(57)【要約】  【課題】貯湯槽内の湯水の量が不足している場合であっても、貯湯槽内の湯水を使用せずにすぐに速暖運転が行えるヒートポンプ給湯暖房装置を提供する。  【解決手段】暖房用循環路３４の暖房用熱交換器３６と貯湯槽１５下部との間に第３の三方弁４２を設ける。この第３の三方弁４２と第２の三方弁２６との間を接続し、第１の三方弁２２、循環ポンプ２３、水熱交換器２４、流量調整弁２５、暖房用熱交換器３６、第３の三方弁４２、第２の三方弁２６、第１の三方弁２２へと循環する第２の速暖用循環路４１を設ける。貯湯槽１５内の湯量が不足している場合、第２の速暖用循環路４１及び暖房用熱媒循環路３５を運転するとともに、ヒートポンプユニット１３を運転して貯湯槽１５の湯水を使用せずに速暖運転が行なえる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、冷媒熱交換器、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、貯湯槽と、この貯湯槽の下部から上部に貯湯槽内の水を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湯水を貯湯槽の上部から積層させる沸上用循環路と、この沸上用循環路に前記貯湯槽下部と前記循環ポンプとの間に第１の三方弁、前記水熱交換器と前記貯湯槽の上部との間に第２の三方弁、前記水熱交換器と前記第２の三方弁との間に流量調整弁を設け、この流量調整弁から分岐し暖房用熱交換器を経由して前記貯湯槽下部へ戻る暖房用循環路と、この暖房用循環路内の湯水を暖房用循環ポンプにより循環され前記暖房用循環路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と、前記貯湯槽の上部から出て前記第２の三方弁、前記第１の三方弁、前記循環ポンプ、前記水熱交換器、前記流量調整弁、前記暖房用熱交換器、前記貯湯槽下部に戻る第１の速暖用循環路とを設けたヒートポンプ給湯暖房装置において、前記暖房用循環路の暖房用熱交換器と前記貯湯槽下部との間に第３の三方弁を設け、この第３の三方弁と前記第２の三方弁との間を接続し、前記第１の三方弁、前記循環ポンプ、前記水熱交換器、前記流量調整弁、前記暖房用熱交換器、前記第３の三方弁、前記第２の三方弁、前記第１の三方弁へと循環する第２の速暖用循環路を設け、前記貯湯槽内の湯量が不足している場合、前記第２の速暖用循環路及び前記暖房用熱媒循環路を運転するとともに、前記ヒートポンプユニットを運転して前記貯湯槽を介さずに速暖運転ができる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。
【請求項２】
貯湯槽に残湯量検知センサを設け、この残湯量検知センサで残湯量が所定量以下を検知したとき、前記第２の速暖用循環路、前記暖房用熱媒循環路及び前記ヒートポンプユニットを運転させるようにしたことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプを用いて給湯および暖房を行うようにしたヒートポンプ給湯暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、貯湯運転と暖房運転を行えるようにしたヒートポンプ給湯暖房装置５１は、図３に示されるように、貯湯ユニット１２と、ヒートポンプユニット１３と、暖房ユニット１４とを備えて構成されている。
【０００３】
貯湯ユニット１２は、貯湯槽１５を備え、この貯湯槽１５は、先止押上式の給湯方式を採用しており、貯湯槽１５の下部には減圧弁１６を介して水道水を給水する給水管１７が接続されているとともに、上部には沸き上げた湯水を台所や風呂場などの給湯先に給湯される給湯管１８が接続されている。そして、この給湯管１８の先端にミキシングバルブ１９が接続され、このミキシングバルブ９に給水管１７から分岐した給水管２０が接続され湯水と水とを混合し適温にして各種給湯先に給湯するようになっている。
【０００４】
また、貯湯槽１５には、貯湯槽１５の下部から出て貯湯槽１５の上部に戻る沸上用循環路２１が接続されている。すなわち、この沸上用循環路２１には貯湯槽１５の下側から第１の三方弁２２、貯湯槽１５の下部の水を沸上用循環路２１内に強制的に引き込んで貯湯タンク１５の上部に循環させる循環ポンプ２３、沸上用循環路１１の中間部はヒートポンプユニット１３内において配置される水熱交換器２４、流量調整弁２５、第２の三方弁２６とが順次配設されている。
【０００５】
ヒートポンプユニット１３は、冷媒が充填された冷媒循環路２７を有し、この冷媒循環路２７には、圧縮機２８、凝縮器として機能し沸上用循環路２１内を流通する水を水熱交換器２４との間で熱交換してこの水を所定の沸上温度に沸上げる冷媒熱交換器２９、膨張弁３０および集熱器としての蒸発器３１が順次接続されている。また、外気を蒸発器３１に送る送風ファン３２と、この送風ファン３２を回転駆動させる送風モータ３３を備えている。
【０００６】
暖房ユニット１４は、暖房用循環路３４と暖房用熱媒循環路３５とにより構成されている。
【０００７】
暖房用循環路３４は、貯湯槽１５下部から出て第１の三方弁２２、循環ポンプ２３、水熱交換器２４、流量調整弁２５、この流量調整弁２５から分岐して暖房用熱交換器３６を経由し貯湯槽１５下部に戻る循環路で構成されている。
【０００８】
暖房用熱媒循環路３５は、熱媒が充填され、暖房用熱交換器３６、暖房パネル３７、暖房用熱媒循環ポンプ３８が順次接続されて構成されている。
【０００９】
３９は第１の速暖用循環路で、この第１の速暖用循環路３９は、貯湯槽１５の上部から出て第２の三方弁２６、第１の三方弁２２、循環ポンプ２３、水熱交換器２４、流量調整弁２５、暖房用熱交換器３６を経由し貯湯槽１５下部に戻る循環路で構成されている。
【００１０】
４０は運転制御手段としての制御装置で、この制御装置４０は、第１の三方弁２２、第２の三方弁２６、流量調整弁２５、循環ポンプ２３、暖房用循環ポンプ３８を適宜制御するとともに、ヒートポンプユニット１３を動作させ、貯湯槽１５の水の沸上制御を行なったり、貯湯槽１５内の水の沸き上げを行ないながら暖房運転を行なったり、朝の立ち上がり時に貯湯槽１５内の沸き上がった湯水を貯湯槽１５の上部より取出し速暖運転を行なったりするようになっている。
【００１１】
そして、このように構成されたヒートポンプ給湯暖房装置は、図４に示されるように貯湯槽１５内の水を沸上げる。
【００１２】
すなわち、給水管７から減圧弁１６を介して貯湯槽１５内に水道水が貯留される。そして、図示しないリモコン等の操作により制御装置４０が制御され、第１の三方弁２２、第２の三方弁２６が沸上用循環路２１側に切り換えられるとともに、流量調整弁２５が沸上用循環路２１側に１００％の水が流れるように調整される。そして、電気料金の安い深夜電力時間帯において、ヒートポンプユニット１３の圧縮機２８が駆動される。これにより矢印で示すように、冷媒は、圧縮機２８、凝縮器として機能する冷媒熱交換器２９、膨張弁３０、蒸発器３１の順に流れる。一方、送風モータ３３が駆動され送風ファン３２が回転して蒸発器３１に大気熱を集熱させ、この集熱された熱により気化された冷媒は圧縮機２８に送られ、圧縮機２８で圧縮されて出た高温高圧の冷媒ガスは、冷媒熱交換器２９で熱交換される。
【００１３】
一方、循環ポンプ２３が駆動され、矢印で示すように貯湯槽１５内の水が水熱交換器２４に強制的に引き込まれ冷媒熱交換器２９との間で熱交換され湯水となって貯湯槽１５上部に入り、これを繰返して貯湯槽１５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１５内の水が沸上げられる。そして、このように貯湯タンク１５内に積層された湯水は給湯管１８を通じてミキシングバルブ１９に送られ、給水管１７からの水と混合され適温となって台所や浴槽の給湯用として用いられる。
【００１４】
また、ヒートポンプ給湯暖房装置は、図５に示されるように貯湯槽１５の水を沸上げながら暖房運転が行なわれる。
【００１５】
すなわち、図示しないリモコン等の操作により沸上暖房運転が選択され、制御装置４０の制御により、第１の三方弁２２、第２の三方弁２６が沸上用循環路２１側に切り換えられるとともに、流量調整弁２５が沸上用循環路２１側と暖房用循環路３４側の両方に水が流れるように制御される。
【００１６】
そして、ヒートポンプユニット１３の圧縮機２８が沸上運転時よりも高出力で駆動される。これにより、冷媒は沸上運転と同様に冷媒循環路２７内を流通し、蒸発器３１で大気熱を集熱し気化された冷媒は圧縮機２８に送られ、圧縮機２８で圧縮されて出た高温高圧の冷媒ガスは、冷媒熱交換器２９で水熱交換器２４と熱交換されることになる。
【００１７】
一方、沸上用循環路２１の循環ポンプ２３が駆動され、矢印で示すように貯湯槽１５下部から出た水が第１の三方弁２２、循環ポンプ２３、水熱交換器２４と流れ、水熱交換器２４と冷媒熱交換器２９との間で熱交換され湯水となり、この湯水が流量調整弁２５で分流され、その一部が貯湯槽１５の上部に入り、これを繰り返して貯湯槽１５の上部から設定温度約８０℃の湯水が順次積層され貯湯槽１５内の水が沸上げられる。
【００１８】
また、流量調整弁２５で分流された他の一部の湯水は暖房用循環路３４に流れる。そして、暖房用循環ポンプ３８が駆動され暖房用循環路３４内の熱媒は暖房用循環路３４内を矢印のように循環し、この熱媒は暖房用熱交換器３６で熱交換されて暖房パネル３７より放熱されて暖房に供される。
【００１９】
また、朝方の暖房初期運転は暖房運転の立ち上がりの速さが要求され、そのため、貯湯槽１５内上部の沸き上げられた湯水の熱が利用される。すなわち、図６に示されるように図示しないリモコン等の操作により速暖運転が選択されると制御装置４０により、第１の三方弁２２及び第２の三方弁２６が第１の速暖用循環路３９側に切り換え制御されるとともに、流量調整弁２５が第１の速暖用循環路３９側に１００％の量の湯水が流れるように調整され第１の速暖用循環路３９が形成される。そして、循環ポンプ２３が駆動され貯湯槽１５の上部より貯湯槽１５内の湯水が第２の三方弁２６、第１の三方弁２２、水熱交換器２４、流量調整弁２５、暖房用熱交換器３６、貯湯槽１５下部へと循環される。
【００２０】
一方、暖房ユニット１４の暖房用循環ポンプ３８が駆動され暖房用熱媒循環路３５内の熱媒が循環される。そして、第１の速暖用循環路３９内を流通する約８０℃の湯水の熱が暖房用熱交換器３６ですぐに熱交換され暖房パネル３７より放熱されて暖房初期運転が行われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
このように、従来のヒートポンプ給湯暖房装置では、深夜電力時間帯に貯湯槽内の水を沸き上げながら暖房運転を行なったり、深夜電力時間帯に沸き上げた湯水を使用して朝方の速暖運転を行なうことができた。しかし、深夜電力時間帯に湯水を多量に使用した等貯湯槽内の湯水の量が不足している場合にすぐに速暖運転ができない問題があった。
【００２２】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、貯湯槽内の湯水の量が不足している場合であっても、貯湯槽内の湯水を使用せずにすぐに速暖運転ができ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。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
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、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、貯湯槽と、この貯湯槽の下部から上部に貯湯槽内の水を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湯水を貯湯槽の上部から積層させる沸上用循環路と、この沸上用循環路に前記貯湯槽下部と前記循環ポンプとの間に第１の三方弁、前記水熱交換器と前記貯湯槽の上部との間に第２の三方弁、前記水熱交換器と前記第２の三方弁との間に流量調整弁を設け、この流量調整弁から分岐し暖房用熱交換器を経由して前記貯湯槽下部へ戻る暖房用循環路と、この暖房用循環路内の湯水を暖房用循環ポンプにより循環され前記暖房用循環路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と、前記貯湯槽の上部から出て前記第２の三方弁、前記第１の三方弁、前記循環ポンプ、前記水熱交換器、前記流量調整弁、前記暖房用熱交換器、前記貯湯槽下部に戻る第１の速暖用循環路とを設けたヒートポンプ給湯暖房装置において、前記暖房用循環路の暖房用熱交換器と前記貯湯槽下部との間に第３の三方弁を設け、この第３の三方弁と前記第２の三方弁との間を接続し、前記第１の三方弁、前記循環ポンプ、前記水熱交換器、前記流量調整弁、前記暖房用熱交換器、前記第３の三方弁、前記第２の三方弁、前記第１の三方弁へと循環する第２の速暖用循環路を設け、前記貯湯槽内の湯量が不足している場合、前記第２の速暖用循環路及び前記暖房用熱媒循環路を運転するとともに、前記ヒートポンプユニットを運転して前記貯湯槽を介さずに速暖運転ができるようにしたものである。
【００２４】
そして、この構成では、貯湯槽内の湯量が不足している場合であっても貯湯槽の湯水を使用せずに速暖運転が可能である。
【００２５】
請求項２記載のヒートポンプ給湯暖房装置は、請求項１記載のヒートポンプ給湯暖房装置において、貯湯槽に残湯量検知センサを設け、この残湯量検知センサで残湯量が所定量以下を検知したとき、前記第２の速暖用循環路、前記暖房用熱媒循環路及び前記ヒートポンプユニットを運転させるようようにしたものである。
【００２６】
そして、この構成では、残湯量検知センサが貯湯槽内の残湯量が所定量以下であることを検知した時のみ、第２の速暖用循環路、暖房用熱媒循環路及びヒートポンプユニットを運転させる速暖運転を行なうため、無駄な電力消費及び電力料金の負担を抑制できる。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１記載のヒートポンプ給湯冷暖房装置によれば、貯湯槽内の湯量が不足している場合であっても貯湯槽の湯水を使用せずに速暖運転が可能である。
【００２８】
請求項２記載のヒートポンプ給湯冷暖房装置は、請求項１記載のヒートポンプ給湯冷暖房装置の効果に加えて、残湯量検知センサが貯湯槽内の残湯量が所定量以下であることを検知したときのみ、第２の速暖用循環路、暖房用熱媒循環路及びヒートポンプユニットを運転させる速暖運転を行なうため、無駄な電力消費及び電力料金の負担を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３０】
図１に、本実施の形態のヒートポンプ給湯暖房装置の構成を示す。図１のヒートポンプ給湯暖房装置１１は、背景技術の項で説明した図３のヒートポンプ給湯暖房装置５１において、第２の速暖用循環路４１を追加するとともに、貯湯槽１５に残湯量を検知する残湯量検知センサを設けたものである。したがって、本実施の形態のヒートポンプ給湯暖房装置１１において、背景技術の項で説明した図３のヒートポンプ給湯暖房装置５１と共通するものについては、図３の符号を付して説明は省略する。
【００３１】
ここで、図１のヒートポンプ給湯暖房装置１１では、第２の速暖用循環路４１を有している。すなわち、この第２の速暖用循環路４１は、暖房用循環路３４の暖房用熱交換器３６と貯湯槽１５との間に第３の三方弁４２を設け、この第３の三方弁４２と第２の三方弁２６との間を配管で接続し、第１の三方弁２２、循環ポンプ２３、水熱交換器２４、流量調整弁２５、暖房用熱交換器３６、第３の三方弁４２、第２の三方弁２６、第１の三方弁２２に戻る循環路から構成されている。
【００３２】
また、図１のヒートポンプ給湯暖房装置１１では、貯湯槽１５の側面に、上部側から順に貯湯槽１５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１５内の温度を検知して残湯量を検知する残湯量検知センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３がそれぞれ配設され下部側に貯湯槽１５内への給水温度及び全量沸上時の湯水温度を検知する水温湯温検知センサＳ４が配設されている。
【００３３】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００３４】
本実施の形態の作用において、背景技術と共通する作用、すなわち、貯湯槽１５内の水の沸上作用、貯湯槽１５内の水の沸上と同時に暖房運転を行う作用及び、朝方の暖房初期運転を行なう作用については共通するため説明は省略する。
【００３５】
図２のヒートポンプ給湯暖房装置１１において、深夜の時間帯等多量の湯水が使用され湯不足を生じた場合、例えば６０Ｌの位置に対応した残湯量検知センサＳ１が貯湯槽１５内の温度の低下を検知したとき、この温度信号が制御装置４０に入力され、これにより、制御装置４０は、第１の三方弁２２、第２の三方弁２６、第３の三方弁４２及び流量調整弁２５を制御し、貯湯槽１５内の湯水を使用しない第２の速暖用循環路４１が形成される。
【００３６】
そして、ヒートポンプユニット１３の圧縮機２８が駆動される。これにより、冷媒は冷媒循環路２７内を流通し、蒸発器３１で大気熱を集熱し気化された冷媒は圧縮機２８に送られ、圧縮機２８で圧縮されて出た高温高圧の冷媒ガスは、冷媒熱交換器２９で水熱交換器２４と熱交換されることになる。
【００３７】
一方、循環ポンプ２３が駆動され、矢印で示すように第２の速暖用循環路４１内に滞留している湯水が第２の速暖用循環路４１内を循環する。そして、この第２の速暖用循環路４１内に循環する湯水は水熱交換器２４と冷媒熱交換器２９との間で熱交換されて加熱される。
【００３８】
また、水熱交換器２４と冷媒熱交換器２９との間で熱交換されて加熱た湯水の熱が暖房用熱交換器３６で暖房用熱媒循環路３５内の熱媒と熱交換されることとなる。そして、暖房用循環ポンプ３８が駆動され暖房用循環路３４内の熱媒は暖房用循環路３４内を矢印のように循環し、暖房パネル３７より放熱されて速暖運転が行われる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【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図である。
【図２】同上、ヒートポンプ給湯暖房装置の第２の速暖運転の作用を説明する説明図である。
【図３】従来のヒートポンプ給湯暖房装置の構成図である。
【図４】同上、ヒートポンプ給湯暖房装置の沸上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沸上と暖房を同時に行なう作用を説明する説明図である。
【図６】同上、ヒートポンプ給湯暖房装置の第１の速暖運転の作用を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１１  ヒートポンプ給湯冷暖房装置
１２  貯湯ユニット
１３  ヒートポンプユニット
１４  暖房ユニット
１５  貯湯槽
２１  沸上用循環路
２２  第１の三方弁
２３  循環ポンプ
２４  水熱交換器
２５  流量調整弁
２６  第２の三方弁
２７  冷媒循環路
２８  圧縮機
２９  冷媒用熱交換器
３０  膨張弁
３１  蒸発器
３４  暖房用循環路
３５  暖房用熱媒循環路
３６  暖房用熱交換器
３７  暖房パネル
３８  暖房用循環ポンプ
３９  第１の速暖用循環路
４０  制御装置
４１  第２の速暖用循環路
４２  第３の三方弁
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３  残湯量検知センサ
【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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【図６】
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