(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラー及びヒートポンプからなる加熱部を具備した給湯装置において、前記ヒートポンプは空気を熱源とする空気熱交換器を有し、前記加熱部は断熱壁構造を具備した室内に配設され、前記空気熱交換器は前記ボイラーに近接状態で配設され、また、前記加熱部で加熱された湯を貯める貯湯タンクが前記室内に配設され、また、前記空気熱交換器は前記ボイラー及び前記貯湯タンクからの周囲への放熱により加熱された空気を熱源とするものであり、前記貯湯タンクの内部の中央位置及び下方位置夫々には湯温を計測するサーモスタットが設けられ、前記ボイラーは、前記上部のサーモスタットにおける湯温の計測に基づき作動若しくは停止するように制御され、前記ヒートポンプは、前記下部のサーモスタットにおける湯温の計測に基づき作動若しくは停止するように制御されるように構成されていることを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
請求項１記載の給湯装置において、前記貯湯タンクは縦長形状であることを特徴とする給湯装置。
【請求項３】
請求項１，２いずれか１項に記載の給湯装置において、前記貯湯タンクには湯循環部が設けられ、この湯循環部は、前記貯湯タンクに連設され湯使用部を具備した循環路にポンプ装置を設けた構成であることを特徴とする給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば特開２００７−１２０８４６号に開示される給湯装置（以下、従来例という。）が提案されている。
【０００３】
この従来例は、ボイラー及びヒートポンプからなる加熱部と、この加熱部で加熱してできた湯を貯める貯湯タンクとを具備した構造であり、この加熱部におけるボイラーとヒートポンプとは、適宜切り替え制御されて貯湯タンクの水を加熱するように構成されている。
【０００４】
即ち、従来例は、比較的湯の使用量が少なく電気料金の安い夜間にヒートポンプを作動させて貯湯タンクの水を時間をかけて加熱するようにし、この貯湯タンクの湯が短時間で多量に使用され該湯の温度が低くなった場合（貯湯タンクには湯が導出された分だけ水が補充される為、貯湯タンクの湯の温度が低下する。）、ヒートポンプに比して短時間での加熱能力の高いボイラーが作動してこれを補う構造である。尚、貯湯タンクに設けた温度センサーからの情報をもとにヒートポンプとボイラーとは切り替え制御されている。
【０００５】
従って、従来例は、ボイラーのみの構造に比してランニングコストが安く済むとともに、クリーンエネルギーとしての電力を利用した環境に良い構造であり、しかも、ヒートポンプで所定以上の温度を維持できない状況においてはボイラーで対応する構造であるから、常に最適な温度の湯が得られることになる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１２０８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来例は、空気（外気）が冷たい冬季においてヒートポンプが良好に作動しない場合がある。
【０００８】
具体的には、ヒートポンプは、冷媒を圧縮する圧縮機と、この圧縮され温度上昇した冷媒と熱媒体とを熱交換する冷媒熱交換器と、膨張弁（減圧手段）と、空気を熱源とする（空気から熱を奪う）空気熱交換器とからなる冷媒回路を具備した構造であるが、この空気熱交換器においてファンで空気を吸引して熱交換をする際、空気が冷たいと霜が付着することで空気熱交換器が良好に機能せず、よって、この空気熱交換器に霜が付着している間はヒートポンプを停止しなければならないという問題点がある。尚、ヒートポンプには空気熱交換器に霜が付着した際に自動で装置全体を停止してこの霜取りを行う機能（デフロスト機能）が具備されている。
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解消する、従来にない作用効果を発揮する画期的な給湯装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【００１１】
ボイラー２及びヒートポンプ３からなる加熱部４を具備した給湯装置において、前記ヒートポンプ３は空気を熱源とする空気熱交換器５を有し、前記加熱部４は断熱壁構造を具備した室６内に配設され、前記空気熱交換器５は前記ボイラー２に近接状態で配設され、また、前記加熱部４で加熱された湯を貯める貯湯タンク１が前記室６内に配設され、また、前記空気熱交換器５は前記ボイラー２及び前記貯湯タンク１からの周囲への放熱により加熱された空気を熱源とするものであり、前記貯湯タンク１の内部の中央位置及び下方位置夫々には湯温を計測するサーモスタット10Ａ，10Ｂが設けられ、前記ボイラー２は、前記上部のサーモスタット10Ａにおける湯温の計測に基づき作動若しくは停止するように制御され、前記ヒートポンプ３は、前記下部のサーモスタット10Ｂにおける湯温の計測に基づき作動若しくは停止するように制御されるように構成されていることを特徴とする給湯装置に係るものである。
【００１２】
また、請求項１記載の給湯装置において、前記貯湯タンク１は縦長形状であることを特徴とする給湯装置に係るものである。
【００１３】
また、請求項１，２いずれか１項に記載の給湯装置において、前記貯湯タンク１には湯循環部７が設けられ、この湯循環部７は、前記貯湯タンク１に連設され湯使用部８を具備した循環路７ａにポンプ装置７ｂを設けた構成であることを特徴とする給湯装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は上述のように構成したから、前述した従来例と異なり、例えば空気の冷たい冬季においてヒートポンプが停止することがなく、常に良好な作動状態が得られることになるなど従来にない作用効果を発揮する画期的な給湯装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて簡単に説明する。
【００１６】
本発明に係る装置内の水はボイラー２及びヒートポンプ３からなる加熱部４で加熱されて湯となる。
【００１７】
ところで、本発明は、ヒートポンプ３は空気を熱源とする空気熱交換器５を有し、ボイラー２における周囲への放熱により加熱された空気を空気熱交換器５の熱源としている。
【００１８】
従って、この構成から、前述した従来例と異なり、例えば空気が冷たくなる冬季においても、ボイラー２における周囲への放熱により加熱された空気を熱源とする空気熱交換器５には霜が付着することが防止されることになり、前述した霜の付着によりヒートポンプ３が停止することはなく常に良好な作動状態が得られることになる（この点は本発明者が行った実験により確認済み。）。
【００１９】
また、本発明は、この霜の付着を防止する構造が、加熱部４を構成する必須のボイラー２における周囲への放熱により加熱された空気を利用するものであるから、霜の付着を防止するための特別な加温装置などを別途用いることなく極めて効率の良い構造となる。
【実施例】
【００２０】
本発明の具体的な一実施例について図面に基づいて説明する。
【００２１】
本実施例は、ボイラー２及びヒートポンプ３からなる加熱部４と、この加熱部４で加熱されてできた湯HWを貯める貯湯タンク１とを具備したものである。尚、本明細書では、加熱部４で加熱する必要のある温度のものを水Ｗとし、加熱部４で加熱され使用に適した温度のものを湯HWとしている。
【００２２】
具体的には、貯湯タンク１は、図１に図示したように縦長形状のタンクであり、この貯湯タンク１には湯循環部７が設けられている。
【００２３】
この湯循環部７は、図１〜３に図示したように貯湯タンク１に連設され湯使用部８（蛇口）を具備した循環路７ａにポンプ装置７ｂを設けた構成であり、この循環路７ａは貯湯タンク１の上部に設けた湯送り部１ａと、貯湯タンク１の中央部に設けた湯戻り部１ｂに接続されている。
【００２４】
加熱部４で加熱されてできた湯HWは、熱の性質から貯湯タンク１の上部に貯まり易く、よって、この貯湯タンク１の上部に貯まった湯HWを湯送り部１ａから優先的に湯使用部８へ送るように構成されている。
【００２５】
また、貯湯タンク１の上部には湯導入部１ｃが設けられており、この湯導入部１ｃには後述する加熱部４に係るボイラー２及びヒートポンプ３夫々から延設され湯HWを送る管部材13，19が接続されている。
【００２６】
また、貯湯タンク１の内部の中央部及び下部には、サーモスタット10Ａ，10Ｂが設けられている。
【００２７】
この各サーモスタット10Ａ，10Ｂは、貯湯タンク１の内部の中央付近及び下方付近の湯温を計測するもので、この各サーモスタット10Ａ，10Ｂの計測データをもとに後述する加熱部４に係るボイラー２及びヒートポンプ３の作動は切り替え制御される。
【００２８】
具体的には、上部のサーモスタット10Ａは、貯湯タンク１の中央付近の温度が６０℃以下の時にはボイラー２を作動させ、６５℃以上の時にはボイラー２の作動を停止するように設定されている。尚、サーモスタット10Ａの温度設定は適宜設定変更し得るものである。
【００２９】
また、下部のサーモスタット10Ｂは、貯湯タンク１の下方付近の温度が３５℃以下の時にはヒートポンプ３を作動させ、５０℃以上の時にはヒートポンプ３の作動を停止するように設定されている。尚、サーモスタット10Ｂの温度設定は適宜設定変更し得るものである。
【００３０】
加熱部４は、図１に図示したように前述した貯湯タンク１に連設されるボイラー２及びヒートポンプ３で構成されている。
【００３１】
ボイラー２は、ガス若しくは油（石油）などの燃料により作動する公知構造のものであり、このボイラー２を利用して、前述した貯湯タンク１から引いた水Ｗを加熱し、この加熱してできた湯HWを貯湯タンク１へ戻すように構成されている。
【００３２】
具体的には、ボイラー２は、図１〜３に図示したように貯湯タンク１の下部に設けた水導出部１ｄに接続される管部材12と、貯湯タンク１の上部に設けた湯導入部１ｃに接続される管部材13とを具備しており、貯湯タンク１の下部の水Ｗを引き込んで加熱し、この加熱してできた湯HWを貯湯タンク１の上部に設けた湯導入部１ｃに送るように構成されている。
【００３３】
符号14はポンプ装置，20は逆流防止弁である。
【００３４】
ヒートポンプ３は、電力により作動する公知構造のものであり、図示省略の冷媒を圧縮する圧縮機と、この圧縮され温度上昇した冷媒と熱媒体とを熱交換する冷媒熱交換器15と、図示省略の膨張弁（減圧手段）と、空気を熱源とする（空気から熱を奪う）空気熱交換器５とからなる冷媒回路を具備したものである。
【００３５】
このヒートポンプ３を利用して、前述した貯湯タンク１及び水道管16から引いた水Ｗを加熱し、この加熱してできた湯HWを貯湯タンク１へ戻すように構成されている。
【００３６】
具体的には、ヒートポンプ３は、図１〜３に図示したように貯湯タンク１の下部に設けた水導出入部１ｅ及び水道管16に接続される管部材18と、貯湯タンク１の上部に設けた湯導入部１ｃに接続される管部材19とを具備しており、貯湯タンク１の下部の水Ｗ及び水道管16から供給される水Ｗを引き込んで加熱し、この加熱してできた湯HWを貯湯タンク１の上部に設けた湯導入部１ｃに送るように構成されている。
【００３７】
符号21はポンプ装置，22は逆流防止弁である。
【００３８】
本実施例では、図１に図示したように前述した貯湯タンク１と加熱部４（ボイラー２及びヒートポンプ３）を適宜な空間を有する室６（所謂ボイラー室）に配設している。
【００３９】
この室６は断熱壁構造を具備しており、この室６内で発生した熱は外部へ逃げにくく良好な保温効果が得られる。
【００４０】
この構成から、ボイラー２及び貯湯タンク１、ひいては本実施例を構成する各部位（室６に配設される設備機器，配管及び電気設備機器）における周囲への放熱により加熱された空気は室６内に保持されることになり、この加熱された空気はヒートポンプ３に係る空気熱交換器５の熱源となる。
【００４１】
本発明者は、実際に試してみたところ、前述した従来例と比べ、ヒートポンプ３の空気熱交換器５への霜の付着が格段に減少し、ヒートポンプ３の良好な作動状態が継続して得られることを確認した。また、この室６内の加熱された空気を空気熱交換器５の熱源とする構成は、冬場での使用のみ有効なのではなく、室６内が高温となる夏場での使用にも極めて有効である。
【００４２】
即ち、外気の温度が高くなる夏場において、ボイラー２等を配設する室６内は高温となり、この熱が室６に配設される各種設備機器の運転に支障を来たす原因となるが、この点、本実施例は、積極的に室６内の加熱された空気を空気熱交換器５の熱源とすることで、この室６内の加熱された空気から熱を奪うことになるから、これが室６内の冷却効果となり、よって、常に各種設備機器が正常に運転されることになる。
【００４３】
尚、本実施例では、空気熱交換器５を、ボイラー２を配設した室６内に配設することで該ボイラー２における周囲への放熱により加熱された空気を空気熱交換器５の熱源としているが、屋外であってもボイラー２に近接状態に配設することで加熱された空気からなる熱源を確保するようにしても良い。
【００４４】
以上の構成からなる本実施例の動作について説明する。
【００４５】
湯HWの不使用時において、サーモスタット10Ｂで５０℃以上と検知された場合、ヒートポンプ３は作動停止状態である。
【００４６】
また、湯HWの不使用時において、サーモスタット10Ｂで３５℃以下と検知された場合、図２に図示したように貯湯タンク１の水Ｗはヒートポンプ３へ送られ加熱され、このヒートポンプ３で加熱されてできた湯HWは貯湯タンク１へ戻され、貯湯タンク１内で上層と下層に分かれる湯HWと水Ｗとの湯水境界線Ｌをサーモスタット10Ａよりも下方位置に維持するように作動する。つまり、ボイラー２が作動しない状態（サーモスタット10Ａが６５℃以上と検知する状態）となるようにヒートポンプ３のみが作動する。
【００４７】
また、湯HWの使用時には、貯湯タンク１の湯HWがタンク外へ導出されると、水道管16から貯水タンク１へ水Ｗが補充される。
【００４８】
この際、例えば湯HWが使用されるとともに貯湯タンク１に水Ｗが補充され、図３に図示したように貯湯タンク１内の湯水境界線Ｌが上昇してサーモスタット10Ａに達するまでの間（サーモスタット10Ｂが３５℃以下と検知し且つサーモスタット10Ａが６５℃以上と検知している間）は、水道管16の水Ｗはヒートポンプ３へ送られ加熱され、このヒートポンプ３で加熱されてできた湯HWは貯湯タンク１へ戻され、貯湯タンク１内で上層と下層に分かれる湯HWと水Ｗとの湯水境界線Ｌをサーモスタット10Ａよりも下方位置に維持するように作動する。つまり、ボイラー２が作動しない状態（サーモスタット10Ａが６５℃以上と検知する状態）となるようにヒートポンプ３のみが作動する。
【００４９】
そして、多量の湯HWが使用されて貯湯タンク１に多くの水Ｗが補充され、図４に図示したように貯湯タンク１内の湯水境界線Ｌが上昇してサーモスタット10Ａに達すると（サーモスタット10Ａが６０℃以下と検知すると）、貯湯タンク１の水Ｗはボイラー２へ送られ加熱され、このボイラー２で加熱されてできた湯HWは貯湯タンク１へ戻され、貯湯タンク１内の湯水境界線Ｌをサーモスタット10Ａよりも下方位置に維持するように作動する。つまり、ヒートポンプ３で対応しきれない状態においてサーモスタット10Ａが６５℃以上と検知する状態となるまでヒートポンプ３とともにボイラー２も作動する。
【００５０】
このボイラー２及びヒートポンプ３による加熱作動の際、室６内にて作動するボイラー２及び貯湯タンク１における周囲への放熱により加熱された空気は室６内に充満し、この加熱された空気を空気熱交換器５が熱源とすることで該空気熱交換器５には霜が付着することが防止される。
【００５１】
以上のように、本実施例は、湯HWが使用されることで先ずはヒートポンプ３を作動させて対応し、このヒートポンプ３で対応しきれない場合には、ボイラー２を作動させてこれを補う。このヒートポンプ３及びボイラー２をはじめとする室６内に配設される設備から発せられる熱により、室６内の空気は常にある一定の温度以上に維持されることになり、この加熱された空気をヒートポンプ３に係る空気熱交換器５の熱源とすることで常にヒートポンプ３の良好な作動状態が得られることになる。この点は、本発明者が行った試験により確認済みである。
【００５２】
本実施例は上述のように構成したから、前述した従来例と異なり、例えば空気の冷たい冬季においてヒートポンプ３が停止することがなく、常に良好な作動状態が得られることになる。
【００５３】
また、本実施例は、貯湯タンク１を室６内に配設したから、ボイラー２とともに貯湯タンク１における周囲への放熱により加熱された空気を空気熱交換器５の熱源とすることができ、より一層良好なヒートポンプ３の作動状態が得られることになる。
【００５４】
また、本実施例は、室６として断熱壁構造を具備した室６を採用したから、ボイラー２及び貯湯タンク１から発せられる熱を良好に保持して、空気熱交換器５における最適な熱源を確保することができる。
【００５５】
尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施例を示す概略説明図である。
【図２】本実施例に係る要部の動作説明図である。
【図３】本実施例に係る要部の動作説明図である。
【図４】本実施例に係る要部の動作説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  貯湯タンク
２  ボイラー
３  ヒートポンプ
４  加熱部
５  空気熱交換器
６  室
７ 湯循環部
７ａ 循環路
７ｂ ポンプ装置
８ 湯使用部
10Ａ サーモスタット
10Ｂ サーモスタット
【図１】
0004764435.tif 000002
【図２】
0004764435.tif 000003
【図３】
0004764435.tif 000004
【図４】
0004764435.tif 000005