(57)【要約】【課題】暖房運転開始時に立上がり時間を早くできるヒーポン給湯暖房機を提供する。【解決手段】暖房運転開始時に、貯湯槽５内の高温の湯水を貯湯槽５の上部より取り出し暖房用循環路１１に循環させて暖房用熱交換器２３にて暖房ユニット４の放熱用循環路２０に熱交換させ暖房運転を行い、その後の安定時には、貯湯槽５下部の湯水をヒートポンプユニット３により沸上げ、この沸上げられた湯水を暖房用循環路１１に循環させて暖房用熱交換器２３にて暖房ユニット４の放熱用循環路２０に熱交換させ暖房運転を行うようにし、省エネルギーで立上がりの早いヒーポン給湯暖房機を提供する。【選択図】　　　　　図２
2004028360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯槽と、この貯湯槽の下部から上部に貯湯槽内の湯水を循環させ貯湯槽の上部から湯水を積層させる沸上用循環路と、前記貯湯槽の上部から下部に湯水を循環させる第１の暖房用循環路と、前記貯湯槽の下部から下部に湯水を循環させる第２の暖房用循環路と、前記沸上用循環路運転時および、前記第２の暖房用循環路運転時、沸上用熱交換器を通じて沸上用循環路内および第２の暖房用循環路内を流通する湯水を沸上げるヒートポンプユニットと、前記第１の暖房用循環路運転時および前記第２の暖房用循環路運転時、暖房用熱交換器を通じて暖房運転を行う暖房ユニットとを備えたヒーポン給湯暖房機において、暖房運転開始時に、前記第１の暖房用循環路を運転させて前記貯湯槽内の上部の湯水を循環させ、この湯水の熱を暖房用熱交換器を通じて暖房ユニットに熱交換させて暖房運転を行うとともに、暖房運転安定時に、前記第２の暖房用循環路を運転させて前記貯湯槽内の下部の湯水を前記ヒートポンプユニットにより沸上げ、この沸上げられた湯水の熱を前記暖房用熱交換器を通じて暖房ユニットに熱交換させて暖房運転を行うことを特徴とするヒーポン給湯暖房機。
【請求項２】
貯湯槽と、この貯湯槽の下部から上部に貯湯槽内の湯水を循環させ貯湯槽の上部から湯水を積層させる沸上用循環路と、前記貯湯槽の下部から下部に湯水を循環させる第２の暖房用循環路と、前記沸上用循環路および、前記第２の暖房用循環路に共用して設けられ、沸上用熱交換器を通じて沸上用循環路内および第２の暖房用循環路内を流通する湯水を沸上げるヒートポンプユニットと、このヒートポンプユニットの運転により沸き上げられた湯水の熱を前記第２の暖房用循環路に設けられた暖房用熱交換器を通じて熱交換し暖房運転を行う暖房ユニットを備えたヒーポン給湯暖房機において、前記沸上用循環路と前記第２の暖房用循環路との分岐箇所に前記沸上用循環路および第２の暖房用循環路の両方の循環路に同時に湯水を流通させる流量調整弁を設けたことを特徴とするヒーポン給湯暖房機。
【請求項３】
前記第２の暖房用循環路に、ヒートポンプユニット入口側に給水温度検知センサを設け、この給水温度検知センサが検知する水温によりヒートポンプユニットの運転を制御するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のヒーポン給湯暖房機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、暖房運転開始時に立上がり時間を早くできるヒーポン給湯暖房機に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、省エネルギーで経済性の優れたヒーポン給湯器においては、湯を貯湯する貯湯槽を備え、この貯湯槽の下部から上部に貯湯槽内の湯水を循環させる沸上用循環路を設け、この沸上用循環路にヒートポンプユニットの沸上用熱交換器を配設している。そして、このヒートポンプユニットの運転により沸上用熱交換器が加熱され、この沸上用熱交換器にて熱交換されて所定の沸上温度に沸上げられた沸上用循環路内の湯水が貯湯槽の上部に送り込まれ、貯湯槽の上部側から湯水が層状に貯湯される。そして、この貯湯槽に層状に貯湯された湯水を浴槽や台所に給湯して利用することが一般的に行われていた。また、このヒートポンプユニットの運転により沸上げられ貯湯槽に貯えられた湯水を暖房用循環路に循環させ、この暖房用循環路内を流通する湯水の熱を暖房用循環路に設けられた暖房用熱交換器を通じて暖房ユニットの放熱用循環路内の温水に熱交換させ、暖房ユニットの放熱用循環路から放熱させて床暖房機、パネルヒータなどの暖房機に利用することが考えられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ヒートポンプユニットの運転により沸上げられた湯水をそのまま暖房用循環路内に循環させ、暖房用循環路内を流通する湯水の熱を暖房用熱交換器にて暖房ユニットの放熱用循環路内の温水に熱交換させて暖房を行うようにすると、暖房運転開始時に、暖房用循環路内の湯水の循環を確認するためと、給水される湯水温度を確認するために所定時間循環を必要とする。また、その後、圧縮機を運転開始し、圧縮機を運転開始してからも圧縮機の出力を徐々に上げていくため暖房運転開始時に立上がりに時間が掛かり、速暖性に劣る問題点がある。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、暖房運転開始時に、貯湯槽内の高温で大量の湯水を貯湯槽の上部より取出し暖房用循環路に循環させて暖房用熱交換器にて暖房ユニットの放熱用循環路に熱交換させ暖房運転を行い、その後の安定時には、貯湯槽下部の湯水をヒートポンプユニットにより沸上げ、この沸上げられた湯水を暖房用循環路に循環させて暖房用熱交換器にて暖房ユニットの放熱用循環路に熱交換させ暖房運転を行ようにすることにより、省エネルギーで立上がりの早いヒーポン給湯暖房機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のヒーポン給湯暖房機は、貯湯槽と、この貯湯槽の下部から上部に貯湯槽内の湯水を循環させ貯湯槽の上部から湯水を積層させる沸上用循環路と、前記貯湯槽の上部から下部に湯水を循環させる第１の暖房用循環路と、前記貯湯槽の下部から下部に湯水を循環させる第２の暖房用循環路と、前記沸上用循環路運転時および、前記第２の暖房用循環路運転時、沸上用熱交換器を通じて沸上用循環路内および第２の暖房用循環路内を流通する湯水を沸上げるヒートポンプユニットと、前記第１の暖房用循環路運転時および前記第２の暖房用循環路運転時、暖房用熱交換器を通じて暖房運転を行う暖房ユニットとを備えたヒーポン給湯暖房機において、暖房運転開始時に、前記第１の暖房用循環路を運転させて前記貯湯槽内の上部の湯水を循環させ、この湯水の熱を暖房用熱交換器を通じて暖房ユニットに熱交換させて暖房運転を行うとともに、暖房運転安定時に、前記第２の暖房用循環路を運転させて前記貯湯槽内の下部の湯水を前記ヒートポンプユニットにより沸上げ、この沸上げられた湯水の熱を前記暖房用熱交換器を通じて暖房ユニットに熱交換させて暖房運転を行うようにしたものである。
【０００６】
そして、この構成により、暖房運転開始時に、貯湯槽内の高温で大量の湯水を貯湯槽の上部より取出し暖房用循環路に循環させて暖房用熱交換器にて暖房ユニットの放熱用循環路に熱交換させ暖房運転を行い、その後の安定時には、貯湯槽下部の湯水をヒートポンプユニットにより沸上げ、この沸上げられた湯水を暖房用循環路に循環させて暖房用熱交換器にて暖房ユニットの放熱用循環路に熱交換させにより暖房運転を行うようにし、省エネルギーで立上がりの早いヒーポン給湯暖房機が得られる。
【０００７】
請求項２記載のヒーポン給湯暖房機は、貯湯槽と、この貯湯槽の下部から上部に貯湯槽内の湯水を循環させ貯湯槽の上部から湯水を積層させる沸上用循環路と、前記貯湯槽の下部から下部に湯水を循環させる第２の暖房用循環路と、前記沸上用循環路および、前記第２の暖房用循環路に共用して設けられ、沸上用熱交換器を通じて沸上用循環路内および第２の暖房用循環路内を流通する湯水を沸き上げるヒートポンプユニットと、このヒートポンプユニットの運転により沸き上げられた湯水の熱を前記第２の暖房用循環路に設けられた暖房用熱交換器を通じて熱交換し暖房運転を行う暖房ユニットを備えたヒーポン給湯暖房機において、前記沸上用循環路と前記第２の暖房用循環路との分岐箇所に前記沸上用循環路および第２の暖房用循環路の両方の循環路に同時に湯水を流通させる流量調整弁を設けたものである。
【０００８】
そして、この構成により、貯湯槽下部より出た湯水は、ヒートポンプユニットの運転により沸上げられ、この沸上げられた湯水を流量調整弁を介して沸上用循環路内および第２の暖房用循環路内の両方に同時に流通させ、暖房運転を行いながら貯湯槽内の湯水の沸上げが行なえる。
【０００９】
請求項３記載のヒーポン給湯暖房機は、請求項１または請求項２記載のヒーポン給湯暖房機において、前記第２の暖房用循環路に、ヒートポンプユニット入口側に給水温度検知センサを設け、この給水温度検知センサが検知する水温によりヒートポンプユニットの運転を制御するようにしたものである。
【００１０】
そして、この構成により、給水温度検知センサが、貯湯槽下部からヒーポンユニットへ入力される給水温度が所定の水温以下であることを検知した場合はヒーポンユニットを運転し、所定の水温以上であることを検知した場合は、ヒーポンユニットの運転を停止させヒーポンユニットの成績係数を向上させる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
【実施例】
図１に示すように、ヒーポン給湯暖房機１は、貯湯ユニット２と、ヒートポンプユニット３と、暖房ユニット４とを備えている。
【００１３】
貯湯ユニット２は、貯湯槽５を備え、この貯湯槽５は、先止押上式の給湯方式を採用しており、貯湯槽５の下部には減圧弁６を介して水道水を給水する給水管７が接続されているとともに、上部には沸き上げた湯を台所や風呂場などの給湯先に給湯する給湯管８が接続されている。
【００１４】
貯湯槽５には、貯湯槽５の下部から出て貯湯槽５の上部に戻る沸上用循環路９が接続されている。この沸上用循環路９の中間部は貯湯ユニット２から出てヒートポンプユニット３内に配置され、このヒートポンプユニット３内において貯湯槽５の下部の湯水を沸上用循環路９内に強制的に引き込んで貯湯槽５の上部に循環させる沸上用循環ポンプ１０が配設されている。
【００１５】
また、貯湯槽５には、貯湯槽５の上部から出て貯湯槽５の下部に戻る第１の暖房用循環路１１が接続されている。この第１の暖房用循環路１１は、沸上用循環ポンプ１０を介して中間部は貯湯ユニット２から出てヒートポンプユニット３内に配置されるとともに、暖房ユニット４内に配置され、貯湯槽５の上部の高温の湯水を沸上用循環ポンプ１０を駆動して第１の暖房用循環路１１内に強制的に引き込んで貯湯槽５の下部に循環させるようになっている。
【００１６】
また、貯湯槽５には、貯湯槽５の下部から出て貯湯槽５の下部に戻る第２の暖房用循環路１２が接続されている。この第２の暖房用循環路１２は、沸上用循環ポンプ１０を介して中間部は貯湯ユニット２から出てヒートポンプユニット３内に配置されるとともに、暖房ユニット４内に配置され、貯湯槽５の下部の湯水を沸上用循環ポンプ１０を駆動して第２の暖房用循環路１１内に強制的に引き込んで貯湯槽５の下部に循環させるようになっている。また、第２の暖房用循環路１１のヒートポンプユニット入口側に給水温度検知センサ２４が設けられている。
【００１７】
ヒートポンプユニット３は、冷媒が充填された冷媒回路１３を有し、この冷媒回路１３には、圧縮機１４、凝縮器として機能する沸上用熱交換器１５、膨張弁１６および蒸発器１７が順に接続されている。また、沸上用熱交換器１５には沸上用循環路９および第２の暖房用循環路１２の中間部が夫々挿通され、この沸上用循環路９内および第２の暖房用循環路１２内を流通する湯水と沸上用熱交換器１５内の冷媒との間で熱交換して湯水を所定の沸上温度に沸上げる。また、蒸発器１７には、外気を蒸発器１７に送る送風ファン１８および、この送風ファン１８を回転させる送風モータ１９を備えている。
【００１８】
暖房ユニット４は、温水が充填された放熱用循環路２０を有し、この放熱用循環路２０には、暖房用循環ポンプ２１、放熱部２２ａ、放熱部２２ｂ、暖房用熱交換器２３が順に接続され、床暖房機、パネルヒータなどに利用される。
【００１９】
２５は三方弁で、この三方弁２５は、沸上用循環路９、第１の暖房用循環路１１および、第２の暖房用循環路１２を適宜切換えるようになっている。
【００２０】
２６は流量調整弁で、この流量調整弁２６は、沸上用循環路９、第１の暖房用循環路１１および、第２の暖房用循環路１２に流れる流量を適宜調整するようになっている。
【００２１】
２７はリモコンを示し、このリモコン２７は、台所などの壁面に配設されて貯湯ユニット２、ヒートポンプユニット３および、暖房ユニット４を動作させるもので、これら各ユニットを始動させたり切換えたりする切変スイッチ類、これらの運転状態を表示する表示手段などを有している。
【００２２】
２８は運転制御手段としての制御装置で、この制御装置２８は、リモコン２７の操作で三方弁２５を沸上用循環路９側に切換えるとともに、流量調整弁２６に流れる流量を調整し、ヒートポンプユニット３に貯湯ユニット２を接続して貯湯槽５の湯水の沸上げを制御したり、リモコン２７の操作で三方弁２５を第１の暖房用循環路１１側に切換えるとともに、流量調整弁２６に流れる流量を調整し、貯湯槽５の湯水を暖房ユニット４に熱交換させて暖房運転開始時の制御を行ったり、リモコン２７の操作で三方弁２５を第２の暖房用循環路１２側に切換えるとともに、流量調整弁２６に流れる流量を調整し、ヒートポンプユニット３に貯湯ユニット２を接続して貯湯槽５の湯水を沸上げ、この沸上げられた湯水を暖房ユニット４に熱交換させて暖房運転安定時の制御を行なうようになっている。
【００２３】
また、制御装置２８は、給水温度検知センサ２４が検知する水温によりヒートポンプユニット３の運転を制御するようになっている。
【００２４】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００２５】
先ず、図１により貯湯槽５内の水を沸上げる作用について説明する。
【００２６】
給水管７から貯湯槽５内に水道水が貯留される。そして、リモコン２７の操作により制御装置２８が制御され、三方弁２５が沸上用循環路９側に切換えられるとともに、流量調節弁２６が沸上用循環路９側に１００％の量の湯水が流れるよう調節される。そして、ヒートポンプユニット３の圧縮機１４が駆動される。これにより矢印で示すように、冷媒は、冷媒回路１３の圧縮機１４、凝縮器として機能する沸上用熱交換器１５、膨張弁１６、蒸発器１７の順に流れる。蒸発器１７で大気熱を集熱し気化された冷媒は圧縮機１４に送られ、圧縮機１４で圧縮されて出た高温高圧の冷媒ガスは、沸上用熱交換器１５で沸上用循環路９内の水と熱交換される。
【００２７】
一方、沸上用循環路９の沸上用循環ポンプ１０が駆動され、矢印で示すように貯湯槽５下部の水が沸上用循環路９側を通じて沸上用熱交換器１５で沸上用循環路９内の水が熱交換され湯水となって貯湯槽５上部に入り、これを繰返して貯湯槽５の上部から設定温度の約８０℃の湯水が順次積層され貯湯槽５内の水が沸上げられる。そして、このように、貯湯槽５内に積層された湯水は、給湯管８を通じて例えば台所や浴槽に送られ給湯に利用される。
【００２８】
次に、図２により暖房運転開始時の作用について説明する。
【００２９】
リモコン２７の操作により制御装置２８が制御され、三方弁２５が第１の暖房用循環路１１側に切換えられるとともに、流量調節弁２６が第１の暖房用循環路１１側に１００％の量の湯水が流れるよう調節される。次に沸上用循環ポンプ１０が駆動され、例えば、外気温度が１０℃未満の場合は貯湯槽５内の約８０℃の湯水２００Ｌを貯湯槽５の上部より三方弁２５、流量調節弁２６を介して第１の暖房用循環路１１に矢印で示すように流通させる。一方、暖房ユニット４の暖房用循環ポンプ２１が駆動され放熱用循環路２０内の温水が循環される。そして、第１の暖房用循環路１１内を流通する約８０℃の湯水の熱が暖房用熱交換器２３ですぐに熱交換されて放熱部２２ａ、放熱部２２ｂから分散して放熱されて暖房運転が開始される。また、この暖房用熱交換器２３で熱交換されて約７０℃に冷やされた湯水は貯湯槽５の下部に戻される。そして、第１の暖房用循環路１１を通じた暖房運転が例えば、約５０分間繰返される。
【００３０】
次に、図３により暖房運転安定時の作用について説明する。
【００３１】
そして、この第１の暖房用循環路１１を通じた暖房運転５０分間が経過すると、制御装置２８の制御により第２の暖房用循環路１２を通じた暖房運転に切換わる。すなわち、制御装置２８の制御により三方弁２５が第２の暖房用循環路１１側に切換えられるとともに、流量調節弁２６が第２の暖房用循環路１２側に１００％の量の湯水が流れるように調節される。
【００３２】
そして、この第２の暖房用循環路１１を通じて、貯湯槽５内下部の湯水が貯湯槽５から出て貯湯槽５の下部に戻る循環が繰返し行われる。そして、この循環により暖房運転開始時と同様に、第２の暖房用循環路１２内を流通する湯水の熱が暖房用熱交換器２３で熱交換されて放熱部２２ａ、放熱部２２ｂから放熱されて暖房運転が継続して行われる。
【００３３】
そして、この第２の暖房用循環路１２を通じた暖房運転が繰返し行われると貯湯槽５下部の湯水温度が徐々に低下する。そして、第２の暖房用循環路１２のヒートポンプユニット入口側に設けた給水温度検知センサ２４が検知する湯温が例えば５０℃を検知するとヒートポンプユニット３が運転を開始し、ヒートポンプユニット３の運転により第２の暖房用循環路１２内の湯水が沸上用熱交換器１５により熱交換され再度沸上げられ、この沸上げられた湯水の熱が暖房用熱交換器２３で熱交換されて暖房運転開始時と同様の作用により暖房ユニット４が運転され暖房運転が行われる。
【００３４】
そして、このヒートポンプユニット３の運転により沸上げられた第２の暖房用循環路１２内の湯水温度が給水温度検知センサ２４で例えば５５℃を検知するとヒートポンプユニット３の運転は停止される。以後ヒートポンプユニット３は給水温度検知センサ２４が検知する湯温５０℃で運転し、５５℃で停止するサイクルを繰返して暖房運転が継続運転される。
【００３５】
次に、暖房運転時に、貯湯槽内の湯水の沸上げ支持があった場合の作用について図４により説明する。
【００３６】
暖房運転を行っている時に貯湯槽内の湯水の沸上げの指示がリモコン２７を介してあると、制御装置２８が制御され、流量調整弁２６が第２の暖房用循環路１２側と沸上用循環路９側の両方に流通するように調整される。
【００３７】
すなわち、第２の暖房用循環路１２内を流通していた湯水が流量調整弁２６で、沸上用循環路９内にも分流されて流通し、ヒートポンプユニット３の運転により沸上げられた湯水が第２の暖房用循環路１２を通じて暖房運転を行いながら一部の湯水が貯湯槽５の上部より貯湯槽５内に貯湯される。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１記載のヒーポン給湯暖房機によれば、暖房運転開始時に、貯湯槽内の高温で大量の湯水を貯湯槽の上部より取出し暖房用循環路に循環させて暖房用熱交換器にて暖房ユニットの放熱用循環路に熱交換させ暖房運転を行い、その後の安定時には、貯湯槽下部の湯水をヒートポンプユニットにより沸上げ、この沸上げられた湯水を暖房用循環路に循環させて暖房用熱交換器にて暖房ユニットの放熱用循環路に熱交換させ暖房運転を行うことにより、省エネルギーで立上がりの早いヒーポン給湯暖房機が得られる。
【００３９】
請求項２記載のヒーポン給湯暖房機によれば、ヒートポンプユニットの運転により沸上げられ、この沸上げられた湯水を流量調整弁を介して沸上用循環路内および第２の暖房用循環路内の両方に同時に流通させ、暖房運転を行いながら貯湯槽内の湯水の沸上げが行なえる。
【００４０】
請求項３記載のヒーポン給湯暖房機によれば、給水温度検知センサが、貯湯槽下部からヒーポンユニットへ入力される給水温度が所定の水温以下であることを検知した場合はヒーポンユニットを運転し、所定の水温以上であることを検知した場合は、ヒーポンユニットの運転を停止させヒーポンユニットの成績係数を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すヒーポン給湯暖房機の構成及び、貯湯槽内の水の沸上げ状態を説明する説明図である。
【図２】同上、ヒーポン給湯暖房機の暖房運転開始時の作用を説明する説明図である。
【図３】同上、ヒーポン給湯暖房機の暖房運転安定時の作用を説明する説明図である。
【図４】同上、ヒーポン給湯暖房機は、暖房運転をしながら貯湯槽内の湯水の沸上げを行う作用を説明する説明図である。
【符号の説明】
１　　ヒーポン給湯暖房機
２　　貯湯ユニット
３　　ヒートポンプユニット
４　　暖房ユニット
５　　貯湯槽
９　　沸上用循環路
１０　　沸上用循環ポンプ
１１　　第１の暖房用循環路
１２　　第２の暖房用循環路
１３　　冷媒回路
１５　　沸上用熱交換器
２０　　放熱用循環路
２１　　暖房用循環ポンプ
２３　　暖房用熱交換器
２４　　給水温度検知センサ
２５　　三方弁
２６　　流量調整弁
２７　　リモコン
２８　　制御装置
【図１】
2004028360.tif 000003
【図２】
2004028360.tif 000004
【図３】
2004028360.tif 000005
【図４】
2004028360.tif 000006