(57)【要約】【課題】空気調和装置と給湯装置が設置された一般家庭やその他の施設において、空気調和装置の圧縮機で圧縮した冷媒の熱を放熱する放熱器の熱を回収して、給湯装置の給湯タンクに溜めた水を加熱する構成によって、放散される熱の有効利用を図ると共に、給湯タンクに溜めた水の加熱促進効果も図るものである。【解決手段】上水道が供給され所定の圧力状態に維持された密閉式給湯タンクを備え、給湯タンクの水を加熱装置へ循環して加熱し、給湯タンクに溜めた湯を給湯タンクの上部から利用場所へ供給する給湯装置と、圧縮機で圧縮した冷媒の熱を放熱器で放熱し膨張装置を通って蒸発器で蒸発させて再び圧縮機へ帰還する循環サイクルの空気調和機能を有する冷却加熱ユニットを備え、放熱器で放熱する熱を給湯装置で回収するように、放熱器を通る冷媒の熱で加熱された水を給湯タンクに溜める熱回収路を備えたこと。【選択図】図１
2008249247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上水道が底部から供給され内部の水圧が所定の圧力状態に維持された密閉式である給湯タンクと、この給湯タンク内の水を加熱装置へ循環して加熱し、前記給湯タンクに溜めた湯を給湯タンクの上部から利用場所へ供給するようになっている給湯装置と、圧縮機で圧縮した後の冷媒の熱を放熱器で放熱し膨張装置を通って蒸発器で蒸発させて再び前記圧縮機へ帰還する循環サイクルを構成し前記蒸発器で冷却運転を可能とした冷却加熱ユニットを備え、前記放熱器で放熱される冷媒の熱を前記給湯装置で回収するように、前記放熱器を通る冷媒の熱で加熱された水を前記給湯タンクに供給する熱回収路を備えたことを特徴とする熱回収路付き給湯装置。
【請求項２】
請求項１において、前記熱回収路は、前記給湯タンク下部の低温の水を加熱して前記給湯タンクの中温の水もしくはこの中温の水の近傍に供給することを特徴とする熱回収路付き給湯装置。
【請求項３】
上水道が底部から供給され内部の水圧が所定の圧力状態に維持された密閉式である給湯タンクと、この給湯タンク内の水を加熱装置へ循環して加熱しこの加熱された高温水（湯）を給湯タンクの上部に設けた上部入口管から前記給湯タンク内へ戻し、給湯タンク内の高温水（湯）を給湯タンクの上部から取り出して利用場所へ供給するようになっている給湯装置と、圧縮機で圧縮した後の冷媒の熱を放熱器で放熱し膨張装置を通って蒸発器で蒸発させて再び前記圧縮機へ帰還する循環サイクルを構成し前記蒸発器で冷却運転を可能とした冷却加熱ユニットと、前記放熱器で放熱される冷媒の熱を前記給湯装置で回収するように、前記放熱器を通る冷媒の熱で加熱された水を前記給湯タンクに供給する熱回収路と、前記給湯タンクの底部から前記熱回収路へ低温水を供給する流入配管と、前記熱回収路で加熱された温水を前記給湯タンクの前記上部入口管と底部との間に位置する中間入口管へ戻す流出配管を備え、前記流出配管を通る温水を前記上部入口管または前記中間入口管のいずれかに選択供給するように制御する制御弁を設けたことを特徴とする熱回収路付き給湯装置。
【請求項４】
上水道が底部から供給され内部の水圧が所定の圧力状態に維持された密閉式である給湯タンクと、この給湯タンク内の水を加熱装置へ循環して加熱しこの加熱された高温水（湯）を給湯タンクの上部に設けた上部入口管から前記給湯タンク内へ戻し、給湯タンク内の高温水（湯）を給湯タンクの上部から取り出して利用場所へ供給するようになっている給湯装置と、圧縮機で圧縮した後の冷媒の熱を放熱器で放熱し膨張装置を通って蒸発器で蒸発させて再び前記圧縮機へ帰還する循環サイクルを構成し前記蒸発器で冷却運転を可能とした冷却加熱ユニットと、前記放熱器で放熱される冷媒の熱を前記給湯装置で回収するように、前記放熱器を通る冷媒の熱で加熱された水を前記給湯タンクに供給する熱回収路と、前記給湯タンクの底部から前記熱回収路へ低温水を供給する流入配管と、前記熱回収路で加熱された温水を前記給湯タンクの前記上部入口管と底部との間に位置する中間入口管へ戻す流出配管と、前記流出配管を通る温水を前記上部入口管または前記中間入口管のいずれかに選択供給するように制御する制御弁と、少なくとも前記給湯タンク内の上部及び中間部の水温を検出する水温検出部を設け、前記水温検出部の検出に基づき前記制御弁を制御して前記流出配管を通る温水の流れを前記上部入口管または前記中間入口管のいずれかへ切り替え制御することを特徴とする熱回収路付き給湯装置。
【請求項５】
上水道が底部から供給され内部の水圧が所定の圧力状態に維持された密閉式である給湯タンクと、この給湯タンク内の水を加熱装置へ循環して加熱しこの加熱された高温水（湯）を給湯タンクの上部に設けた上部入口管から前記給湯タンク内へ戻し、給湯タンク内の高温水（湯）を給湯タンクの上部から取り出して利用場所へ供給するようになっている給湯装置と、圧縮機で圧縮した後の冷媒の熱を放熱器で放熱し膨張装置を通って蒸発器で蒸発させて再び前記圧縮機へ帰還する循環サイクルを構成し前記蒸発器で冷却運転を可能とした冷却加熱ユニットと、前記放熱器には前放熱器を通る冷媒の熱を奪う水が通る熱回収路と、前記給湯タンクの底部の低温水が前記熱回収路へ流入配管から流入し前記熱回収路で加熱された温水が前記給湯タンクの中間入口管へ流出配管から戻るようにポンプを備えた循環水路を構成し、前記流出配管を通る温水を前記上部入口管または前記中間入口管のいずれかに選択供給するように制御する制御弁と、少なくとも前記給湯タンク内の上部、中間部及び下部の水温を検出する水温検出部を設け、前記水温検出部の検出に基づき前記制御弁を制御して前記流出配管を通る温水の流れを前記上部入口管または前記中間入口管のいずれかへ切り替え制御する制御要素と、前記冷却加熱ユニットは、前記圧縮機で圧縮され冷媒の熱を放熱させるための第２の放熱器要素を備え、前記冷却加熱ユニットの運転中において前記水温検出部の検出に基づき前記循環水路を水が循環する状態と循環しない状態とに制御する制御要素を備えると共に、前記水が循環していないときに前記第２の放熱器要素が有効に作用することができるように成すことを特徴とする熱回収路付き給湯装置。
【請求項６】
前記加熱装置が稼動状態のときは前記熱回収路を水が循環しないように閉じる開閉弁を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の熱回収路付き給湯装置。
【請求項７】
前記熱回収路を開閉する開閉弁を設け、前記給湯タンクの下部の水温が、所定温度より低い低温度状態では前記開閉弁を開き所定温度状態では前記開閉弁を閉じるように制御する制御要素を備えたことを特徴とする請求項４または５のいずれかに記載の熱回収路付き給湯装置。
【請求項８】
前記第２の放熱器要素は、前記熱回収路に並列に前記流入配管と前記流出配管に接続された副熱交換器であり、前記給湯タンクの下部の水温が所定温度より低い低温度状態では前記副熱交換器への水の循環を止め、前記給湯タンクの下部の水温が所定温度より高いときは前記副熱交換器への水の循環を行なう動作をすることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の熱回収路付き給湯装置。
【請求項９】
上水道が底部から供給され内部の水圧が所定の圧力状態に維持された密閉式である給湯タンクと、この給湯タンク内の水を加熱装置へ循環して加熱しこの加熱された高温水（湯）を給湯タンクの上部に設けた上部入口管から前記給湯タンク内へ戻し、給湯タンク内の高温水（湯）を給湯タンクの上部から取り出して利用場所へ供給するようになっている給湯装置と、圧縮機で圧縮した冷媒を第１熱交換器と膨張装置を通って第２熱交換器で蒸発させて再び前記圧縮機へ帰還する冷房運転サイクル、及び前記圧縮機で圧縮した冷媒を前記第２熱交換器と膨張装置を通って前記第１熱交換器で蒸発させて再び前記圧縮機へ帰還する暖房運転サイクルとを構成するヒートポンプ式冷却加熱ユニットを備え、前記第１熱交換器に並列に前記冷媒が通る冷媒管と前記給湯タンクに溜めた水（又は湯）が通る水路管が熱交換状態にある第３熱交換器を設け、前記暖房運転サイクルにおいて、暖房運転開始から所定時間、前記第１熱交換器と第３熱交換器に冷媒が流れ、その後、前記第３熱交換器へ冷媒が流れないように制御する開閉弁を設けたことを特徴とする熱回収路付き給湯装置。
【請求項１０】
上水道が底部から供給され内部の水圧が所定の圧力状態に維持された密閉式である給湯タンクと、この給湯タンク内の水を加熱装置へ循環して加熱しこの加熱された高温水（湯）を給湯タンクの上部に設けた上部入口管から前記給湯タンク内へ戻し、給湯タンク内の高温水（湯）を給湯タンクの上部から取り出して利用場所へ供給するようになっている給湯装置と、圧縮機で圧縮した冷媒を第１熱交換器と膨張装置を通って第２熱交換器で蒸発させて再び前記圧縮機へ帰還する冷房運転サイクル、及び前記圧縮機で圧縮した冷媒を前記第２熱交換器と膨張装置を通って前記第１熱交換器で蒸発させて再び前記圧縮機へ帰還する暖房運転サイクルとを構成するヒートポンプ式冷却加熱ユニットを備え、前記第１熱交換器に並列に前記冷媒が通る冷媒管と前記給湯タンクに溜めた水（又は湯）が通る水路管が熱交換状態にある第３熱交換器を設け、前記第３熱交換器の冷媒の流れを制御する開閉弁と、前記第１熱交換器の冷媒の流れを制御するもう１つの開閉弁を設け、暖房運転開始から所定時間、前記第３熱交換器のみに冷媒が流れるように、前記後者のもう１つの開閉弁を閉じ前者の開閉弁を開き、その後、前記後者のもう１つの開閉弁を開き、前者の開閉弁を閉じることを特徴とする熱回収路付き給湯装置。
【請求項１１】
前記加熱装置が二酸化炭素冷媒を圧縮機で圧縮する冷凍装置の二酸化炭素冷媒ガスを冷却する冷媒ガス熱交換器で構成され、前記冷却加熱ユニットの冷媒がＨＦＣ等の凝縮性冷媒で構成され、前記冷媒ガス熱交換器には前記給湯タンクの底部の低温水が流入し前記二酸化炭素冷媒ガスによって加熱された高温水（湯）が前記給湯タンクの上部へ戻る高温水（湯）形成路が設けられたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の熱回収路付き給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水道が減圧弁を介して底部に供給され所定の圧力状態に維持された密閉式である給湯タンクを備え、この給湯タンクの水を加熱装置へ循環して加熱し、前記給湯タンクに溜めた湯を利用場所へ供給する給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上水道が減圧弁を介して底部に供給され所定の圧力状態に維持された密閉式である給湯タンクを備え、この給湯タンクの水を加熱装置へ循環して加熱し、前記給湯タンクに溜めた湯を給湯タンクの上部から利用場所へ供給する給湯装置において、前記加熱装置が二酸化炭素冷媒を圧縮機で圧縮する冷凍装置の二酸化炭素冷媒ガスを冷却する冷媒ガス熱交換器で構成され、前記冷媒ガス熱交換器には前記給湯タンクの底部の低温水が流入し前記二酸化炭素冷媒ガスによって加熱された高温水（湯）が前記給湯タンクの上部へ戻る高温水（湯）形成路が設けられたものがある。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１３９２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１のような給湯装置が設置された一般家庭やその他の施設において、一般的にそれらの建物の室内冷房や暖房を行なう冷凍サイクルの空気調和装置（又は空気調和機）やその他の特定部分を冷却又は加熱する冷凍サイクルの冷凍装置（これらを総称して冷却加熱ユニットと称する）を備えている。この冷却加熱ユニットは、圧縮機で圧縮した冷媒の熱を放熱器で放熱し膨張弁を通って蒸発器で蒸発させて再び前記圧縮機へ帰還する循環サイクルを構成し、所定の室内の冷房を行なう場合は、前記蒸発器で冷却した空気を送風機で所定の室内へ供給させるか、又は前記蒸発器で冷却した水等のブラインを冷房用熱交換器へ循環させ、この冷房用熱交換器で冷却した空気を所定の室内へ供給させることにより、所定の室内の冷房を行なうことができる。この場合、圧縮機で圧縮した冷媒の熱を放熱する前記放熱器の熱は、送風機によってそのまま室外の空気中へ放散されるのが一般的である。
【０００４】
本発明は、このように冷却加熱ユニットと給湯装置が設置された一般家庭やその他の施設において、冷却加熱ユニットの圧縮機で圧縮した冷媒の熱を放熱する放熱器の熱を回収して、給湯装置の給湯タンクに溜めた水を加熱する構成によって、放散される熱の有効利用を図ると共に、給湯タンクに溜めた水の加熱促進効果も図るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１発明の熱回収路付き給湯装置は、上水道が底部から供給され内部の水圧が所定の圧力状態に維持された密閉式である給湯タンクと、この給湯タンク内の水を加熱装置へ循環して加熱し、前記給湯タンクに溜めた湯を給湯タンクの上部から利用場所へ供給するようになっている給湯装置と、圧縮機で圧縮した後の冷媒の熱を放熱器で放熱し膨張装置を通って蒸発器で蒸発させて再び前記圧縮機へ帰還する循環サイクルを構成し前記蒸発器で冷却運転を可能とした冷却加熱ユニットを備え、前記放熱器で放熱される冷媒の熱を前記給湯装置で回収するように、前記放熱器を通る冷媒の熱で加熱された水を前記給湯タンクに供給する熱回収路を備えたことを特徴とする。
【０００６】
第２発明の熱回収路付き給湯装置は、第１発明において、前記熱回収路は、前記給湯タンク下部の低温の水を加熱して前記給湯タンクの中温の水もしくはこの中温の水の近傍に供給することを特徴とする。
【０００７】
第３発明の熱回収路付き給湯装置は、上水道が底部から供給され内部の水圧が所定の圧力状態に維持された密閉式である給湯タンクと、この給湯タンク内の水を加熱装置へ循環して加熱しこの加熱された高温水（湯）を給湯タンクの上部に設けた上部入口管から前記給湯タンク内へ戻し、給湯タンク内の高温水（湯）を給湯タンクの上部から取り出して利用場所へ供給するようになっている給湯装置と、圧縮機で圧縮した後の冷媒の熱を放熱器で放熱し膨張装置を通って蒸発器で蒸発させて再び前記圧縮機へ帰還する循環サイクルを構成し前記蒸発器で冷却運転を可能とした冷却加熱ユニットと、前記放熱器で放熱される冷媒の熱を前記給湯装置で回収するように、前記放熱器を通る冷媒の熱で加熱された水を前記給湯タンクに供給する熱回収路と、前記給湯タンクの底部から前記熱回収路へ低温水を供給する流入配管と、前記熱回収路で加熱された温水を前記給湯タンクの前記上部入口管と底部との間に位置する中間入口管へ戻す流出配管を備え、前記流出配管を通る温水を前記上部入口管または前記中間入口管のいずれかに選択供給するように制御する制御弁を設けたことを特徴とする。
【０００８】
第４発明の熱回収路付き給湯装置は、上水道が底部から供給され内部の水圧が所定の圧力状態に維持された密閉式である給湯タンクと、この給湯タンク内の水を加熱装置へ循環して加熱しこの加熱された高温水（湯）を給湯タンクの上部に設けた上部入口管から前記給湯タンク内へ戻し、給湯タンク内の高温水（湯）を給湯タンクの上部から取り出して利用場所へ供給するようになっている給湯装置と、圧縮機で圧縮した後の冷媒の熱を放熱器で放熱し膨張装置を通って蒸発器で蒸発させて再び前記圧縮機へ帰還する循環サイクルを構成し前記蒸発器で冷却運転を可能とした冷却加熱ユニットと、前記放熱器で放熱される冷媒の熱を前記給湯装置で回収するように、前記放熱器を通る冷媒の熱で加熱された水を前記給湯タンクに供給する熱回収路と、前記給湯タンクの底部から前記熱回収路へ低温水を供給する流入配管と、前記熱回収路で加熱された温水を前記給湯タンクの前記上部入口管と底部との間に位置する中間入口管へ戻す流出配管と、前記流出配管を通る温水を前記上部入口管または前記中間入口管のいずれかに選択供給するように制御する制御弁と、少なくとも前記給湯タンク内の上部及び中間部の水温を検出する水温検出部を設け、前記水温検出部の検出に基づき前記制御弁を制御して前記流出配管を通る温水の流れを前記上部入口管または前記中間入口管のいずれかへ切り替え制御することを特徴とする。
【０００９】
第５発明の熱回収路付き給湯装置は、上水道が底部から供給され内部の水圧が所定の圧力状態に維持された密閉式である給湯タンクと、この給湯タンク内の水を加熱装置へ循環して加熱しこの加熱された高温水（湯）を給湯タンクの上部に設けた上部入口管から前記給湯タンク内へ戻し、給湯タンク内の高温水（湯）を給湯タンクの上部から取り出して利用場所へ供給するようになっている給湯装置と、圧縮機で圧縮した後の冷媒の熱を放熱器で放熱し膨張装置を通って蒸発器で蒸発させて再び前記圧縮機へ帰還する循環サイクルを構成し前記蒸発器で冷却運転を可能とした冷却加熱ユニットと、前記放熱器には前放熱器を通る冷媒の熱を奪う水が通る熱回収路と、前記給湯タンクの底部の低温水が前記熱回収路へ流入配管から流入し前記熱回収路で加熱された温水が前記給湯タンクの中間入口管へ流出配管から戻るようにポンプを備えた循環水路を構成し、前記流出配管を通る温水を前記上部入口管または前記中間入口管のいずれかに選択供給するように制御する制御弁と、少なくとも前記給湯タンク内の上部、中間部及び下部の水温を検出する水温検出部を設け、前記水温検出部の検出に基づき前記制御弁を制御して前記流出配管を通る温水の流れを前記上部入口管または前記中間入口管のいずれかへ切り替え制御する制御要素と、前記冷却加熱ユニットは、前記圧縮機で圧縮され冷媒の熱を放熱させるための第２の放熱器要素を備え、前記冷却加熱ユニットの運転中において前記水温検出部の検出に基づき前記循環水路を水が循環する状態と循環しない状態とに制御する制御要素を備えると共に、前記水が循環していないときに前記第２の放熱器要素が有効に作用することができるように成すことを特徴とする。
【００１０】
第６発明の熱回収路付き給湯装置は、第１乃至第５発明のいずれかにおいて、前記加熱装置が稼動状態のときは前記熱回収路を水が循環しないように閉じる開閉弁を設けたことを特徴とする。
【００１１】
第７発明の熱回収路付き給湯装置は、第４発明または第５発明において、前記熱回収路を開閉する開閉弁を設け、前記給湯タンクの下部の水温が、所定温度より低い低温度状態では前記開閉弁を開き所定温度状態では前記開閉弁を閉じるように制御する制御要素を備えたことを特徴とする。
【００１２】
第８発明の熱回収路付き給湯装置は、第５乃至第７発明のいずれかにおいて、前記第２の放熱器要素は、前記熱回収路に並列に前記流入配管と前記流出配管に接続された副熱交換器であり、前記給湯タンクの下部の水温が所定温度より低い低温度状態では前記副熱交換器への水の循環を止め、前記給湯タンクの下部の水温が所定温度より高いときは前記副熱交換器への水の循環を行なう動作をすることを特徴とする。
【００１３】
第９発明の熱回収路付き給湯装置は、上水道が底部から供給され内部の水圧が所定の圧力状態に維持された密閉式である給湯タンクと、この給湯タンク内の水を加熱装置へ循環して加熱しこの加熱された高温水（湯）を給湯タンクの上部に設けた上部入口管から前記給湯タンク内へ戻し、給湯タンク内の高温水（湯）を給湯タンクの上部から取り出して利用場所へ供給するようになっている給湯装置と、圧縮機で圧縮した冷媒を第１熱交換器４４と膨張装置を通って第２熱交換器２４０で蒸発させて再び前記圧縮機へ帰還する冷房運転サイクル、及び前記圧縮機で圧縮した冷媒を前記第２熱交換器と膨張装置を通って前記第１熱交換器で蒸発させて再び前記圧縮機へ帰還する暖房運転サイクルとを構成するヒートポンプ式冷却加熱ユニットを備え、前記第１熱交換器４４に並列に前記冷媒が通る冷媒管と前記給湯タンクに溜めた水（又は湯）が通る水路管が熱交換状態にある第３熱交換器２２０を設け、前記暖房運転サイクルにおいて、暖房運転開始から所定時間、前記第１熱交換器４４と第３熱交換器２２０に冷媒が流れ、その後、前記第３熱交換器２２０へ冷媒が流れないように制御する開閉弁４１を設けたことを特徴とする。
【００１４】
第１０発明の熱回収路付き給湯装置は、上水道が底部から供給され内部の水圧が所定の圧力状態に維持された密閉式である給湯タンクと、この給湯タンク内の水を加熱装置へ循環して加熱しこの加熱された高温水（湯）を給湯タンクの上部に設けた上部入口管から前記給湯タンク内へ戻し、給湯タンク内の高温水（湯）を給湯タンクの上部から取り出して利用場所へ供給するようになっている給湯装置と、圧縮機で圧縮した冷媒を第１熱交換器４４と膨張装置２３を通って第２熱交換器２４０で蒸発させて再び前記圧縮機へ帰還する冷房運転サイクル、及び前記圧縮機で圧縮した冷媒を前記第２熱交換器２４０と膨張装置２３を通って前記第１熱交換器４４で蒸発させて再び前記圧縮機へ帰還する暖房運転サイクルとを構成するヒートポンプ式冷却加熱ユニットを備え、前記第１熱交換器４４に並列に前記冷媒が通る冷媒管と前記給湯タンクに溜めた水（又は湯）が通る水路管が熱交換状態にある第３熱交換器２２０を設け、前記第３熱交換器２２０の冷媒の流れを制御する開閉弁４１と、前記第１熱交換器４４の冷媒の流れを制御するもう１つの開閉弁４３を設け、暖房運転開始から所定時間、前記第３熱交換器２２０のみに冷媒が流れるように、前記後者のもう１つの開閉弁４３を閉じ前者の開閉弁４１を開き、その後、前記後者のもう１つの開閉弁４３を開き、前者の開閉弁４１を閉じることを特徴とする。
【００１５】
第１１発明の熱回収路付き給湯装置は、第１乃至第１０発明のいずれかにおいて、前記加熱装置が二酸化炭素冷媒を圧縮機で圧縮する冷凍装置の二酸化炭素冷媒ガスを冷却する冷媒ガス熱交換器で構成され、前記冷却加熱ユニットの冷媒がＨＦＣ等の凝縮性冷媒で構成され、前記冷媒ガス熱交換器には前記給湯タンクの底部の低温水が流入し前記二酸化炭素冷媒ガスによって加熱された高温水（湯）が前記給湯タンクの上部へ戻る高温水（湯）形成路が設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１発明では、給湯タンクは、上水道が減圧弁を介して底部に供給されて、内部が所定の圧力状態に維持される密閉式であるため、給湯タンク内の下部から上水道（例えば１５℃程度の水）がそのまま流入する。このため、下部の温度は低く、上部の温度が高い状態になる。この上部の温度が高い湯が洗面台の蛇口や風呂等の利用場所へ供給されて使用され、使用された湯（水）の不足分が減圧弁を介して上水道が底部から補給されることとなる。この給湯タンク内へその下部から補給された水の温度も高い温度（例えば８０℃〜９０℃）に上昇させるためには、加熱装置を運転する必要があるが、いずれも加熱装置の運転コストがアップする。そこで、本発明の熱回収路内に給湯タンクの下部の低温水を循環して加熱（例えば５０℃程度に加熱）することにより、冷却加熱ユニットの放熱器で放熱される熱の有効利用によって、給湯タンクに溜めた水の加熱促進効果を図ることができるものとなる。
【００１７】
第２発明も第１の発明の効果と同様に、空気調和装置の放熱器で放熱される熱の有効利用によって、給湯タンクの下部に溜めた水を加熱して、給湯タンクの中温の水領域に戻すことにより、この中温領域とその下方領域の水の加熱促進効果を図ることができるため、温度の低い下部領域の水温上昇に寄与して、上部の水温低下を起こさせず、給湯タンクから所定の高温水を洗面台の蛇口や風呂等の利用場所へ供給できる好ましいものとなる。
ものとなる。
【００１８】
第３発明では、第１発明または第２発明の効果に加えて、熱回収路で加熱された温水を給湯タンクの中間入口管へ戻す流出配管を備え、この流出配管を通る温水を給湯タンクの上部に設けた上部入口管または中間入口管のいずれかに供給するように制御する制御弁を設けているため、給湯タンク内の上部の水温が低い場合は、熱回収路で加熱された温水を上部入口管から給湯タンク内へ戻し、給湯タンク内の上部の水温が高い場合は、熱回収路で加熱された温水を中間入口管から給湯タンク内へ戻すように制御できる。このため、給湯タンク内の上部の温度が所定の温度、例えば５０℃よりも低い場合は、熱回収路で加熱された中温度（例えば５５℃程度）の水（湯）の供給によって、給湯タンク内の上部の温度上昇を促進して、速く給湯タンク内の上部の温度を上昇させることに寄与できるものとなる。また、給湯タンク内の上部の温度が所定の温度（例えば９０℃）以上になっている場合は、給湯タンク内の上部の高温が低下しないように、中間入口管から給湯タンク内へ戻すように制御できるため、給湯タンク内の下側の水温上昇に寄与し、中温の湯の要求に対しては、上部の高温の湯を残したままで対応することができるものである。
【００１９】
第４発明では、第１発明または第２発明の効果に加えて、給湯タンク内の水温を検出する水温検出部の検出に基づき、制御弁を制御して熱回収路で加熱された温水の流れを、上部入口管または中間入口管のいずれかへ切り替え制御する。このため、給湯タンク内の上部の水温が所定の温度、例えば５０℃よりも低い場合は、熱回収路で加熱された温水を上部入口管から給湯タンク内へ戻して、給湯タンク内の上部の温度上昇を促進して、速く給湯タンク内の上部の温度を上昇させることに寄与できるものとなる。また、給湯タンク内の上部の水温が高い場合は、例えば所定の温度（例えば９０℃）以上のときは、熱回収路で加熱された温水を中間入口管から給湯タンク内へ戻すようにして、給湯タンク内の上部の高温が低下しないようにし、給湯タンク内の下部の水温上昇に寄与する。このように、給湯タンク内の水温に応じて、熱回収路で加熱された温水を給湯タンクの上部に戻すか中間部に戻すかのきめ細かい制御を行えるため、温度が高い湯の確保ができるものである。
【００２０】
第５発明では、第１発明または第２発明の効果に加えて、給湯タンク内の上部、中間部及び下部の水温を検出する水温検出部の検出に基づき、制御弁を制御して熱回収路で加熱された温水の流れを、上部入口管または中間入口管のいずれかへ切り替え制御する。このため、給湯タンク内の上部の水温が所定の温度、例えば５０℃よりも低い場合は、熱回収路で加熱された温水を上部入口管から給湯タンク内へ戻して、給湯タンク内の上部の温度上昇を促進して、速く給湯タンク内の上部の温度を上昇させることに寄与できるものとなる。また、給湯タンク内の上部の水温が高い場合は、例えば所定の温度（例えば９０℃）以上のときは、熱回収路で加熱された温水を中間入口管から給湯タンク内へ戻すようにして、給湯タンク内の上部の高温が低下しないようにし、給湯タンク内の下部の水温上昇に寄与する。更に、給湯タンク内の下部の水温が所定温度（例えば５５℃）以上に上昇している場合は、熱回収路で加熱された温水の給湯タンクへの供給停止とするように制御できるものである。このように、給湯タンク内の上部の水温のみならず、給湯タンク内の中間部及び下部の水温に応じて、熱回収路で加熱された温水を給湯タンクの上部に戻すか中間部に戻すかの制御と、熱回収路で加熱された温水の給湯タンクへの供給停止制御を行えるため、温度が高い湯を給湯タンク内に溜めることができるものとなる。また、給湯タンクの下部の水温が所定温度より高いときは、この高い温度の湯が放熱器へ循環することによる放熱器の放熱効果の低下を防止すると共に、第２放熱器要素によって放熱器による冷媒の熱の放熱効果を促進して、冷却加熱ユニットによる冷却効果を良好な状態に維持できるものとなる。
【００２１】
第６発明では、第１乃至第５発明の効果に加えて、加熱装置が稼動状態のときは熱回収路を水が循環しないようにするため、加熱装置による加熱を優先して、給湯タンクの上部に温度の高い湯を速く貯蔵することができるようになる。
【００２２】
第７発明では、第４発明または第５発明の効果に加えて、水温検出部の検出に基づき、給湯タンクの下部の水温が所定温度より低い低温度状態では、熱回収路の開閉弁を開いて給湯タンクの下部の水温上昇を行ない、所定温度状態になれば、この開閉弁を閉じることにより、給湯タンクの下部の水温を所定温度以上の状態に保つことができ、給湯タンク内の湯温維持に適したものとなる。
【００２３】
第８発明では、第５乃至第７発明の効果に加えて、給湯タンクの下部の水温が所定温度より高いときは、この高い温度の湯が放熱器へ循環することによる放熱器の放熱効果の低下を防止すると共に、副熱交換器によって放熱器による冷媒の熱の放熱効果を促進して、冷却加熱ユニットによる冷却効果を良好な状態に維持できるものとなる。
【００２４】
第９発明では、第１発明または第２発明の効果に加えて、給湯タンクから供給される水（湯）の熱を第３熱交換器が組み上げることによって、暖房運転開始時から第２熱交換器の温度を高い状態にすることができるため、暖房運転開始時の前記所定の室内の温度の立ち上がりを速めることができる。また、給湯タンクから供給される水（湯）の温度が、この上水道の温度よりも高い温度に加熱された状態であれば、この温水が第３熱交換器へ流れることとなり、第３熱交換器がこの熱を組み上げることによって、ヒートポンプ式冷却加熱ユニットの運転効率が、より一層向上するものとなる。このため、暖房運転開始時から第２熱交換器の温度を高い状態にすることができるため、暖房運転開始時の前記所定の室内の温度の立ち上がりを速めることができる。また、いつまでも第３熱交換器において給湯タンクから供給される水（又は湯）と熱交換させれば、給湯タンク２内の湯温の低下を招くこととなるが、給湯タンク２から第３熱交換器への水（湯）の供給時間は制限されるため、このような懸念はない。
【００２５】
第１０発明では、第１発明または第２発明の効果に加えて、暖房運転開始から所定時間は、第３熱交換器のみに冷媒を流して、給湯タンクから供給される水（湯）の熱を第３熱交換器が組み上げることにより、暖房運転開始時から第２熱交換器の温度を高い状態にすることができるため、暖房運転開始時の前記所定の室内の温度の立ち上がりを速めることができる。そして、その後、通常の暖房サイクルに戻るため、給湯タンク内の湯温の低下を防止できる状態となる。
【００２６】
第１１発明では、第１乃至第６発明の効果に加えて、加熱装置が二酸化炭素冷媒を圧縮機で圧縮する冷凍装置の二酸化炭素冷媒ガスを冷却する冷媒ガス熱交換器には、給湯タンクの底部の低温水が流入し二酸化炭素冷媒ガスによって加熱された湯温は、高温水の湯（例えば、冬場では７５℃程度の湯、夏場では８５℃程度の湯）が給湯タンクの上部へ戻ることとなり、給湯タンクの底部の低温水を取り出して十分な高温水の湯に仕上げることによって、給湯タンクの底部の低温水域を少なくでき、給湯タンク内の上部の湯温の低下抑制効果が図られ、給湯タンク内の上部から高温水の湯を利用場所へ供給するのに適したものとなる。また、冷却加熱ユニットの冷媒がＨＦＣ等の凝縮性冷媒で構成されたことにより、安価な冷凍システムで間に合うこととなり、冷房専用の空気調和機であっても差し支えない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の熱回収路付き給湯装置は、上水道が底部から供給され内部の水圧が所定の圧力状態に維持された密閉式である給湯タンクと、この給湯タンク内の水を加熱装置へ循環して加熱し、前記給湯タンクに溜めた湯を給湯タンクの上部から利用場所へ供給するようになっている給湯装置と、圧縮機で圧縮した後の冷媒の熱を放熱器で放熱し膨張装置を通って蒸発器で蒸発させて再び前記圧縮機へ帰還する循環サイクルを構成し前記蒸発器で冷却運転を可能とした冷却加熱ユニットを備え、前記放熱器で放熱される冷媒の熱を前記給湯装置で回収するように、前記放熱器を通る冷媒の熱で加熱された水を前記給湯タンクに供給する熱回収路を備えたことを特徴とするものであり、以下に本発明の実施形態を記載する。
【実施例１】
【００２８】
次に、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は本発明に係る熱回収路付き給湯装置の配管構成図を示している。
【００２９】
図１において、本発明に係る熱回収路付き給湯装置１は、密閉式給湯タンク２と、この給湯タンク２内の水（又は湯）を所定の高温度に加熱する加熱装置３とを備え、給湯タンク２に溜めた湯を給湯タンク２の上部から利用場所９へ供給する給湯装置１Ａを備えている。給湯タンク２内には、上水道４が、減圧弁５を介して所定圧力状態（例えば、略８．８Ｐａの圧力状態）に低減された状態で、給湯タンク２の底部に連通した入出水管６Ａから供給され、給湯タンク２内は所定の圧力状態に維持された密閉式である。この給湯タンク２の水は、ポンプ７の運転によって入出水管６Ａから取り出されて、加熱装置３に設けた水管３Ａを通る間に加熱され、この加熱された高温水（湯）を給湯タンク２の上部に設けた上部入口管６Ｂから給湯タンク２内へ戻すように、高温水（湯）管８が設けられている。
【００３０】
給湯タンク２内の高温水（湯）は、給湯タンク２の頂部の高温水（湯）の取出し管６Ｃから取り出して、利用場所９へ供給される。給湯タンク２内の中温水（湯）は、給湯タンク２内の中温水（湯）域に連通した取出し管６Ｆから取り出して、利用場所９へ供給される。利用場所９は、流しを備えた台所や洗面台等の温水混合栓等の蛇口部９Ａ、風呂部９Ｂ、家屋内の床暖房部９Ｃ等であり、高温水（湯）取出し管６Ｃに配管で接続された混合弁ユニット１０を介して高温水（湯）が分配される。床暖房部９Ｃは、ポンプ１２の運転によって、温水槽１１を介しての高温水（湯）が循環する。温水槽１１には、加熱用電気ヒータを付随させて温度制御させる方式でもよい。
【００３１】
蛇口部９Ａ、風呂部９Ｂの蛇口が開かれたとき、又はポンプ１２が運転されることによって、高温水（湯）取出し管６Ｃから利用場所９へ給湯タンク４の高温水（湯）が供給される。これは、給湯タンク２が密閉式であるため、蛇口部９Ａ、風呂部９Ｂの蛇口が開かれたとき、又はポンプ１２が運転されることによって、高温水（湯）取出し管６Ｃの圧力低下による給湯タンク２内の圧力低下が生じ、これによって、上水道４が、減圧弁５を介して所定圧力状態でもって入出水管６Ａから給湯タンク２内に供給されつつ、給湯タンク２内の高温水（湯）が取出し管６Ｃから送出される仕組みである。このため、給湯タンク２内の上部には高温水（湯）が貯蔵され、下部には低温水(湯)が貯蔵され、中間部には中間温度の湯（中温水の湯）が貯蔵された状態となる。
【００３２】
加熱装置３の運転制御による給湯タンク２内の湯温の制御、利用場所９への給湯タンク２内の湯の供給、給湯タンク２から利用場所９へ供給する湯温の調節制御等を行なうコントローラ３０を備えている。コントローラ３０には、台所に設けたリモートコントローラ（以下、リモコンという）３０Ｒが接続され、リモコン３０Ｒによって、冷凍装置１５をＯＮ−ＯＦＦ等の操作ができる。混合弁ユニット１０には、コントローラ３８が設けられ、風呂用リモコン３０Ｆと床暖房用リモコン３０Ｕが接続されている。そして、風呂用リモコン３０Ｆによって、風呂部９Ｂの浴槽へ供給する湯温の設定や湯レベルの設定等ができ、風呂用リモコン３０Ｆによって、この設定された条件において、混合弁ユニット１０のバルブを開閉して風呂部９Ｂの浴槽へ湯を供給する。また、床暖房用リモコン３０Ｕはコントローラ３３にも接続され、冷却加熱ユニット２０が、冷房運転のときは、コントローラ３８に床暖房部９Ｃへ湯が供給されないように、混合弁ユニット１０のバルブを閉じるように制御し、暖房運転のときは、コントローラ３８に床暖房部９Ｃへ湯が供給されるように、混合弁ユニット１０のバルブを開くように制御する。床暖房用リモコン３０Ｕによって、床暖房部９Ｃへ供給される湯温を設定できる。
【００３３】
リモコン３０Ｆ、３０Ｒ、３０Ｕ等による設定に基づくコントローラ３０の動作によって、その設定された温度の湯を給湯タンク２から利用場所９へ供給するために、給湯タンク２内の高温水（湯）を取出し管６Ｃから送出するか、中温水（湯）を取出し管６Ｆから送出するかを洗濯するために切り替え弁５０Ａと、コントローラ３０の動作によって前記設定された温度の湯を作るように、切り替え弁５０Ａから供給される湯と上水道４から供給される通常温度の水との混合割合を定める混合調整弁５０Ｂを備えている。混合調整弁５０Ｂは、ステッピングモータ方式によって弁が動作して、湯と水が所定の混合割合となるように制御される。これによって、低温湯から中温湯、高温湯までの温度の湯が、利用場所９へ供給できることとなる。
【００３４】
加熱装置３は、二酸化炭素もしくは二酸化炭素を多量に含む冷媒（二酸化炭素冷媒という）を圧縮機１３で圧縮する冷凍装置１５の二酸化炭素冷媒ガスを冷却する冷媒ガス熱交換器で構成される。冷凍装置１５は、圧縮機１３で二酸化炭素冷媒を圧縮し、この圧縮された冷媒ガスが冷媒ガス熱交換器である加熱装置３の冷媒管３Ｂを通った後、膨張装置としての膨張弁１４から蒸発器１６へ至り、蒸発器１６で周囲の熱を奪って（汲み上げ）アキュームレータ（図示せず）を通って再び圧縮機１３へ帰還して圧縮される冷凍サイクルを繰り返す。蒸発器１６での熱交換の向上のために、ファン１７が設けられている。二酸化炭素冷媒を用いた場合は、フロン系冷媒に比して冷媒圧力が高く、加熱装置３に設けた冷媒管３Ｂを通る間に、水管３Ａを通る水の温度を高温水（湯）にまで加熱できる。このため、例えば、例えば１５℃程度の上水道が給湯タンク２内の下部から流入する場合、冬場では７５℃程度の湯、夏場では８５℃程度の湯を給湯タンク２内の上部に供給することができる。
【００３５】
加熱装置３に設けた上記水管３Ａと冷媒管３Ｂは、内側管を冷媒管３Ｂとし、外側管を水管３Ａとする二重管構造でもよく、または、多数の伝熱フィンを水管３Ａと冷媒管３Ｂが並列状態で貫通配置した熱交器構造であってもよい。
【００３６】
本発明に係る熱回収路付き給湯装置１は、上記の他に、空気調和機能等を有する冷却加熱ユニット２０を備えている。冷却加熱ユニット２０は、圧縮機２１で圧縮した冷媒の熱を放熱器２２（第１熱交換器という）で放熱し膨張弁２３を通って蒸発器２４（第２熱交換器という）で蒸発させて再び圧縮機２１へ帰還する冷凍サイクルを構成している。そして、放熱器２２には、水（又は湯）が通る熱回収路２２Ａと冷媒の通る冷媒管２２Ｂを備え、放熱器２２を通る冷媒の熱を熱回収路２２Ａの水が奪う作用部である。給湯タンク２の底部の低温水が入出水管６Ａから出て、流入配管２５Ａから熱回収路２２Ａへ流入し、熱回収路２２Ａで加熱された温水が流出配管２５Ｂから給湯タンク２の中間入口管６Ｄへ戻るように、ポンプ２６を備えた循環水路２５を構成している。中間入口管６Ｄは、給湯タンク２の上部入口管６Ｂと給湯タンク２の底部との間に位置する。
【００３７】
放熱器２２に設けた熱回収路２２Ａの管と冷媒管２２Ｂは、内側管を冷媒管２２Ｂとし、外側管を熱回収路２２Ａとする二重管構造でもよく、または、多数の伝熱フィンを熱回収路２２Ａの管と冷媒管２２Ｂが並列状態で貫通配置した熱交器構造であってもよく、また、プレート型やマイクロチューブ型等の熱交器であってもよい。
【００３８】
加熱装置３は、上記のように二酸化炭素冷媒を用いた冷凍装置１５の二酸化炭素冷媒ガスを冷却する冷媒ガス熱交換器で構成されるが、冷却加熱ユニット２０の冷媒は、ＨＦＣ等の凝縮性冷媒で構成される。これによって、空気調和機能を有する冷却加熱ユニット２０は、二酸化炭素冷媒を用いた冷凍装置よりも安価な冷凍システムで間に合うこととなり、冷房と暖房兼用の空気調和機でなく、冷房専用の空気調和機であっても差し支えない。冷却加熱ユニット２０が、ＨＦＣ等の凝縮性冷媒を使用する冷凍装置で構成される場合には、放熱器２２の熱回収路２２Ａで加熱された温水の温度は、略５５℃程度である。
【００３９】
熱回収路２２Ａで加熱された温水が通る流出配管２５Ｂ内の温水を上部入口管６Ｂまたは中間入口管６Ｄのいずれかに供給するように制御する制御弁２７を設けている。給湯タンク２には、その中の水温を検知するために、上部、中間部及び下部の水温を検出する複数の検出部２８Ａ〜２８Ｅからなる水温検出部２８を設けている。水温検出部２８の検出に基づき、制御弁２７を制御して流出配管２５Ｂを通る温水の流れを上部入口管６Ｂまたは中間入口管６Ｄのいずれかへ切り替え制御する制御要素３０Ａを備えたコントローラ３０を備えている。
【００４０】
このため、給湯タンク２内の上部の水温が所定の温度、例えば５０℃よりも低い場合には、所定の運転モード（夏場の高温の湯の追い焚きを必要としないモード等）であれば、熱回収路２２Ａで加熱された温水を上部入口管６Ｂから給湯タンク２内へ戻して、給湯タンク２内の上部の温度上昇を促進して、速く給湯タンク２内の上部の温度を上昇させることに寄与できるものとなる。また、給湯タンク２内の上部の水温が高い場合は、例えば所定の温度（例えば７０℃）以上のときは、熱回収路２２Ａで加熱された温水を中間入口管６Ｄから給湯タンク２内へ戻すようにして、給湯タンク２内の上部の高温が低下しないようにし、給湯タンク２内の下部の水温上昇に寄与する。
【００４１】
また、水温検出部２８の検出に基づき、循環水路２５を水が循環する状態と、循環しない状態とに制御する制御要素３０Ｂをコントローラ３０に備えている。循環水路２５を水が循環する状態と、循環しない状態とに制御するために、循環水路２５を開閉する電磁式開閉弁２９を設けている。これによって、給湯タンク２内の下部の水温が所定温度（例えば、放熱器２２で加熱された温水の温度５５℃）よりも低い場合は、熱回収路２２Ａで加熱された温水を中間入口管６Ｄから給湯タンク２へ供給するように、制御弁２７を制御し、開閉弁２９を開くと共に、ポンプ２６を運転する制御を行う。また、給湯タンク２内の下部の水温が所定温度（例えば、放熱器２２で加熱された温水の温度５５℃）以上に上昇している場合は、熱回収路２２Ａで加熱された温水の給湯タンク２への供給停止とするように開閉弁２９を閉じると共に、ポンプ２６を停止する制御を行う。これによって、給湯タンク２内の下部の水温が所定温度状態に高いときは、無駄にポンプ２６を運転せず、省エネ効果を図ることができる。
【００４２】
また、制御要素３０Ｂは、冷却加熱ユニット２０の運転中（圧縮機２１の運転中）において、水温検出部２８の検出に基づき、循環水路２５を水が循環する状態と、循環しない状態とに制御するように、上記同様に、制御弁２７の制御と開閉弁２９の開閉とポンプ２６の運転、停止を制御する。
【００４３】
また、上記のように、給湯タンク２内の下部の水温が所定温度（例えば、放熱器２２で加熱された温水の温度５５℃）以上に上昇している場合には、循環水路２５を水が循環しない状態に制御するため、冷却加熱ユニット２０の放熱器２２に温度の高い水が流れることによって生じる放熱器２２の放熱効果の低下を防止でき、冷却加熱ユニット２０の運転効率の低下を抑制できるものとなる。
【００４４】
このように、給湯タンク２内の上部の水温のみならず、給湯タンク２内の中間部及び下部の水温に応じて、熱回収路２２Ａで加熱された温水を給湯タンク２の上部に戻すか中間部に戻すかの制御と、熱回収路２２Ａで加熱された温水の給湯タンク２への供給停止制御を行えるため、温度が高い湯を給湯タンク２内に溜めることができるものとなる。
【００４５】
給湯タンク２は、例えば４６０リットルの湯が貯蔵できる容量とした場合、水温検出部２８で検出する８０℃の湯が１００リットルに減少したことがコントローラ３０によって判別されれば、加熱装置３を構成する冷凍装置１５の圧縮機１３が稼動する構成である。通常、加熱装置３の冷凍装置１５は、深夜電力で圧縮機１３が稼動するようにしているが、コントローラ３０は学習機能を備えているため、コントローラ３０が日常の湯の使用状況を把握して、給湯タンク２内の上部に溜める湯温は何℃が適切かを自動設定して、冷凍装置１５の圧縮機１３の稼動を制御している。
【００４６】
また、コントローラ３０には、加熱装置３が稼動状態のとき（圧縮機１３が運転状態の冷凍装置１５）は、熱回収路２２Ａを水が循環しないように開閉弁２９を閉じ、ポンプ２６を停止すると共に、制御弁２７を制御する制御要素３０Ｃを設け、加熱装置３による加熱を優先して、給湯タンク２の上部に温度の高い湯を速く貯蔵することができるようになっている。
【００４７】
また、本発明では、上記の構成に付加する構成として、熱回収路２２Ａに並列に、流入配管２５Ａと流出配管２５Ｂに接続された第２放熱器要素としての副熱交換器３１を設けている。そして、副熱交換器３１への水の循環を制御するために、電磁式開閉弁３２を設けている。この場合、副熱交換器３１には、熱交換促進用としてファン３１Ａが設けられている。給湯タンク２の下部の水温が所定温度（例えば、放熱器２２で加熱された温水の温度５５℃）より低い低温度状態では、ファン３１ＡはＯＦＦ状態であり、開閉弁３２を閉じて副熱交換器３１への水の循環を止めている。また、給湯タンク２の下部の水温が所定温度（例えば、放熱器２２で加熱された温水の温度５５℃）以上に高いときは、開閉弁２９を閉じると共に開閉弁３２を開き、ポンプ２６を運転状態とし、ファン３１ＡをＯＮ状態とする。
【００４８】
これによって、給湯タンク２の下部の水温が所定温度より低い低温度状態では、開閉弁３２を閉じることによって、放熱器２２における放熱効果に寄与すると共に熱回収路２２Ａ内の水が加熱され、給湯タンク２の下部の水温上昇を行なうことができる。また、給湯タンク２の下部の水温が所定温度より高いときは、この高い温度の湯が放熱器２２へ循環すれば、冷却加熱ユニット２０の放熱器２２の放熱効果の低下が生じるが、開閉弁２９を閉じることにより、それを防止している。また、水の閉回路によって放熱器２２と副熱交換器３１を水が循環するため、放熱器２２による冷媒の熱の放熱効果を促進して、冷却加熱ユニット２０による冷却効果を良好な状態に維持できるものとなる。
【００４９】
上記において、圧縮機１３を出た冷媒の温度、又は加熱装置３を構成する冷媒ガス熱交換器３を出た冷媒の温度を温度センサ１８で検出し、コントローラ３０によって、冷凍装置１５の運転制御を行う。この運転制御は、温度センサ１８が検出する温度が所定の温度となるように、コントローラ３０によって、圧縮機１３の回転数をインバータ制御する。また、循環ポンプ７の吐出量は、給湯タンク２に供給される湯温が設定値（９２℃、８２℃等）になるように制御される。このように、冷凍装置１５の運転によって、給湯タンク２内に高温水（湯）を貯蔵できることとなる。
【００５０】
空気調和機能を有する冷却加熱ユニット２０の運転制御は、冷房負荷に応じて行なわれる。即ち、冷却加熱ユニット２０の蒸発器２４で冷却した空気を家屋内の所定の室内に供給し、又はブライン（水、特定な液体）を熱交換部３５へ循環してこの熱交換部３５で冷却した空気を家屋内の所定の室内に供給することにより、この所定の室内を冷房する。この場合、実質的この所定の室内の温度を検出する温度検知センサ（実質的に冷房される所定の室内の温度を検出するように、この所定の室内の温度、蒸発器２４の温度、または熱交換部３５の温度等を検出する温度検知センサを設ける等の手段がある）を設け、コントローラ３３によって冷却加熱ユニット２０の圧縮機２１の運転を制御する。
【００５１】
図１の冷却加熱ユニット２０は、第２熱交換器である蒸発器２４でブライン（水、特定な液体）を冷却し、この冷却したブライン（水、特定な液体）をポンプ３４の運転によって、所定の室内の天井部に設置した熱交換部３５や、所定の室内の床下面部に設置した熱交換部３５へ供給し、冷水槽３６から再び第２熱交換器である蒸発器２４へ帰還するサイクルで循環させる方式である。熱交換部３５が所定の室内の天井部に設置した熱交換部３５である場合は、ファンによって熱交換部３５に所定の室内の空気が循環して、熱交換部３５によって所定の室内の空気が冷却されるものである。
【実施例２】
【００５２】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図２は本発明に係る熱回収路付き給湯装置の配管構成図を示している。
【００５３】
図２に示す本発明に係る熱回収路付き給湯装置１において、図１に示す部分と同じ機能部分は同一符号で示しており、その動作、構成は実施例１に記載したものを援用する。実施例２が実施例１と異なる部分は、冷却加熱ユニット２０をヒートポンプ式とした構成である。
【００５４】
実施例２のものは、ヒートポンプ式冷却加熱ユニット２０によって、家屋内の所定の室内を暖房する場合、暖房運転スタート当初における前記所定の室内の暖房効果（室内の温度上昇）を速めることができるように、運転効率を向上させるものである。
【００５５】
ヒートポンプ式冷却加熱ユニット２０は、圧縮機２１、膨張装置としての膨張弁２３、四方弁４０、電磁式開閉弁４１、電磁式開閉弁４３、第１熱交換器４４、第２熱交換器２４０を備え、圧縮機２１で圧縮した冷媒を第１熱交換器４４と膨張弁２３を通って第２熱交換器２４０で蒸発させて再び圧縮機２１へ帰還する冷房運転サイクルと、圧縮機２１で圧縮した冷媒を第２熱交換器２４０と膨張弁２３を通って第１熱交換器４４で蒸発させて再び圧縮機２１へ帰還する暖房運転サイクルとを構成するヒートポンプ式空気調和機能を有する冷却加熱ユニットである。
【００５６】
第１熱交換器４４と電磁式開閉弁４３の直列配管に、第３熱交換器２２０の冷媒管２２０Ｂと電磁式開閉弁４１の直列配管が並列に接続されている。第３熱交換器２２０は、実施例１の放熱器２２と同様に、水（又は湯）が通る水路管２２０Ａと冷媒の通る冷媒管２２０Ｂを備え、水路管２２０Ａを通る温水の熱を冷媒管２２０Ｂの冷媒が奪う作用部である。給湯タンク２の底部の低温水が入出水管６Ａから出て、流入配管２５Ａから水路管２２０Ａへ流入し、水路管２２０Ａで冷却された水が流出配管２５Ｂから給湯タンク２の中間入口管６Ｄへ戻るように、ポンプ２６を備えた循環水路２５を構成している。
【００５７】
水路管２２０Ａと冷媒管２２０Ｂは、内側管を冷媒管２２０Ｂとし、外側管を水路管２２０Ａとする二重管構造でもよく、または、多数の伝熱フィンを水路管２２０Ａと冷媒管２２０Ｂが並列状態で貫通配置した熱交器構造であってもよい。第１熱交換器２２０（図１の放熱器２２に相当）における給湯タンク２からの水（又は湯）との熱交換は、実施例１で説明したことと同様である。
【００５８】
先ず、ヒートポンプ式冷却加熱ユニット２０によって、前記所定の室内を冷房運転する場合について説明する。圧縮機２１で圧縮した冷媒が四方弁４０を通り、開いている電磁式開閉弁４３を通って熱交換器４４でファン４２の運転によって放熱し、膨張装置としての膨張弁２３を通って熱交換器２４０（図１の蒸発器２４に相当）で蒸発して、再び四方弁４０を通って圧縮機２１へ帰還する冷凍サイクルを構成する。
【００５９】
この冷房運転において、電磁式開閉弁４１が開いておれば、冷媒が第３熱交換器２２０の冷媒管２２０Ｂを流れて、実施例１の放熱器２２と同様に、給湯タンク２の底部の低温水が入出水管６Ａから出て、流入配管２５Ａから水路管２２０Ａへ流入し、水路管２２０Ａで冷却された水が流出配管２５Ｂから給湯タンク２の中間入口管６Ｄへ戻るように、ポンプ２６が作動する。この場合、第３熱交換器２２０の機能は、実施例１の放熱器２２と同様であるため、実施例１で記載した事項を援用するものとする。
【００６０】
給湯タンク２の水の加熱を向上させるためには、冷房運転においては、電磁式開閉弁４３を閉じて、空冷式熱交換器４４への冷媒の流れを阻止し、四方弁４０を出た冷媒が全て第３熱交換器２２０の冷媒管２２０Ｂを流れるようにすることができる。
【００６１】
熱交換器２４０でブライン（水、特定な液体）を冷却し、この冷却したブライン（水、特定な液体）をポンプ３４の運転によって、所定の室内の天井部に設置した熱交換部３５や、所定の室内の床下面部に設置した熱交換部３５へ供給し、冷温水槽３６から再び第２熱交換器である熱交換器２４０へ帰還するサイクルで循環させる方式である。熱交換部３５が所定の室内の天井部に設置した熱交換部３５である場合は、ファンによって熱交換部３５に所定の室内の空気が循環して、熱交換部３５によって所定の室内の空気が冷却されるものである。
【００６２】
次に、ヒートポンプ式冷却加熱ユニット２０によって、前記所定の室内を暖房運転する場合について説明する。暖房運転では、電磁式開閉弁４３が開き、四方弁４０が切り替わって、圧縮機２１で圧縮した冷媒が四方弁４０を通って第２熱交換器２４０で凝縮し放熱し、膨張弁２３を通って熱交換器４４へ入り蒸発する。ファン４２の運転によって熱交換器４４の熱交換が促進され、熱交換器４４を出た冷媒は、電磁式開閉弁４３と四方弁４０を通って圧縮機２１へ帰還する冷凍サイクルを構成する。また、後述のように、暖房運転開始初期のみ電磁式開閉弁４１が開いて、熱交換器４４と熱交換器２２０にも冷媒が流れるが、その後は電磁式開閉弁４１が閉じて、熱交換器２２０への冷媒の流れを遮断する。
【００６３】
ヒートポンプ式冷却加熱ユニット２０の暖房運転において、電磁式開閉弁４３は開いており、膨張弁２３を通った冷媒は熱交換器４４に流れ、熱交換器４４においてファン４２の運転によって周囲空気から吸熱する。前記所定の室内を暖房運転する場合は、通常、冬季等の低外気状況であるが、外気温が低くなればなるほど、熱交換器４４がこの低外気（周囲空気）と熱交換してこの外気（周囲空気）から熱を汲み上げるヒートポンプ効果は低下する。しかし、膨張弁２３を通った冷媒は第３熱交換器２２０にも流れるようにすれば、水路管２２０Ａを通る温水から冷媒管２２０Ｂを通る冷媒が熱を汲み上げることにより、膨張弁２３を通った冷媒が熱を汲み上げる効果が向上する。即ち、膨張弁２３を通った冷媒の熱交換部からの熱の汲み上げ効果が向上することとなり、ヒートポンプ式冷却加熱ユニット２０の運転効率が向上して、第２熱交換器２４０の温度を速く高い状態にすることができる。
【００６４】
このように、ヒートポンプ式冷却加熱ユニット２０の暖房運転によって生じる第２熱交換器２４０の加熱に基づき、第２熱交換器２４０でブライン（水、特定な液体）を加熱し、この加熱したブライン（水、特定な液体）をポンプ３４の運転によって、所定の室内の天井部に設置した熱交換部３５や、所定の室内の床下面部に設置した熱交換部３５へ供給し、冷水・温水槽３６から再び第２熱交換器２４０へ帰還するサイクルで循環させる方式である。熱交換部３５が所定の室内の天井部に設置した熱交換部３５である場合は、ファンによって熱交換部３５に所定の室内の空気が循環して、熱交換部３５によって所定の室内の空気を暖めることができるものである。
【００６５】
本発明では、ヒートポンプ式冷却加熱ユニット２０の暖房運転を開始する場合、暖房運転開始から所定時間、例えば２分〜５分程度の間、電磁式開閉弁４１を開いて膨張弁２３を通った冷媒が、第１熱交換器４４と第３熱交換器２２０の両方に流れるようにする。また、このとき、電磁式開閉弁２９を開きポンプ２６を運転して、第３熱交換器２２０に給湯タンク２の水（又は湯）が流れる状態とする。前記所定時間到達又は経過後は、電磁式開閉弁４１を閉じ、第１熱交換器４４のみに冷媒が流れる通常のヒートポンプ暖房運転サイクルに切り替え、電磁式開閉弁２９を閉じ、ポンプ２６の運転を停止する。
【００６６】
冬季等の低外気状況においても、上水道４の温度は、０℃よりも十分高い温度、例えば１５℃程度の温度を保っているため、外気が数℃以下の低温状況において、給湯タンク２から供給される水の温度がこの上水道４の温度であっても、第３熱交換器２２０がこの熱を組み上げることによって、ヒートポンプ式冷却加熱ユニット２０の運転効率が向上することとなる。まして、給湯タンク２から供給される水の温度が、この上水道４の温度よりも高い温度に加熱された状態であれば、この温水が第３熱交換器２２０へ流れることとなり、第３熱交換器２２０がこの熱を組み上げることによって、ヒートポンプ式冷却加熱ユニット２０の運転効率が、より一層向上するものとなる。このため、暖房運転開始時から第２熱交換器２４０の温度を速く高い状態にすることができるため、暖房運転開始時の前記所定の室内の温度の立ち上がりを速めることができる。
【００６７】
なお、上記のように、第３熱交換器２２０に冷媒が流れる時間を、暖房運転開始から所定時間、例えば５分〜１０分程度に制限するのは、いつまでも第３熱交換器２２０において給湯タンク２から供給される水（又は湯）と熱交換させれば、給湯タンク２内の湯温の低下を招くこととなるので、これを制限するためである。この暖房運転開始からの所定時間は、例えば２分〜５分程度の予め設定した一定時間にタイマ手段によって規制してもよいが、暖房される所定の室内の温度が所定温度に上昇したとき（実質的に暖房される所定の室内の温度が所定温度に上昇したことを検出するように、この所定の室内の温度の温度検知センサを設けるか、熱交換部３５の温度検知センサを設けるか、第２熱交換器２４０の温度を検出する温度検知センサを設ける等の手段がある）、コントローラ３３によって電磁式開閉弁２９及び４１を閉じ、ポンプ２６を停止するように制御することもできる。
【００６８】
上記では、暖房運転開始から所定時間、熱交換器４４と熱交換器２２０の両方に冷媒が流れるが、これに替わって、暖房運転開始から所定時間、熱交換器４４には冷媒が流れないように電磁式開閉弁４３を閉じ、第３熱交換器２２０のみに冷媒が流れるように電磁式開閉弁４１を開くように構成し、その後、その後、開閉弁４３を開くと共に、開閉弁４１を閉じることによって、第１熱交換器４４のみに冷媒が流れる通常のヒートポンプ暖房運転サイクルに切り替え、電磁式開閉弁２９を閉じ、ポンプ２６の運転を停止する。このため、給湯タンク２内の湯温の低下を防止できる状態となる。いずれの場合も、暖房運転開始時から第２熱交換器２４０の温度を速く高い状態に速くすることができるため、暖房運転開始時の前記所定の室内の温度の立ち上がりを速めることができる。
【００６９】
また、熱交換器２２０とポンプ２６の直列配管水路に並列に、電磁式開閉弁４５を備えた配管水路を形成した構成とする。そして、暖房運転開始時に水温検出部２８の下部の検出部２８Ｄと２８Ｅ、又は２８Ｅの検出温度が所定温度よりも低い場合（例えば、外気温度に近い場合）、または、検出部２８Ａと２８Ｂ、又は２８Ａの検出温度が所定温度よりも低い場合（例えば、５０℃よりも低い場合）には、電磁式開閉弁２９を閉じ、電磁式開閉弁４５を開いた状態でポンプ２６を運転して、ポンプ２６から出て、熱交換器２２０の水路管２２０Ａと電磁式開閉弁４５を通りポンプ２６に帰還する水のサイクル路を形成する。
【００７０】
これによって、給湯タンク２の底部の水温が低い場合は、この低温水が熱交換器２２０の水路管２２０Ａに流れないようにして、熱交換器２２０の熱交換の低下を抑制する。また、給湯タンク２の上部の水温が低い場合は、給湯タンク２の上部の水温上昇が損なわれないように、給湯タンク２の水（又は湯）が熱交換器２２０の水路管２２０Ａに流れないようにして、給湯タンク２の上部の水温が加熱装置３によって速く上昇するようにする。
【００７１】
実施例２のヒートポンプ式冷却加熱ユニット２０は、圧縮機２１、四方弁４０、熱交換器２４０、膨張弁２３、空冷式熱交換器４４、ファン４２を既存のヒートポンプ式冷凍システムとし、これに電磁式開閉弁４１、電磁式開閉弁４３、熱交換器２２０（図１の放熱器２２に相当）を付加する構成とすることによって、既存のヒートポンプ式冷凍システムの利用ができるものとなり、システムの構築費用を低く抑えることができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の熱回収路付き給湯装置は、上記実施形態に限定されず、本発明の技術的範囲を逸脱しない限り、種々の形態に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る熱回収路付き給湯装置の第１実施形態の配管構成図を示している。（実施例１）
【図２】本発明に係る熱回収路付き給湯装置の第２実施形態の配管構成図を示している。（実施例２）
【符号の説明】
【００７４】
１・・・・・熱回収路付き給湯装置
２・・・・・給湯タンク
３・・・・・加熱装置（冷媒ガス熱交換器）
３Ａ・・・・水管
３Ｂ・・・・冷媒管
４・・・・・上水道
５・・・・・減圧弁
６Ａ・・・・入出水管
６Ｂ・・・・上部入口管
６Ｃ・・・・高温水（湯）取出し管
６Ｄ・・・・中間入口管
７・・・・・ポンプ
８・・・・・高温水（湯）管
９・・・・・利用場所
１０・・・・混合弁ユニット
１１・・・・温水槽
１２・・・・ポンプ
１３・・・・圧縮機
１４・・・・膨張弁
１５・・・・冷凍装置
１６・・・・蒸発器
１７・・・・ファン
１８・・・・圧力スイッチ
２０・・・・冷却加熱ユニット
２１・・・・圧縮機
２２・・・・放熱器
２２Ａ・・・熱回収路
２２Ｂ・・・冷媒管
２３・・・・膨張弁
２４・・・・蒸発器
２５・・・・循環水路
２５Ａ・・・流入配管
２５Ｂ・・・流出配管
２６・・・・ポンプ
２７・・・・制御弁
２８・・・・水温検出部
２９・・・・電磁式開閉弁
３０・・・・コントローラ
３０Ａ・・・制御要素
３０Ｂ・・・制御要素
３０Ｃ・・・制御要素
３１・・・・副熱交換器（第２放熱器要素）
３１Ａ・・・ファン
３２・・・・電磁式開閉弁
３３・・・・コントローラ
３４・・・・ポンプ
３５・・・・熱交換部
３６・・・・冷水槽、冷温水槽
４０・・・・四方弁
４１・・・・電磁式開閉弁
４２・・・・ファン
４３・・・・電磁式開閉弁
４４・・・・第２熱交換器
４５・・・・電磁式開閉弁
２２０・・・第３熱交換器
２２０Ａ・・水路管
２２０Ｂ・・冷媒管
２４０・・・第１熱交換器
【図１】
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【図２】
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