(57)【要約】【課題】暖房通常モードにおいても貯湯槽内下部の温水を利用してエネルギーの有効活用が図れるヒートポンプ給湯暖房装置を提供することを目的とする。【解決手段】暖房用熱媒循環路２８の戻り側に戻り水温度センサ４０を設け、暖房用循環路運転時、戻り水温度センサ４０が検知する温度が所定温度以上の時は水熱交循環ポンプ１１を動作させて貯湯槽５下部の温水を循環させこの温水の熱により暖房運転を行い、戻り水温度センサ４０が検知する温度が所定温度以下を検知する時は前記ヒートポンプユニット３により暖房通常循環路１７内の温水を沸き上げる。【選択図】          図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、冷媒熱交換器、集熱器としての蒸発器等を順次直列接続され冷媒が循環されるヒートポンプユニットと、貯湯槽の下部から上部に貯湯槽内の湯水を水熱交循環ポンプにより循環され前記冷媒熱交換器と熱交換される水熱交換器にて熱交換された温水を貯湯槽の上部から積層させる沸上用循環路と、貯湯槽下部から貯湯槽下部へ前記水熱交循環ポンプにより温水を循環させ暖房用熱交換器を有する暖房通常循環路と、この暖房通常循環路内の温水を暖房用循環ポンプにより循環され前記暖房熱交換器により熱交換させて暖房パネルから放熱させる暖房用熱媒循環路を備えたヒートポンプ給湯暖房装置において、前記暖房用熱媒循環路の戻り側に戻り水温度センサを設け、前記暖房用熱媒循環路運転時、戻り水温度センサが検知する温度が所定温度以上の時は前記水熱交循環ポンプを動作させて貯湯槽下部の温水を循環させこの温水の熱により暖房運転を行い、戻り水温度センサが検知する温度が所定温度以下を検知する時は前記ヒートポンプユニットにより暖房通常循環路内の温水を沸き上げて暖房運転を行うようにしたことを特徴とするヒートポンプ給湯暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、給湯に影響の少ない貯湯槽内下部の温水を循環させて、この循環される温水の熱を利用して暖房パネルから放熱させるようにしたヒートポンプ給湯暖房装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、ヒートポンプ給湯暖房装置は、例えば特開２００２−８９８６７号公報に記載されているように、ヒートポンプ１０、温水回路２０、暖房回路３０、及び制御装置４０を備えている。床暖房パネル３２の暖房運転の指示を受けた制御手段４０は、先ず暖房初期モードを実行する。このモードでは、温水回路２０と暖房回路３０が運転される。これによって、暖房回路３０の熱媒が、ヒートポンプ１０の熱交換器１１で温水回路２０の温水から熱を受け取り、床暖房パネル３２で放熱する。これによって床暖房パネル３２を素早く温めることができる。制御手段４０はその後暖房通常モードに切り換える。このモードでは、ヒートポンプ１０の冷媒回路１２と暖房回路３０が運転され、熱媒が、熱交換器１１で冷媒から熱を受け取り、床暖房パネル３２で放熱するようになっている。
【０００３】
しかし、このような、ヒートポンプ給湯暖房装置にれば、暖房通常モードではヒートポンプ１０の冷媒回路１２と暖房回路３０が運転され、冷媒回路１２の運転により暖房回路３０に熱が与えられるため貯湯槽２５内の温水は暖房初期モードのみ暖房運転に利用されるものである。
【０００４】
ところで、この種ヒートポンプ給湯暖房装置の貯湯モードは、通常夜間の電気料金の安い時間帯に実行される。そして、この電気料金の安い時間帯で貯湯された温水は台所や浴槽などに給湯して利用される。しかし、特に大容量の貯湯槽を有するものにあっては貯湯された温水を使い切れない場合が多々ある。そこで、この使い切れない温水を例えば暖房パネル等の温水利用機器に使用してエネルギーの有効活用することが望まれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開２００２−８９８６７号公報に記載されたヒートポンプ給湯暖房装置は、夜間の安い時間帯で貯湯された貯湯槽内の温水は暖房初期モードのみ暖房運転に利用され、その後の暖房通常モードでは昼間の通常の電気料金でヒートポンプを運転して暖房運転を行うものでエネルギーの有効活用という点では必ずし満足するものではなかった。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、暖房通常モードにおいても貯湯槽内下部の温水を利用してエネルギーの有効活用が図れるヒートポンプ給湯暖房装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のヒートポンプ給湯暖房装置は、圧縮機、冷媒熱交換器、集熱器としての蒸発器等を順次直列接続され冷媒が循環されるヒートポンプユニットと、貯湯槽の下部から上部に貯湯槽内の湯水を水熱交循環ポンプにより循環され前記冷媒熱交換器と熱交換される水熱交換器にて熱交換された温水を貯湯槽の上部から積層させる沸上用循環路と、貯湯槽下部から貯湯槽下部へ前記水熱交循環ポンプにより温水を循環させ暖房用熱交換器を有する暖房通常循環路と、この暖房通常循環路内の温水を暖房用循環ポンプにより循環され前記暖房熱交換器により熱交換させて暖房パネルから放熱させる暖房用熱媒循環路を備えたヒートポンプ給湯暖房装置において、前記暖房用熱媒循環路の戻り側に戻り水温度センサを設け、前記暖房用熱媒循環路運転時、戻り水温度センサが検知する温度が所定温度以上の時は前記水熱交循環ポンプを動作させて貯湯槽下部の温水を循環させこの温水の熱により暖房運転を行い、戻り水温度センサが検知する温度が所定温度以下を検知する時は前記ヒートポンプユニットにより暖房通常循環路内の温水を沸き上げて暖房運転を行うようにしたものである。
【０００８】
そして、この構成により、暖房通常運転においても、貯湯槽内下部の温水を利用した暖房運転が実行されエネルギーの有効活用が図れる。
【０００９】
【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。
【００１０】
【実施例】
図１に示すように、ヒートポンプ給湯暖房装置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。
【００１１】
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。
【００１２】
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には貯湯槽５の下側から三方弁１０と、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水熱交循環ポンプ１１と水熱交換器１２とが配設され、また、水熱交換器１２と貯湯槽５上部との間には流量調節器としての切換弁１３が配設されている。
【００１３】
また、貯湯槽５には、貯湯槽５の上部から湯水を取り出し貯湯槽５の下部に湯水を循環させる暖房初期循環路１４が接続されている。この暖房初期循環路１４には貯湯槽５の上部から第１の分岐路１５、三方弁１０、水熱交循環ポンプ１１、水熱交換器１２、切換弁１３、暖房用熱交換器１８、第２の分岐路１６、貯湯槽５下部と順次接続されている。
【００１４】
また、貯湯槽５下部には、貯湯槽５下部から出て貯湯槽５下部に湯水を循環させる暖房通常循環路１７が接続されている。この暖房通常循環路１７には三方弁１０、水熱交循環ポンプ１１、水熱交換器１２、切換弁１３、暖房用熱交換器１８、第２の分岐路１６とが順次接続されている。
【００１５】
ヒートポンプユニット３は、冷媒が充填された冷媒循環路１９を有し、この冷媒循環路１９には、圧縮機２０、蒸発器の除霜運転時冷媒の流れ方向を反転させて使用する四方弁２１、凝縮器として機能し沸上用循環路９内を流通する湯水を水熱交換器１２との間で熱交換して湯水を所定の沸上温度に沸上げる冷媒熱交換器２２、膨張弁２３および集熱器としての蒸発器２４が順に接続されている。また、蒸発器２４には、蒸発器２４の除霜運転を実行させるための蒸発器２４の温度を検知する温度センサ２５、外気を蒸発器２４に送る送風ファン２６および、この送風ファン２６を回転させる送風モータ２７を備えている。
【００１６】
暖房ユニット４は、熱媒が充填された暖房用熱媒循環路２８を有し、この暖房用熱媒循環路２８は、暖房用熱交換器１８、床暖房、パネルヒータ等の放熱部２９ａ、放熱部２９ｂ、上方を大気に開放したシスターン３０、暖房用循環ポンプ３１、戻り水温度センサ４０とが順に接続されている。また、シスターン３０に電磁弁３２を通じて水道水を供給する給水路３３が接続されている。
【００１７】
３４はリモコンを示し、このリモコン３４は、台所などの壁面に配設されて貯湯運転、給湯運転、暖房運転等を選択する操作部及び、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。
【００１８】
３５は運転制御手段としての制御装置で、この制御装置３５は、リモコン３４の操作で三方弁１０、切換弁１３を適宜切り換えて沸上用循環路９を循環動作させるとともヒートポンプユニット３を動作させて貯湯槽５の湯水の沸上制御を行ったり、貯湯槽５内の湯水を循環させるとともに暖房用熱媒循環路２８の熱媒を循環させて暖房運転を実行させるようになっている。
【００１９】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００２０】
先ず、図２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。
【００２１】
給水管７から減圧弁６を介して貯湯槽５内に水道水が貯留される。そして、リモコン３４の操作により制御装置３５が制御され、三方弁１０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１３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２０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１９の圧縮機２０、四方弁２１、凝縮器として機能する冷媒熱交換器２２、膨張弁２３、蒸発器２４の順に流れる。蒸発器２０で大気熱を集熱し気化された冷媒は圧縮機２０に送られ、圧縮機２０で圧縮されて出た高温高圧の冷媒ガスは、冷媒熱交換器２２で熱交換される。
【００２２】
一方、沸上用循環路９の沸上用循環ポンプ１１が駆動され、矢印で示すように貯湯槽５下部の湯水が沸上用循環路９側を通じて水熱交換器１２と冷媒熱交換器２２との間で沸上用循環路９内の湯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内の湯水が沸上げられる。そして、このように、貯湯槽５内に積層された温水は、給湯管８を通じて例えば台所や浴槽に送られ給湯されたり、暖房循環路に熱を与え暖房運転などに利用される。
【００２３】
次に、図３により暖房運転初期の作用について説明する。
【００２４】
リモコン３４の操作により制御装置３５が制御され、三方弁１０が第１の分岐路１５側に切り換えられるとともに、切換弁１３が第２の分岐路１７側に１００％の量の湯水が流れるように調整されて暖房初期循環路１４が構成される。次に、水熱交循環ポンプ１１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℃の温水２００Ｌを貯湯槽５の上部より三方弁１０、水熱交換器１２、切換弁１３、暖房用熱交換器１８を通じて貯湯槽５下部へと循環される。
【００２５】
一方、暖房ユニット４の暖房用循環ポンプ３１が駆動され暖房用熱媒循環路２８内を流通する熱媒が循環される。そして、暖房初期循環路１４内を流通する約８０℃の温水の熱が暖房用熱交換器１８ですぐに熱交換されて放熱部２９ａ、放熱部２９ｂから分散して放熱され暖房運転が実行される。また、この暖房用熱交換器１８で熱交換されて約７０℃に冷やされた暖房初期循環路１４内の温水は貯湯槽５の下部へ戻され貯湯槽５上部の温水と交じり合うことがない。そして、暖房初期循環路１４を通じた暖房運転は例えば、約５０分間繰り返される。
【００２６】
次に、図４により暖房通常運転時の作用について説明する。
【００２７】
暖房初期循環路１４を通じた暖房運転が約５０分間経過すると、制御装置３５の制御により暖房通常循環路１７を通じた通常暖房運転に切り換わる。すなわち、制御装置３５の制御により三方弁１０が水熱交換器１２側に切り換えられるとともに、切換弁１３が第２の分岐路１６側に１００％の量の温水が流れるように切り換えら三方弁１０、水熱交換器１２、切換弁１３、暖房用熱交換器１８、第２の分岐路１７を通じて貯湯槽５下部へと戻る暖房通常循環路１７が形成される。そして、水熱交循環ポンプ１１が駆動され暖房通常循環路１７を通じて、貯湯槽５下部の温水が貯湯槽５下部から出て貯湯槽５下部に戻る循環が繰り返し行われる。したがって、貯湯槽５上部のと交じり合うことがない。
【００２８】
一方、暖房運転初期時と同様に、暖房通常循環路１７内を流通する温水の熱が暖房用熱交換器１８を介して暖房循環路２８内を流通する熱媒に熱交換され放熱部２９ａ、２９ｂから放熱され暖房用循環ポンプ３１を駆動した通常の暖房運転が継続して行われる。そして、この暖房通常運転は、暖房循環路２８の戻り側に設けられた戻り水温度センサ４０の検知温度が所定温度以下を検知するまで繰り返し行われる。したがって、暖房通常運転時はヒートポンプユニット３を運転することなく貯湯槽５内下部の温水の熱を利用した暖房運転が行われエネルギーの有効活用が図れることになる。
【００２９】
次に、図５により暖房ヒートポンプ運転時の作用について説明する。
【００３０】
暖房通常循環路１４を通じた暖房運転が繰り返し行われると暖房用熱交換器１８で熱交換される温水温度が徐々に低下し、その結果、暖房循環路２８内を流通する熱媒の温度が徐々に低下し、暖房用熱媒循環路２８の戻り側に設けられた戻り水温度検知センサ４０の検知温度が所定の温度以下を検知することになる。そして、戻り水温度検知センサ４０の検知温度が所定の温度以下を検知すると制御装置３５はヒートポンプユニット３を運転制御する。このヒートポンプユニット３の運転により暖房通常循環路１４内の温水は冷媒熱交換器２２により水熱交換器１２を介して再加熱され、ヒートポンプユニット３の運転による暖房運転が行われる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１記載のヒートポンプ給湯暖房装置によれば、暖房通常運転においても、貯湯槽内下部の温水を利用した暖房運転が実行され、エネルギーの有効活用が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すヒートポンプ給湯暖房装置の構成を説明する説明図である。
【図２】同上、ヒートポンプ給湯暖房装置の沸上げ時の作用を説明する説明図である。
【図３】同上、ヒートポンプ給湯暖房装置の暖房運転初期の作用を説明する説明図である。
【図４】同上、ヒートポンプ給湯暖房装置の暖房通常運転時の作用を説明する説明図である。
【図５】同上、ヒートポンプ給湯暖房装置のヒートポンプによる暖房運転の作用を説明する説明図である。
【符号の説明】
１    ヒートポンプ給湯暖房装置
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    三方弁
１１    水熱交循環ポンプ
１２    水熱交換器
１３    流量調節器としての切換弁
１４    暖房初期循環路
１５    第１の分岐路
１６    第２の分岐路
１７    暖房通常循環路
１８    暖房用熱交換器
１９    冷媒循環路
２０    圧縮機
２１    四方弁
２２    冷媒用熱交換器
２３    膨張弁
２４    蒸発器
２５    温度センサ
２８    暖房用熱媒循環路
２９ａ，２９ｂ    放熱部
３１    暖房用循環ポンプ
３４    リモコン
３５    制御装置
４０    戻り水温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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