＴＳ６が設けられ、本給湯機がその沸き上げ可能温度が５５℃までのため、前記各センサの検出湯温が５５℃以上の場合には残湯ありと判断する。このとき、検出センサＴＳ１の配置箇所は残湯量が３００リットル、ＴＳ２が同じく２５０リットル、ＴＳ３が２００リットル、ＴＳ４が１５０リットル、ＴＳ５が同じく１００リットル、ＴＳ６が５０リットルの位置である。
【００１８】
なお、１６はマイクロコンピュータなどで構成された制御装置（以下、「第２制御装置」という）２０が搭載されたプリント基板であり、第２の制御装置２０は本ヒートポンプ式給湯装置を制御する制御装置として機能する。１７は台所で操作される台所リモコン（リモートコントローラ）、１８は風呂場で操作されるふろリモコン（リモートコントローラ）である。尚、これら台所リモコン１７、ふろリモコン１８には時刻表示装置等が設けられている。
【００１９】
次に、ヒートポンプユニットＡとタンクユニットＢとを配管接続したヒートポンプ式給湯装置を暖房装置として更に展開するときに、新たに配管接続される暖房温水供給ユニットＤ及びその配管接続について説明する。３０は温水循環路Ｃ１、Ｃ２のうちの一方の管路である温水往き管３１の途中に継ぎ手３２、３２により接続された中継温水往き管、３３は温水循環路Ｃ１、Ｃ２のうちの他方の管路である温水戻り管３４の途中に継ぎ手３５、３５により配管接続された中継温水戻り管である。
【００２０】
また、３６は中継温水往き管３０と中継温水戻り管３３との間に配管接続された熱源用循環路である熱源用循環管であり、この熱源用循環管３６の途中には温水熱交換器３７、温水循環ポンプ３８及び熱動弁３９が接続されている。更に、熱源用循環管３６の途中には温水が中継温水往き管３０から熱源用循環管３６を介して中継温水戻り管３３へ流れる方向を順方向とする逆止弁３６Ａが設けられ、また中継温水戻り管３３の途中には熱源用循環管３６との接続部より上流側に、温水がタンクユニットＢからヒートポンプユニットＡへ流れる方向を順方向とする逆止弁３３Ａが設けられている。
【００２１】
また、４０は暖房手段としての例えば床暖房パネル或いは浴室暖房装置等の暖房端末４１に継ぎ手５０、５０、往き管５１及び戻り管５２を介して配管接続され、途中に前記温水熱交換器３７が設けられた暖房用温水循環路であり、４２は暖房用温水往き管、４３は途中に暖房循環ポンプ４４と膨張タンク４５とが接続されている暖房用温水戻り管である。また、暖房用温水往き管４２の途中には往き温水温度センサＳ２が設けられている。
【００２２】
５３はマイクロコンピュータなどで構成された制御装置（以下、「第３制御装置」という）５４やタイマ５５が搭載されたプリント基板であり、第１制御装置７及び第２制御装置２０に接続され、更に暖房リモコン４７及び往き温水温度センサＳ２が接続されている。更に、破線にて示した如く、熱源用循環管３６には必要に応じて水抜き栓４８が配管接続される。
【００２３】
上述した如く、すでに設置されているヒートポンプユニットＡとタンクユニットＢとを配管接続したヒートポンプ式給湯装置に対し、新たに暖房温水供給ユニットＤを温水往き管３１及び温水戻り管３４の途中に継ぎ手３２、３２、３５、３５により接続することにより、すでに設置されているヒートポンプユニットＡをそのまま利用し、ヒートポンプユニットＡの効率を維持することができ、またヒートポンプユニットを大型化することを回避しつつ、ヒートポンプ式給湯装置を暖房装置としても容易に展開することができる。
【００２４】
また、暖房運転時に、貯湯タンク１０の温水を使用しないため、貯湯タンク１０内の湯層をこわすことなく、維持することができる。
【００２５】
以下、貯湯運転の動作について説明する。先ず、貯湯タンク１０から出湯管１２を介して温水が供給されて貯湯量が減少すると、湯温検出センサＴＳ１、ＴＳ２、ＴＳ３、ＴＳ４、ＴＳ５及びＴＳ６の検出温度に基づき、第２制御装置２０が動作し、循環ポンプ１４が運転され、貯湯タンク１０下部の冷たい水が冷媒対水熱交換器２を循環し、温度上昇した温水が貯湯タンク１０へ供給される。ここで、貯湯タンク１０へその上部から供給される温水温度は６５℃から８５℃であるが、流入温水温度センサＳ１が検知する温度がこの温度になるように、ヒートポンプユニットＡの圧縮機１の周波数制御、膨張弁３の弁開度制御が第１制御装置７により行われる。
【００２６】
次に、暖房運転の動作について説明する。使用者が暖房リモコン４７を操作し、暖房運転を行うときには、第３制御装置５４が熱動弁３９をオンさせると共に暖房循環ポンプ４４の運転を開始させ、また第１制御装置７が貯湯運転時同様にヒートポンプユニットＡを運転させる。その後、所定時間後、例えば１分後の熱動弁３９が開く頃に温水循環ポンプ３８が運転を開始する。このとき、逆止弁３３Ａにより、貯湯タンク１０への温水の流入は阻止される。
【００２７】
そして、冷媒対水熱交換器２にて温度上昇した温水が温水循環ポンプ３８の運転により温水熱交換器３７を循環し、この温水熱交換器３７にて温度上昇した暖房温水が暖房用温水往き管４２を介して暖房端末４１に供給され、暖房運転が行われる。このとき、往き温水温度センサＳ２の検出温度に基づき第３制御装置５４を介して第１制御装置７によりヒートポンプユニットＡの運転、即ち圧縮機１の周波数制御、膨張弁３の弁開度制御が制御され、例えば６０〜７０℃の暖房温水が暖房端末に供給される。このように暖房運転が行われるが、貯湯運転中は暖房運転は不可とし、暖房運転中に貯湯運転が開始されると暖房運転は一時中断され、貯湯運転の終了後に暖房運転が再開されるように第２制御装置２０及び第３制御装置５４は制御する。
【００２８】
更に、夏季或いは使用者の旅行などのため、暖房温水供給ユニットＤを運転しないときには、温水循環ポンプ３８の運転停止時間が長くなるが、タイマ５５が温水循環ポンプ３８の運転停止時間を計時し、運転停止時間（継続して運転されない時間）が予め設定された第１の所定時間である例えば２４時間に達するとタイムアップする。この結果、第３制御装置５４が熱動弁３９をオンさせると共に予め設定されている第２の所定時間である例えば１分間運転信号を温水循環ポンプ３８に出力し、温水が熱源用循環管３６に流れる。即ち、温水循環ポンプ３８→逆止弁３６Ａ→熱動弁→温水熱交換器３７→温水循環ポンプ３８という循環経路で循環する。このため、熱源用循環管３６の温水が長時間、熱源用循環管３６内に滞留して滞留水になることを回避できる。
【００２９】
なお、温水循環ポンプ３８の運転頻度は増加するが、所定時間、例えば２４時間毎に常に温水循環ポンプ３８を運転させるようにしても、同様の効果を得ることができる。
【００３０】
以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ヒートポンプ式給湯装置の全体系統図である。
【符号の説明】
【００３２】
１              圧縮機
１０            貯湯タンク
１４            循環ポンプ
３０            中継温水往き管
３２            継ぎ手
３１            温水往き管
３３            中継温水戻り管
３４            温水戻り管
３５            継ぎ手
３６            熱源用循環管
３７            温水熱交換器
４４            暖房循環ポンプ
Ａ              ヒートポンプユニット
Ｂ              タンクユニット
Ｄ              暖房温水供給ユニット
【図１】
2006234248.tif 000003