(57)【要約】【課題】高温水の貯湯と温水暖房とが同時に行う場合や、どちらか一方を行う場合のいずれにも対応できるようにし、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】能力調整可能な圧縮機１１と、第１水冷媒熱交換器９、第１開閉弁１３及び第１減圧装置１４よりなる第１分岐路Ｐ１と第２水冷媒熱交換器１５、第２開閉弁１６及び第２減圧装置１７よりなる第２分岐路Ｐ２との並列回路と、空気熱交換器１８とを順次環状に接続して冷媒回路Ｒを形成するとともに、第１水冷媒熱交換器９と床暖房パネル１、２等の温水暖房器との間で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１５と貯湯タンク２７との間で温水を循環させる第２温水循環路Ｃ２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】
能力調整可能な圧縮機と、第１水冷媒熱交換器、第１開閉弁及び第１減圧装置よりなる第１分岐路と第２水冷媒熱交換器、第２開閉弁及び第２減圧装置よりなる第２分岐路との並列回路と、空気熱交換器とを順次環状に接続して冷媒回路を形成すると共に、前記第１水冷媒熱交換器と床暖房パネル等の温水暖房器との間で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温水を循環させる第２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】
前記冷媒回路の第１分岐路の第１水冷媒熱交換器から流出した冷媒と前記空気熱交換器から流出した冷媒との熱交換を行う熱交換器を備えた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。
【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、暖房負荷が大きいと十分な温度の温水が得られないものであった。
【０００３】
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直列に組み込み、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）。
【０００４】
ところが、このものでは、温水暖房を行っているときは高温水の貯湯ができなくなるため、高温水の貯湯と温水暖房のいずれかを優先させたり、交互に行うなどしなければならず、使い勝手の面で問題があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２５７３６６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、高温水の貯湯と温水暖房とが同時に行う場合や、どちらか一方を行う場合のいずれにも対応できるようにし、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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため第１の発明は、能力調整可能な圧縮機と、第１水冷媒熱交換器、第１開閉弁及び第１減圧装置よりなる第１分岐路と第２水冷媒熱交換器、第２開閉弁及び第２減圧装置よりなる第２分岐路との並列回路と、空気熱交換器とを順次環状に接続して冷媒回路を形成すると共に、前記第１水冷媒熱交換器と床暖房パネル等の温水暖房器との間で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温水を循環させる第２温水循環路とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
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、前記冷媒回路の第１分岐路の第１水冷媒熱交換器から流出した冷媒と前記空気熱交換器から流出した冷媒との熱交換を行う熱交換器を備えたことを特徴とする。
【０００９】
【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は温水暖房用の第１温水循環路、Ｃ２は貯湯用の第２温水循環路、Ｒは前記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。
【００１０】
１及び２は第１温水循環路Ｃ１に設けられた床暖房パネル、３及び４は前記床暖房パネル１及び２に対応して設けられた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）であり、前記第１温水循環路Ｃ１には、熱動弁５及び６、循環ポンプ７、膨張タンク８、第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ、バイパス管１０などが設けられている。
【００１１】
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１１と、第１水冷媒熱交換器９の冷媒流路９Ａ、内部熱交換器１２の一次流路１２Ａ、第１開閉弁１３及び第１膨張弁（減圧装置）１４よりなる第１分岐路Ｐ１と第２水冷媒熱交換器１５の冷媒流路１５Ａ、第２開閉弁１６及び第２膨張弁（減圧装置）１７よりなる第２分岐路Ｐ２との並列回路と、空気熱交換器１８と、内部熱交換器１２の二次流路１２Ｂと、アキュムレーター１９とが順次環状に配管接続されている。
【００１２】
前記第１温水循環路Ｃ１には、第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂから流出した暖房用温水の温度を検出するサーミスタ２０、流量調整弁２１、浴室暖房用のファンコイル２２が設けられている。２３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）、２４はファンコイル２２の入口部に設けられた熱動弁、２５は循環ポンプ７によって膨張タンク８から流出した温水の一部を床暖房パネル１、２に供給するための熱動弁、２６は床暖房パネル１、２に流入する温水温度を検知するサーミスタである。
【００１３】
前記第２温水循環路Ｃ２は、第２水冷媒熱交換器１５の水流路１５Ｂと貯湯タンク２７とが循環ポンプ２８、流量調整弁２９を介して環状に接続されている。３０は第２水冷媒熱交換器１５の水流路１５Ｂから流出した温水温度を検知するサーミスタである。
【００１４】
前記貯湯タンク２７には水々熱交換器３１の一次流路３１Ａが循環ポンプ３２を介して接続されている。また、水々熱交換器３１の二次流路３１Ｂには循環ポンプ３３を介して浴槽３４が接続されている。３５は貯湯タンク２７の上部に接続された給湯管であり、この給湯管３５にはミキシングバルブ３６が設けられている。３８は給水管であり、この給水管３８は貯湯タンク２７の下部と前記ミキシングバルブ３６とに分岐接続され、更に開閉弁３９を介して膨張タンク８に接続されている。
【００１５】
また、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等から成る制御装置Ｓ１、Ｓ２が設けられている。この制御装置Ｓ１、Ｓ２は床暖房リモコン３、４や浴室暖房用のファンコイル２２からの運転信号や温度信号と、サーミスタ２０、２６、３０の温度信号とに応じて、圧縮機１１の運転と周波数制御、循環ポンプ７、２８の運転制御、熱動弁５、６、２５、開閉弁１３、１６の開閉制御、膨張弁１４、１７の開度制御、流量調整弁２１、２９の開度制御などを行うものであり、以下その動作を説明する。
【００１６】
〈床暖房運転〉
床暖房パネル１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３の運転スイッチをオンにする。すると、これに対応した熱動弁５が開き、循環ポンプ７が運転し、第１温水循環路Ｃ１では、膨張タンク８→循環ポンプ７→第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→流量調整弁２１→熱動弁５→床暖房パネル１→膨張タンク８の順に温水が流れる。なお、バイパス管１０は、熱動弁５が開くのに時間がかかり、また熱動弁５が故障している場合でも対応できるように、温水の一部をバイパスさせるものであり、微少量の温水が流れる。
【００１７】
また、前記床暖房リモコン３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１１が運転し、冷媒回路Ｒでは、圧縮機１１→第１水冷媒熱交換器９の冷媒流路９Ａ→内部熱交換器１２の一次流路１２Ａ→第１開閉弁１３→第１膨張弁１４→空気熱交換器１８→内部熱交換器１２のニ次流路１２Ｂ→アキュムレーター１９→圧縮機１１の順に冷媒が流れる。このとき、貯湯は行われないので、第２開閉弁１６及び第２膨張弁１７は閉じている。
【００１８】
前記床暖房パネル１に供給される温水の温度は６０〜７０℃であるが、サーミスタ２０が検知する温水温度がこの温度になるように圧縮機１１の周波数制御、第１膨張弁１４の弁開度制御及び流量調整弁２１の弁開度制御が行われる。
【００１９】
また、床暖房制御は、床暖房リモコン３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５を開閉制御し、床暖房パネル１への温水量を制御することにより行われる。
【００２０】
また、床暖房パネル２で同時に床暖房を行う場合、床暖房リモコン４の運転スイッチをオンにすることにより、同様に熱動弁６が開閉制御され、床暖房パネル１及び２に同時に温水が供給され、床暖房パネル１及び２への温水量を個別に制御することにより、床暖房の個別制御が可能となっている。
【００２１】
このような床暖房運転を行う場合、床暖房する部屋が暖まってくると、床暖房パネル１、２からの放熱量が小さくなり、膨張タンク８から水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂへは５０〜６０℃の温水が供給されることとなる。このため、水冷媒熱交換器９ではそれほど熱交換されず、冷媒温度も高温となって圧縮機１１に負荷がかかる。このような場合の冷媒の冷却機構として設けたのが内部熱交換器１２であり、内部熱交換器１２の一次流路１２Ａでの放熱分は同じ冷媒回路Ｒにある内部熱交換器１２の二次流路１２Ｂで再度吸収されるため、無駄なく、効率を落とすことなく、冷媒回路Ｒを構成できる。
【００２２】
〈浴室暖房運転〉
ファンコイル２２による浴室暖房を行う場合、浴室暖房リモコン２３をオンにする。すると、ファンコイル２２入口部の熱動弁２４が開き、循環ポンプ７が運転する。第１温水循環路Ｃ１では、膨張タンク８→循環ポンプ７→第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→流量調整弁２１→熱動弁２４→ファンコイル２２→膨張タンク８の順に温水が流れる。バイパス管１０は、前記熱動弁２４が開くのに時間がかかり、また熱動弁２４が故障している場合でも対応できるように、温水の一部をバイパスさせるものであり、微少量の温水が流れる。
【００２３】
ヒートポンプユニットＡの動作と冷媒循環は床暖房運転と同様であり、貯湯は行われないので、第２開閉弁１６及び第２膨張弁１７は閉じている。
【００２４】
前記ファンコイル２２に供給される温水の温度は８０℃であるが、そのための温水制御は床暖房運転の場合と同様である。また、浴室暖房制御はファンコイル２２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、ファン回転数を制御し、熱動弁２４を開閉制御することにより行われる。
【００２５】
〈床暖房と浴室暖房の同時運転〉
床暖房パネル１、２による床暖房と、ファンコイル２２による浴室暖房を同時に行う場合、それぞれのリモコン３、４、２３の運転スイッチをオンにする。すると、熱動弁５、６、２４が開き、循環ポンプ７が運転し、第１温水循環路Ｃ１では、膨張タンク８→循環ポンプ７→第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→流量調整弁２１→熱動弁５、６→床暖房パネル１、２→膨張タンク８の順に温水が流れると共に、膨張タンク８→循環ポンプ７→第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→流量調整弁２１→熱動弁２４→ファンコイル２２→膨張タンク８の順に温水が流れる。
【００２６】
バイパス管１０は、前記熱動弁５、６、２４が開くのに時間がかかり、また、熱動弁５、６、２４が故障している場合でも対応できるように、温水の一部をバイパスさせるものであり、微少量の温水が流れる。
【００２７】
このときのサーミスタ２０による温水温度制御は８０℃であるが、これでは床暖房パネル１、２用の温水としては温度が高すぎることになる。これを解決するために、熱動弁２５を開くことで８０℃の温水に膨張タンク８からの中温水を混ぜ、サーミスタ２６にて検知される温水の温度が６０〜７０℃になるように制御している。また、中温水を混ぜすぎて低温になった場合は熱動弁２５を閉じ、サーミスタ２６の検知温度に基づく熱動弁２５の開閉制御を行う。
【００２８】
ヒートポンプユニットＡの動作と冷媒循環は、床暖房運転又は浴室暖房運転と同様であり、貯湯は行われないので、第２開閉弁１６及び第２膨張弁１７は閉じている。
【００２９】
〈貯湯運転〉
貯湯タンク２７に貯湯を行う場合、循環ポンプ２８が運転し、第２温水循環路Ｃ２では、貯湯タンク２７→循環ポンプ２８→第２水冷媒熱交換器１５の水流路１５Ｂ→流量調整弁２９→貯湯タンク２７の順に給湯用の温水が流れ、貯湯タンク２７に貯湯される。
【００３０】
ヒートポンプユニットＡでは圧縮機１１が運転し、冷媒回路Ｒでは、圧縮機１１→第２水冷媒熱交換器１５の冷媒流路１５Ａ→第２開閉弁１６→第２膨張弁１７→空気熱交換器１８→内部熱交換器１２のニ次流路１２Ｂ→アキュムレーター１９→圧縮機１１の順に冷媒が流れる。このとき、暖房は行われないので、第１開閉弁１３及び第１膨張弁１４は閉じている。また、内部熱交換器１２の二次流路１２Ｂ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。
【００３１】
貯湯タンク２７へ供給される温水温度は９０℃であるが、サーミスタ３０が検知する温度がこの温度になるように、圧縮機１１の周波数制御、第２膨張弁１７の弁開度制御、流量調整弁２９の弁開度制御が行われる。
【００３２】
貯湯タンク２７に貯湯された高温水はミキシングバルブ３６にて適度な温度に調整され、給湯管３５から台所やシャワーへの給湯や浴槽３４へのお湯張り等に利用される。そして、給湯が行われると、給水管３８から貯湯タンク２７に給水が行われる。また、循環ポンプ３２、３３を運転することにより、貯湯タンク２７の高温水と浴槽３４の温水を水々熱交換器３１で熱交換し、浴槽３４の温水の追い焚きを行うこともできる。
【００３３】
〈暖房と貯湯の同時運転〉
この場合の暖房用温水の循環経路と貯湯用の温水の循環経路は上述したとおりである。冷媒回路Ｒでは、圧縮機１１→第１水冷媒熱交換器９の冷媒流路９Ａ→内部熱交換器１２の一次流路１２Ａ→第１開閉弁１３→第１膨張弁１４→空気熱交換器１８→内部熱交換器１２の二次流路１２Ｂ→アキュムレーター１９→圧縮機１１の順に冷媒が流れると共に、圧縮機１１→第２水冷媒熱交換器１５の冷媒流路１５Ａ→第２開閉弁１６→第２膨張弁１７→空気熱交換器１８→内部熱交換器１２の二次流路１２Ｂ→アキュムレーター１９→圧縮機１１の順に冷媒が流れる。
【００３４】
また、サーミスタ２０、２６、３０においてそれぞれ上述した目標温度になるように、圧縮機１１の周波数制御、第１膨張弁１４及び第２膨張弁１７の弁開度制御、流量調整弁２１、２９の弁開度制御が行われる。基本的には、膨張弁１４、１７の制御により、第１分岐路（暖房側）Ｐ１と第２分岐路Ｐ２（貯湯側）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、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。
【００３５】
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。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明は、能力調整可能な圧縮機と、第１水冷媒熱交換器、第１開閉弁及び第１減圧装置よりなる第１分岐路と第２水冷媒熱交換器、第２開閉弁及び第２減圧装置よりなる第２分岐路との並列回路と、空気熱交換器とを順次環状に接続して冷媒回路を形成するとともに、第１水冷媒熱交換器と床暖房パネル等の温水暖房器との間で温水を循環させる第１温水循環路と、第２水冷媒熱交換器と貯湯タンクとの間で温水を循環させる第２温水循環路とを備えたものであるから、高温水の貯湯と温水暖房とを同時に行う場合や、どちらか一方を行う場合のいずれにも対応して必要な能力を発揮することができ、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。
【００３７】
また、冷媒回路の第１分岐路の第１水冷媒熱交換器から流出した冷媒と空気熱交換器から流出した冷媒との熱交換を行う熱交換器を備えているので、温水暖房を行う場合で、かつ、暖房負荷が小さい場合でも、圧縮機に大きな負荷がかからないようにでき、信頼性が高い。
【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】
１、２      床暖房パネル（温水暖房器）
９、１５    水冷媒熱交換器
１１        圧縮機
１２        内部熱交換器
１３        第１開閉弁
１６        第２開閉弁
１４        第１膨張弁（減圧装置）
１７        第２膨張弁（減圧装置）
２２        ファンコイル
２７        貯湯タンク
Ｃ１      第１温水循環路
Ｃ２      第２温水循環路
１８        空気熱交換器
Ｐ１        第１分岐路
Ｐ２        第２分岐路
Ｒ          冷媒回路
【図１】
2004218910.tif 000003