(57)【要約】【課題】高温水の温水暖房運転と中温水の温水暖房運転の同時運転、又はいずれか一方の単独運転に対応可能とし、使い勝手の良いヒートポンプ式給湯暖房装置を提供すること。【解決手段】圧縮機１４、第１水冷媒熱交換器４、第２水冷媒熱交換器１１、減圧装置１７、１９、及び空気熱交換器２０を有する冷媒回路Ｒと、第１水冷媒熱交換器４とファンコイル１等の温水暖房器との間で高温水を循環させる第１温水循環路Ｃ１と、第２水冷媒熱交換器１１と貯湯タンク９との間で貯湯水を循環させる第２温水循環路Ｃ２と、貯湯タンク９と水々熱交換器２２との間で貯湯水を循環させる第３温水循環路Ｃ３と、水々熱交換器２２と床暖房パネル２５等の温水暖房器との間で中温水を循環させる第４温水循環路Ｃ４とを備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、第１水冷媒熱交換器、第２水冷媒熱交換器、減圧装置及び空気熱交換器を有する冷媒回路と、前記第１水冷媒熱交換器とファンコイル等の温水暖房器との間で高温水を循環させる第１温水循環路と、前記第２水冷媒熱交換器と貯湯タンクとの間で貯湯水を循環させる第２温水循環路と、前記貯湯タンクと水々熱交換器との間で貯湯水を循環させる第３温水循環路と、前記水々熱交換器と床暖房パネル等の温水暖房器との間で中温水を循環させる第４温水循環路とを備えたことを特徴とするヒートポンプ式給湯暖房装置。
【請求項２】
前記第１水冷媒熱交換器と前記第２水冷媒熱交換器とはそれぞれ減圧装置を介して並列に前記冷媒回路に組み込まれていることを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式給湯暖房装置。
【請求項３】
前記圧縮機は能力調整が可能なものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のヒートポンプ式給湯暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＨＦＣやＣＯ２等の冷媒を用いたヒートポンプ式給湯暖房装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のヒートポンプ式給湯暖房装置は、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に貯湯・蓄熱し、このタンクの高温水を給湯や風呂に使用するとともに、この高温水と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。このものでは、貯湯タンクの８０〜９０℃の貯湯水と熱交換して得られる暖房用温水の温度は６０〜７０℃程度であるため、８０℃以上の高温の暖房用温水を必要とするファンコイル等による温風暖房には不向きであった。
【０００３】
もちろん、貯湯タンクの貯湯水をそのままファンコイル等の温水暖房器に循環供給すれば、上述した問題は解消されるが、貯湯タンクには上水道が接続されているため、暖房用温水が上水道に接することになり、この方式は上水保全の点から採用することができないものであった。
【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を組み込み、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１参照）。
【０００５】
ところが、このものでは、高温水の温水暖房運転と中温水の温水暖房運転の同時運転に対応できるものではなかった。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２５７３６６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、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を組み込み、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において、高温水の温水暖房運転と中温水の温水暖房運転の同時運転、又はいずれか一方の単独運転に対応可能とし、使い勝手の良いヒートポンプ式給湯暖房装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため第１の発明は、圧縮機、第１水冷媒熱交換器、第２水冷媒熱交換器、減圧装置及び空気熱交換器を有する冷媒回路と、前記第１水冷媒熱交換器とファンコイル等の温水暖房器との間で高温水を循環させる第１温水循環路と、前記第２水冷媒熱交換器と貯湯タンクとの間で貯湯水を循環させる第２温水循環路と、前記貯湯タンクと水々熱交換器との間で貯湯水を循環させる第３温水循環路と、前記水々熱交換器と床暖房パネル等の温水暖房器との間で中温水を循環させる第４温水循環路とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明のヒートポンプ式給湯暖房装置において、前記第１水冷媒熱交換器と前記第２水冷媒熱交換器とはそれぞれ減圧装置を介して並列に前記冷媒回路に組み込まれていることを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、第１又は第２の発明のヒートポンプ式給湯暖房装置において、前記圧縮機は能力調整が可能なものであることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
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暖房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は高温水を必要とする温水暖房用の第１温水循環路、Ｃ２は給湯用の第２温水循環路、Ｃ３及びＣ４は中温水を必要とする温水暖房用の第３及び第４温水循環路、ＲはヒートポンプユニットＡに内蔵された冷媒回路である。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。
【００１２】
前記温水循環路Ｃ１には、浴室の温風暖房用のファンコイル（温水暖房器）１、膨張タンク２、循環ポンプ３、第１水冷媒熱交換器４の水流路４Ｂ、サーミスタ５、流量調整弁６が順次環状に設けられている。７は浴室暖房リモートコントローラ（以下、「浴室暖房リモコン」という）、８はファンコイル１の入口部に設けられた熱動弁である。
【００１３】
前記温水循環路Ｃ２には、貯湯タンク９、循環ポンプ１０、第２水冷媒熱交換器１１の水流路１１Ｂ、サーミスタ１２、流量調整弁１３が順次環状に設けられている。
【００１４】
前記冷媒回路Ｒは、ＣＯ２冷媒を用いた能力調整が可能な２段圧縮式の圧縮機１４と、第１水冷媒熱交換器４の冷媒流路４Ａ、内部熱交換器１５の一次流路１５Ａ、第１開閉弁１６及び第１膨張弁（減圧装置）１７よりなる第１分岐路Ｐ１と第２水冷媒熱交換器１１の冷媒流路１１Ａ、第２開閉弁１８及び第２膨張弁（減圧装置）１９よりなる第２分岐路Ｐ２との並列回路と、空気熱交換器２０と、内部熱交換器１５の二次流路１５Ｂと、アキュムレーター２１とが順次環状に配管接続されている。
【００１５】
前記温水循環路Ｃ３は、貯湯タンク９と水々熱交換器２２の一次流路２２Ａとが開閉弁２３及び循環ポンプ２４を介して環状に配管接続されている。前記温水循環路Ｃ４は、床暖房パネル２５と水々熱交換器２２の二次流路２２Ｂとが温水循環路Ｃ１の膨張タンク２及び循環ポンプ３とサーミスタ２６及び熱動弁２７を介して環状に配管接続されている。２８は床暖房リモートコントローラ（以下、「床暖房リモコン」という）である。
【００１６】
また、貯湯タンク９には水々熱交換器２９の一次流路２９Ａが開閉弁３０と循環ポンプ２４を介して接続されている。また、水々熱交換器２９の二次流路２９Ｂには循環ポンプ３１を介して浴槽３２が接続されている。３３は貯湯タンク９の上部に接続された給湯管であり、この給湯管３３にはミキシングバルブ３４が設けられている。３５は給水管であり、この給水管３５は貯湯タンク９の下部とミキシングバルブ３４とに分岐接続され、更に開閉弁３６を介して膨張タンク２に接続されている。
【００１７】
ヒートポンプユニットＡとタンクユニットＢにはそれぞれマイクロコンピュータから成る制御装置Ｓ１、Ｓ２が設けられている。この制御装置Ｓ１、Ｓ２は浴室暖房リモコン７や床暖房リモコン２８からの運転信号や温度信号と、サーミスタ５、１２、２６の温度信号とにより、圧縮機１４の運転と周波数制御、循環ポンプ３、１０、２４の運転制御、熱動弁２７と開閉弁１６、１８、２３、３０の開閉制御、膨張弁１７、１９の開度制御、流量調整弁６、１３の開度制御などを行うものである。以下その動作を説明する。
【００１８】
〈浴室暖房運転〉
ファンコイル１による浴室の温風暖房を行う場合、浴室暖房リモコン７の運転スイッチをオンにする。すると、ファンコイル入口部の熱動弁８が開き、循環ポンプ３が運転する。第１温水循環路Ｃ１では、膨張タンク２→循環ポンプ３→第１水冷媒熱交換器４の水流路４Ｂ→流量調整弁６→熱動弁８→ファンコイル１→膨張タンク２の順に温水が流れる。
【００１９】
また、浴室暖房リモコン７の運転スイッチをオンにした際に、ヒートポンプユニットＡの圧縮機１４が運転し、冷媒回路Ｒでは、圧縮機１４→第１水冷媒熱交換器４の冷媒流路４Ａ→内部熱交換器１５の一次流路１５Ａ→第１開閉弁１６→第１膨張弁１７→空気熱交換器２０→内部熱交換器１５の二次流路１５Ｂ→アキュムレーター２１→圧縮機１４の順に冷媒が流れる。
【００２０】
このとき、貯湯は行われないので、第２開閉弁１８及び第２膨張弁１９は閉じている。また、第１水冷媒熱交換器４の冷媒流路４Ａを通過した冷媒は、内部熱交換器１５の一次流路１５Ａ及び二次流路１５Ｂの熱交換により熱回収が行われるため、冷媒回路Ｒでは効率の良い運転が行われ、ファンコイル１には温風暖房に適した８０℃程度の高温水が循環供給される。
【００２１】
〈貯湯運転〉
貯湯タンク９に貯湯を行う場合、循環ポンプ１０が運転し、第２温水循環路Ｃ２では、貯湯タンク９→循環ポンプ１０→第２水冷媒熱交換器１１の水流路１１Ｂ→流量調整弁１３→貯湯タンク９の順に貯湯水が流れ、貯湯タンク９に貯湯される。
【００２２】
ヒートポンプユニットＡでは圧縮機１４が運転し、冷媒回路Ｒでは、圧縮機１４→第２水冷媒熱交換器１１の冷媒流路１１Ａ→第２開閉弁１８→第２膨張弁１９→空気熱交換器２０→内部熱交換器１５の二次流路１５Ｂ→アキュムレーター２１→圧縮機１４の順に冷媒が流れる。このとき、温風暖房は行われないので、第１開閉弁１６及び第１膨張弁１７は閉じている。また、内部熱交換器１５の二次流路１５Ｂでは冷媒がただ通過するだけで、他に影響を及ぼすことはない。
【００２３】
貯湯タンク９に貯湯される温水温度は９０℃であるが、サーミスタ１２が検知する温度がこの温度になるように、圧縮機１４の周波数制御、第２膨張弁１９の弁開度制御、流量調整弁１３の弁開度制御が行われる。
【００２４】
貯湯タンク９に貯湯された高温水はミキシングバルブ３４にて適度な温度に調整され、給湯管３３から台所やシャワーや浴槽３２へのお湯張り等に利用され、給湯が行われると、給水管３５から貯湯タンク９に給水が行われる。また、循環ポンプ２４、３１を運転するとともに、開閉弁３０を開くことにより、貯湯タンク９の高温水と浴槽３２の温水を水々熱交換器２９で熱交換し、浴槽３２の温水の追い焚きを行うこともできる。
【００２５】
〈床暖房運転〉
床暖房パネル２５による床暖房を行う場合、その部屋の壁面等に取り付けられた床暖房リモコン２８の運転スイッチをオンにする。すると、熱動弁２７が開き、循環ポンプ３が運転し、第４温水循環路Ｃ４では、膨張タンク２→循環ポンプ３→水々熱交換器２２の二次流路２２Ｂ→熱動弁２７→床暖房パネル２５→膨張タンク２の順に温水が流れる。また、第３温水循環路Ｃ３では、開閉弁２３が開き、循環ポンプ２４が運転し、貯湯タンク９に貯湯された高温水が水々熱交換器２２の一次流路２２Ａに循環供給される。
【００２６】
このため、貯湯タンク９の高温水を利用し、この高温水と第４温水循環路Ｃ４の温水とが熱交換されることにより、床暖房パネルに２５には適度な温水が循環供給される。
【００２７】
床暖房制御は、床暖房リモコン２８に搭載された室温サーミスタ（図示せず）により室温を検知し、設定温度と室温との偏差に基づき熱動弁２７を開閉制御し、床暖房パネル２５への温水量を制御することにより行われる。
【００２８】
床暖房パネル２５に供給される温水の温度は６０〜７０℃であるが、サーミスタ２６が検知する温水温度がこの温度になるように、上述した温水循環運転が行われる。そして、長時間、床暖房運転をすることにより貯湯タンク９の熱容量が低下した場合には、上述した貯湯運転が行われ、圧縮機１１の周波数制御、第２膨張弁１９の弁開度制御及び流量調整弁１３の弁開度制御が行われる。
【００２９】
〈床暖房及び浴室暖房の同時運転〉
ファンコイル１による浴室暖房と床暖房パネル２５による床暖房を同時に行う場合、リモコン７、２８の運転スイッチをオンにする。すると、上述した浴室暖房運転と床暖房運転が同時に行われ、ファンコイル１には８０℃程度の高温水が循環供給され、床暖房パネル２５には６０〜７０℃の中温水が循環供給される。
【００３０】
〈貯湯及び浴室暖房の同時運転〉
ファンコイル１による浴室の温風暖房と同時に貯湯タンク９に貯湯を行う場合、上述した浴室暖房運転と貯湯運転とが同時に行われるものであり、ファンコイル１には８０℃程度の高温水が循環供給され、一方、貯湯タンク９には９０℃程度の高温水が貯湯される。
【００３１】
この場合、基本的には、膨張弁１７、１９の制御により、第１分岐路Ｐ１と第２分岐路Ｐ２とに１：１の割合で冷媒を配分し、同時運転が行われた場合でも、温風暖房側と貯湯側とで十分な能力が得られるようにしてある。
【００３２】
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。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明は、圧縮機、第１水冷媒熱交換器、第２水冷媒熱交換器、減圧装置及び空気熱交換器を有する冷媒回路と、前記第１水冷媒熱交換器とファンコイル等の温水暖房器との間で高温水を循環させる第１温水循環路と、前記第２水冷媒熱交換器と貯湯タンクとの間で貯湯水を循環させる第２温水循環路と、前記貯湯タンクと水々熱交換器との間で貯湯水を循環させる第３温水循環路と、前記水々熱交換器と床暖房パネル等の温水暖房器との間で中温水を循環させる第４温水循環路とを備えたものであるから、高温水の温水暖房運転と中温水の温水暖房運転の同時運転、又はいずれか一方の単独運転に対応することができ、使い勝手の良いヒートポンプ式給湯暖房装置を提供できるものである。
【００３４】
また、前記第１水冷媒熱交換器と前記第２水冷媒熱交換器とはそれぞれ減圧装置を介して並列に前記冷媒回路に組み込まれているので、冷媒回路の冷媒を２つの分岐路に分配し、温水暖房能力と貯湯能力とをそれぞれ十分に確保することができ、更に前記圧縮機に能力調整が可能なものを使用したので、効率の良いヒートポンプ運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ヒートポンプ式給湯暖房装置の全体系統図である。
【符号の説明】
Ｃ１        第１温水循環路
Ｃ２        第２温水循環路
Ｃ３        第３温水循環路
Ｃ４        第４温水循環路
Ｐ１        第１分岐路
Ｐ２        第２分岐路
Ｒ          冷媒回路
１          ファンコイル（温水暖房器）
４          第１水冷媒熱交換器
１１        第２水冷媒熱交換器
９          貯湯タンク
１４        圧縮機
１７        第１膨張弁（減圧装置）
１９        第２膨張弁（減圧装置）
２０        空気熱交換器
２５        床暖房パネル（温水暖房器）
【図１】
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