(57)【要約】【課題】三方弁を貯湯槽下部に設けることにより、放熱等の配管ロス、保温材を含む材料費の低減を図れるヒートポンプ給湯装置を提供することを目的とする。【解決手段】ヒートポンプユニット２７の温水用熱交換器３と貯湯槽７を循環ポンプ８介した給水回路９、湯水出口回路２９、給湯回路１１、出湯管１０で接続する。湯水出口回路２９と給湯回路１１の接続部分で貯湯槽７下部付近に三方弁１７を設ける。三方弁１７から分岐して貯湯槽７下部に出水回路１８を接続する。凍結給水温度検知器１３の検知信号により給湯回路１１と出水回路１８を連通させる如く三方弁１７を切り換えて、出水回路１８で低温水を貯湯槽７下部に導き、水回路の凍結防止運転を行う。【選択図】　　　　　図１
2004037011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、温水用熱交換器及び蒸発器等を順次直列接続する閉回路にて構成され冷媒が循環されるヒートポンプユニットと、貯湯槽最下部より循環ポンプを介して前記温水用熱交換器に至る給水回路と、前記温水用熱交換器から湯水出口回路を介して貯湯槽最上部に設けた出湯管に至る給湯回路と、前記湯水出口回路と前記給湯回路との接続部分に設けた三方弁と、この三方弁から分岐して貯湯槽下部に至る出水回路と、前記給水回路に給水温度検知器を設け、この給水温度検知器からの検知信号により前記三方弁、前記循環ポンプを制御する制御器を設けたヒートポンプ給湯装置において、前記三方弁は前記貯湯槽下部付近に設けたことを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
【請求項２】
圧縮機、四方弁、温水用熱交換器及び蒸発器等を順次直列接続する閉回路にて構成され冷媒が循環されるヒートポンプユニットと、貯湯槽最下部より循環ポンプを介して温水用熱交換器に至る給水回路と、前記温水用熱交換器から湯水出口回路を介して貯湯槽最上部に設けた出湯管に至る給湯回路と、前記湯水出口回路と前記給湯回路との接続部分に設けた三方弁と、この三方弁から分岐して貯湯槽下部に至る出水回路と、前記蒸発器に着霜検知器を設け、この着霜検知器からの検知信号により前記三方弁、前記循環ポンプ、前記四方弁を制御する制御器を設けたヒートポンプ給湯装置において、前記三方弁は前記貯湯槽下部付近に設けたことを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプユニットで貯湯槽内の湯水を沸上げたり、冬季においては貯湯槽下部の湯水を用いてヒートポンプユニットと貯湯槽間の水回路の凍結防止をしたり、蒸発器に付着した霜を除霜するヒートポンプ給湯装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、ヒートポンプ給湯装置は、例えば特開平５−２７２８１２号公報に記載されているように、圧縮機、四方弁、温水用熱交換器、逆止弁を並列に設けた絞り機構、蒸発器を環状の冷媒管路で結合して成るヒートポンプユニットと、貯湯槽下部よりポンプを介して温水用熱交換器に至る給水回路と、前記温水用熱交換器から貯湯槽最上部に設けた出湯管に至る給湯回路と、前記給湯回路中で出湯管との接続部近くに設けた三方弁と、この三方弁から分岐して貯湯槽下部に至る出水回路と、出湯管に流量検知器、給水回路に給水温度検知器、蒸発器に着霜検知器を設け、前記各検知器からの信号により三方弁を、ポンプ、四方弁を制御する制御器等により構成されている。
【０００３】
そして、この構成により、出湯時は流量検知器により、給湯回路と出水回路を連通させる如く三方弁を切り換え、凍結防止運転時は給水温度検知器により、ポンプを最小流量に制御するとともに出湯時と同様に三方弁を切り換え、除霜運転開始時には着霜検知器により四方弁および出湯時と同様に三方弁を切り換えることにより、出水回路で低温水を貯湯槽内下部へ導き、出湯時における出湯温度の低下防止と、凍結防止運転時及び除霜運転時における貯湯槽内の温水温度低下を防止するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開５−２７２８１２号公報に記載されているヒートポンプ給湯装置は、三方弁は貯湯槽上部の出湯管近くに設けてあるため、三方弁を切り換えた時には一旦貯湯槽上部まで送った湯水をまた貯湯槽下部に送るため、出水回路の配管が長くなり、このため循環時の放熱等の配管ロス、保温材を含む材料費の増加を招く問題がある。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、三方弁を貯湯槽下部に設けることにより、放熱等の配管ロス、保温材を含む材料費の低減を図れるヒートポンプ給湯装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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装置は、圧縮機、温水用熱交換器及び蒸発器等を順次直列接続する閉回路にて構成され冷媒が循環されるヒートポンプユニットと、貯湯槽最下部より循環ポンプを介して前記温水用熱交換器に至る給水回路と、前記温水用熱交換器から湯水出口回路を介して貯湯槽最上部に設けた出湯管に至る給湯回路と、前記湯水出口回路と前記給湯回路との接続部分に設けた三方弁と、この三方弁から分岐して貯湯槽下部に至る出水回路と、前記給水回路に給水温度検知器を設け、この給水温度検知器からの検知信号により前記三方弁、前記循環ポンプを制御する制御器を設けたヒートポンプ給湯装置において、前記三方弁は前記貯湯槽下部付近に設けたものである。
【０００７】
そして、三方弁を貯湯槽下部付近に設けたため、給水回路、湯水出口回路、出水回路から構成される凍結防止運転回路の出水回路の配管が短くなり、出水回路の放熱等の配管ロス、保温材を含む材料費の低減を図れる。
【０００８】
請求項２記載のヒートポンプ給湯装置は、圧縮機、四方弁、温水用熱交換器及び蒸発器等を順次直列接続する閉回路にて構成され冷媒が循環されるヒートポンプユニットと、貯湯槽最下部より循環ポンプを介して温水用熱交換器に至る給水回路と、前記温水用熱交換器から湯水出口回路を介して貯湯槽最上部に設けた出湯管に至る給湯回路と、前記湯水出口回路と前記給湯回路との接続部分に設けた三方弁と、この三方弁から分岐して貯湯槽下部に至る出水回路と、前記蒸発器に着霜検知器を設け、この着霜検知器からの検知信号により前記三方弁、前記循環ポンプ、前記四方弁を制御する制御器を設けたヒートポンプ給湯装置において、前記三方弁は前記貯湯槽下部付近に設けたものである。
【０００９】
そして、三方弁を貯湯槽下部付近に設けたため、ヒートポンプユニット、給水回路、湯水出口回路、出水回路から構成される除霜防止運転回路の出水回路の配管が短くなり、出水回路の放熱等の配管ロス、保温材を含む材料費の低減を図れる。
【００１０】
【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。
【００１１】
【実施例】
図１示すように、ヒートポンプ給湯装置は、貯湯槽ユニット２８とヒートポンプユニット２７とを備えている。
【００１２】
貯湯槽ユニット２８は、貯湯槽７を備え、この貯湯槽７は先止押上式の給湯方式を採用しており、貯湯槽７の下部には減圧逆止弁３０を通じて水道水を給水する給水管２１と、貯湯槽７内の水を排水するための排水管２６と、上部には沸上げた湯を風呂場などに給湯する出湯管１０が接続されている。この出湯管１０の先に給水管２１の低温水と混合して希望の湯温とするミキシング装置２３を備え、このミキシング装置２３の先に出湯流量を検知するための流量検知器１９と出湯温度を検知するための出湯温度検知器２４と、この出湯温度検知器２４の先に湯を蛇口等に供給するための給湯管が接続されている。
【００１３】
また、貯湯槽７には、貯湯槽７下部から出てヒートポンプユニット２７内に配置される温水用熱交換器３に至る給水回路９が接続され、この給水回路９には貯湯槽７の下部の湯水を強制的に引き込んで貯湯槽７上部に循環させる循環ポンプ８と、給水温度検知器１３が設けられている。また、温水用熱交換器３から貯湯槽７の下部に設けた三方弁１７に至る湯水出口回路２９が設けられ、この湯水出口回路２９には給湯温度検知器１２が設けられている。また、三方弁１７から貯湯槽７最上部に設けた出湯管１０に至る給湯回路１１と、三方弁１７から分岐して貯湯槽７下部に至る出水回路１８とが設けられている。
【００１４】
また、貯湯槽７の側面には、上部側から順に貯湯槽７内での例えば６０Ｌ、１２０Ｌ、１８０Ｌの各残湯量に対応した高さ位置に貯湯槽７内の湯水温度を検知して残湯量を検知する残湯検知器２５と、下部側に貯湯槽７内への給水温度および全量沸上時の温水温度を検知する水温湯温検知器３１がそれぞれ配設されている。
【００１５】
ヒートポンプユニット２７は、冷媒が充填された冷媒回路を有し、この冷媒回路には、圧縮機１、四方弁２、凝縮器として機能する温水用熱交換器３、減圧のための膨張弁５、蒸発器６、気液分離器２２が順に接続されている。蒸発器６には、着霜検知器１４、吸熱を促進させるための送風ファン１５と、この送風ファン１５を駆動するための送風モータ１６が設けられている。
【００１６】
２０は、制御器で、この制御器２０は、貯湯槽７最下部の水温湯温検知器３１あるいは温水用熱交換器３に入る給水温度検知器１３が沸上温度を検知して、この検知信号が制御器２０に入力されると貯湯槽７内の水が沸上げられたとしてヒートポンプユニット２７の運転を停止する。また、ヒートポンプユニット２７停止中に給水温度検知器１３で凍結防止運転を必要と検知すると、この検知信号が制御器２０に入力され循環ポンプ８を最適な流量に制御して運転するとともに、湯水出口回路２９と出水回路１８を連通ざる如く三方弁１７を切り換える。また、ヒートポンプユニット２７の運転による着霜検知器１４作動時は除霜運転を必要と検知すると、この検知信号が制御器２０に入力され凍結防止運転時と同様に、循環ポンプ８を最適な流量に制御して運転し、湯水出口回路２９と出水回路１８を連通ざる如く三方弁１７を切り換えるとともに、四方弁２を切り換えヒートポンプユニット２７を運転する。
【００１７】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００１８】
先ず、図１により貯湯槽７内の水を沸上げる作用について説明する。
【００１９】
給水管２１から貯湯槽７内に水道水が貯溜される。そして、制御装置２０により圧縮機１が駆動される。これにより冷媒は実線矢印で示すように流れる。すなわち、圧縮機１で圧縮された高温高圧のガス冷媒が四方弁２を通り温水用熱交換器３に入る。温水用熱交換器３内のガス冷媒は貯湯槽７より給水回路９を通り循環ポンプ８で送られた水と熱交換し、水に熱を与えて凝縮し液冷媒となる。その後、膨張弁５に入り減圧されて低温低圧の液冷媒の状態で蒸発器６に入り、蒸発器６の送風ファン１５で吸収された外気より大気熱を吸熱、気化して低温低圧のガス冷媒となり、気液分離器２２を通り再び圧縮機１に入る。以後このサイクルが繰り返される。
【００２０】
一方、制御装置２０により循環ポンプ８が駆動される。これにより湯水は実線矢印で示すように流れる。すなわち、貯湯槽７の最下部から給水回路９を通り循環ポンプ８で温水用熱交換器３へ水を送り、高温高圧のガス冷媒と熱交換して温水化する。この温水は給水回路９、温水用熱交換器３、湯水出口回路２９を通り貯湯槽７下部に設けた三方弁１７に至る。さらに温水は、三方弁１７から給湯回路１１を通り貯湯槽７の最上部に設けた出湯管１０を通り貯湯槽７の上部へ流入し、貯湯槽７上部から順次積層貯湯され貯湯槽７全体を沸き上げる。この時、給水温度検知器１３、給湯温度検知器１２の値により圧縮機１と循環ポンプ８の回転数、及び、膨張弁５を制御器２０からの指令で減圧量を制御し、温水用熱交換器３出口の湯温すなわち貯湯槽７の沸上げ湯温を設定湯温とする。
【００２１】
次に、沸き上げられた貯湯槽１内の湯水の給湯作用について説明する。
【００２２】
制御装置２０によりミキシングバルブ２３の設定温度で設定し蛇口を開いて出湯管１０の湯水と給水管２１から分岐した給水管の水道水とを混合して例えば風呂場に給湯される。
【００２３】
次に、外気温度の低い季節の水回路の凍結防止運転作用について図２のフローチャートにより説明する。
【００２４】
ヒートポンプユニット２７停止中において、貯湯槽１内の湯水は図１で示すように破線で示す如く流れる。すなわち、まず、出湯中か否かに関係無く三方弁１７は閉状態のままで湯水出口回路２９を給湯回路１１、出湯管１０は連通状態となっているが循環ポンプ８が停止しているため、湯水は流れない。次に給水温度検知器１３で凍結防止運転が必要か否か判断する。給水温度検知器１３で検知する温度をＴ１とし、凍結防止運転が必要な温度をＴＳとする。Ｔ１＞ＴＳであれば循環ポンプ８は停止したままで三方弁１７は給湯回路１１、出湯管１０に連通状態（閉状態）を継続している。逆にＴ１＜ＴＳであれば凍結防止運転が必要なので循環ポンプ８だけを最適な流量に制御するとともに給湯回路１１と出水回路１８を連通させる如く三方弁１７を開状態に切り換え、出水回路１８を通じて低温水を貯湯槽７の下部に戻される。
【００２５】
これにより、貯湯槽７下部の低温水がヒートポンプユニット２７と貯湯ユニット２８との間の水配管内を循環し、水配管の凍結が防止される。また、三方弁１７が貯湯槽７下部に設けられているため出水回路が短くなり、放熱等の配管ロス、保温材を含む材料費の低減が図れる。
【００２６】
次に、外気温度の低い季節の蒸発器の除霜運転の作用について図３のフローチャートにより説明する。
【００２７】
ヒートポンプユニット２７運転中において、まず、蒸発器６に着霜すると着霜検知器１４により蒸発器６に着霜しているか否かを判断する。着霜していなければ四方弁２は閉状態で冷媒はヒートポンプユニット２７内を実線の如く流れるとともに、三方弁１７は閉状態であり湯水出口回路２９と給湯回路は連通しており、通常のヒートポンプサイクルによる沸上運転が行われる。逆に蒸発器６に着霜したと判断すると四方弁２は開状態となるとともに、三方弁１７は湯水出口回路２９と出水回路１８とを連通状態に切り換えられ除霜運転に入る。
【００２８】
すなわち、除霜運転は、図１の破線で示すように冷媒と湯水が流れる。ヒートポンプユニット２７では、着霜検知器１４からの検知信号により四方弁２が逆転され圧縮機１から出た高温高圧の冷媒ガスは四方弁２を通り、霜の付着した蒸発器６で放熱して霜を溶かし、次に膨張弁５により減圧されて低温低圧の液冷媒の状態で温水用熱交換器３に入る。温水用熱交換器３では貯湯槽７内下部の湯水からの若干の熱を奪うことで気化して低温低圧の冷媒ガスとなり、四方弁２、気液分離器２２を通り、再び圧縮機１に入る。この際、水回路は三方弁１７により貯湯槽７上部から貯湯槽７下部に湯水が流れるように切り換えられているため、湯水は、循環ポンプ８の駆動により湯水回路９、温水用熱交換器３、湯水出口回路２９、出水回路１８、貯湯槽７内下部の順に流れ、温水用熱交換器３では貯湯槽７内下部の湯水から若干の熱を奪うことで除霜するので、貯湯槽７上部内の湯温を下げずに除霜できる。
【００２９】
なお、温水用熱交換器３で貯湯槽７内下部の湯水から奪う熱は水温が下がりすぎないように制御器２０からの指令により給水温度検知器１３、給湯温度検知器１２による値により循環ポンプ８と圧縮機１の能力と膨張弁５の減圧量を最適値に制御する。除霜運転により蒸発器６に付着した霜を溶かし終われば着霜検知器１４からの検知信号により四方弁２及び三方弁１７を閉状態に復帰させ、図１に示す実線の如く冷媒および湯水は流れ、通常の運転に復帰する。
【００３０】
これにより、貯湯槽７下部の低温水がヒートポンプユニット２７と貯湯ユニット２８との間の水配管内を循環し、蒸発器６の除霜が行われる。また、三方弁が貯湯槽７下部に設けられているため出水回路が短くなり、放熱等の配管ロス、保温材を含む材料費の低減が図れる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１記載のヒートポンプ給湯装置によれば、貯湯槽下部の低温水がヒートポンプユニットと貯湯ユニットとの間の水配管内を循環し、水配管の凍結が防止される。また、三方弁が貯湯槽７下部に設けられているため出水回路が短くなり、放熱等の配管ロス、保温材を含む材料費の低減が図れる。
【００３２】
請求項２記載のヒートポンプ給湯装置によれば、貯湯槽下部の低温水がヒートポンプユニット２７貯湯ユニット２８との間の水配管内を循環し、蒸発器６の除霜が行われる。また、三方弁が貯湯槽７下部に設けられているため出水回路が短くなり、放熱等の配管ロス、保温材を含む材料費の低減が図れる。
【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装置の回路構成図である。
【図２】同上、凍結防止運転時の制御フローチャートである。
【図３】同上、除霜運転時の制御フローチャートである。
【符号の説明】
１　　圧縮機
２　　四方弁
３　　温水用熱交換器
５　　絞り機構
６　　蒸発器
７　　貯湯槽
８　　循環ポンプ
９　　給水回路
１０　　出湯管
１１　　給湯回路
１２　　給湯温度検知器
１３　　給水温度検知器
１４　　着霜検知器
１５　　送風ファン
１６　　送風モータ
１７　　三方弁
１８　　出水回路
１９　　流量検知器
２０　　制御器
２２　　気液分離器
２４　　出湯温度検知器
２５　　残湯検知器
２７　　ヒートポンプユニット
２８　　貯湯ユニット
２９　　湯水出口回路
【図１】
2004037011.tif 000003
【図２】
2004037011.tif 000004
【図３】
2004037011.tif 000005