(57)【要約】【課題】本発明は、膨張水の持つ熱エネルギーを活用し、運転効率を向上したヒートポンプ給湯機を提供する。【解決手段】本発明は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管で順次接続すると共に、バイパス弁、前記蒸発器を冷媒配管で接続したバイパス回路を有するヒートポンプ回路と、貯湯槽と、前記凝縮器と熱交換する水冷媒熱交換器と、温水を循環させる循環ポンプと、前記温水を利用するための水弁類と、前記水弁類を接続する水利用回路とを有し、前記ヒートポンプ回路および前記水循環回路と前記水利用回路と前記貯湯槽を一体の箱体内部に収納したヒートポンプ給湯機であって、運転時、逃がし弁から排出される膨張水をデフロストに利用する散水管の追加によって、デフロスト運転に必要な入力と時間を削減し、運転効率を向上させることができるヒートポンプ給湯機である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管で順次接続すると共に、バイパス弁、蒸発器を冷媒配管で接続したバイパス回路を有するヒートポンプ回路と、貯湯槽と、前記凝縮器と熱交換する水冷媒熱交換器と、温水を循環させる循環ポンプと、前記温水を利用するための水弁類と、前記水弁類を接続する水利用回路とを有し、前記ヒートポンプ回路および水循環回路と前記水利用回路と前記貯湯槽を一体の箱体内部に収納したヒートポンプ給湯機において、前記貯湯槽上部の逃し弁から排出される膨張水を前記蒸発器に流すように膨張水排水管を設けたヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
逃がし弁の後方に、通常排水用配管と、熱回収用の配管と、逃し弁からの膨張水の流路を通常排水用配管と熱回収用の配管とに切り替える三方弁を有することを特徴とする請求項１のヒートポンプ給湯機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はヒートポンプ給湯機に関するもので、ヒートポンプ給湯機の運転効率を向上しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ヒートポンプサイクルを利用した給湯機は、熱源となるヒートポンプを納めた熱源ユニットと、ヒートポンプサイクルによって温められた温水を貯えておく貯湯槽を納めた貯湯槽ユニットとから構成されているもの（特許文献１参照）が知られている。
【０００３】
熱源ユニットでは、特に冬期のように外気温度が低い条件での運転時には、蒸発器への着霜が問題であり、霜を取り除くためのデフロスト運転には、冷凍サイクルにおいて弁を切り替えて冷媒の流れを逆にするもの（特許文献２参照）や、圧縮機から吐出された冷媒を凝縮器を通さずバイパスさせて蒸発器に送るもの（特許文献３参照）などが採用されている。
【０００４】
貯湯槽ユニットでは、水利用サイクル機器保護のため一般に水を槽から排出可能な逃し弁が採用されている。たとえば貯湯槽の満水状態の水を加熱した場合、水の体積膨張が生じるのでその膨張した水は逃し弁から外部に排出される。その膨張水は、排水され、利用されることは行われてこなかった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２４３２７６号公報（第１１頁  図１）
【特許文献２】
特開２００２−３７２３２６号公報（第６頁  図１）
【特許文献３】
特開２００１−２６３８００号公報（第６頁  図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の冷凍サイクルにおいて冷媒の流れを切り替えて行うデフロスト運転では、湯をつくる凝縮器の温度が下がってデフロスト後の出湯に時間を要したり、デフロスト運転そのものに時間を要するなどの課題があり、デフロスト時間を短縮するために貯湯槽内の湯を熱源として利用するなど様々な工夫が加えられてきたが、貯湯槽内の利用できる湯量が減少したり、デフロスト専用の検出・制御機能や回路の追加でコストアップなど新たな課題を抱える原因となっていた。
【０００７】
一方、湯を貯えておく貯湯槽においては、供給された水が熱源ユニットで加熱される際に膨張するが、貯湯槽や水利用回路の耐圧強度を超えないように逃し弁を設け、膨張した水を排出する構造とするのが一般的である。この逃し弁は給湯機を使い始めるときなど貯湯槽や水利用回路に水を満たす際に内部の空気を逃したり、給湯機を使う間に貯湯槽に貯まる給水源から出てくる空気を膨張水とともに排出するための弁としても役立っている。空間を水で置換する原理上、逃し弁は水利用回路の最も高い位置である貯湯槽の上部付近、つまり最も高温の湯が貯えられている位置に設けられている。従って、逃し弁から排出される水は、入力を加えて沸き上げた最も高温で利用価値のある湯に相当し、これを捨てることはヒートポンプ給湯機の運転効率を下げる原因の一つであり、効率向上のための課題と考えられる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のヒートポンプ給湯機は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管で順次接続すると共に、バイパス弁、蒸発器を冷媒配管で接続したバイパス回路を有するヒートポンプ回路と、貯湯槽と、前記凝縮器と熱交換する水冷媒熱交換器と、温水を循環させる循環ポンプと、前記温水を利用するための水弁類と、前記水弁類を接続する水利用回路とを有し、前記ヒートポンプ回路および前記水循環回路と前記水利用回路と前記貯湯槽を一体の箱体内部に収納したヒートポンプ給湯機において、逃がし弁から排出される膨張水を蒸発器上部へと導きデフロストに利用する散水管の追加によって、デフロスト運転に必要な入力と時間を削減し、ヒートポンプ給湯機の運転効率を向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明のヒートポンプ給湯機の実施例を説明する。
【００１０】
図１に、本発明のヒートポンプ給湯機の一実施例を示す。同図において本発明のヒートポンプ給湯機は、圧縮機１、凝縮器２ａ、減圧装置３、蒸発器４が冷媒配管で順次接続され、バイパス弁６、蒸発器４を冷媒配管で接続したバイパス回路を有するヒートポンプ回路１０と、貯湯槽１４と、前記凝縮器２ａと熱交換する水冷媒熱交換器２ｂと、温水を循環させる循環ポンプ１５で構成する水循環回路と、前記温水を利用するための水弁類と、水弁類を接続する水利用回路３０とを有し、ヒートポンプ回路１０および水循環回路と水利用回路３０と貯湯槽１４を一体の箱体内部に収納している。
【００１１】
ヒートポンプ給湯機運転時、貯湯槽１４上部の逃し弁１６から排出される膨張水を利用するため膨張水排水管１７を蒸発器４の上部へと導き、膨張水を蒸発器４上部に概略均等に配分することを目的に多孔状に加工した散水用の配管２６を設けた構造としている。
【００１２】
ヒートポンプ給湯機は、貯湯槽へ湯を貯える運転を行った後に停止するのが通常であり、このとき貯湯槽１４上部の逃がし弁１６からは膨張水がされる。排出される膨張水の容量ｍは次式で求めることができる。
【００１３】
ｍ＝Ｍ×α（Ｔ−ｔ）
ただし、
Ｍは貯湯槽内の水の全容量
αは水の膨張係数（２．５７×１０−４（Ｋ−１））
ｔは貯湯運転前の貯湯槽内の平均湯温
Ｔは貯湯運転後の貯湯槽内の平均温度
例えば上記の式に、貯湯槽容量Ｍ＝９０リットル、貯湯運転前の貯湯槽内の平均温度ｔ＝５℃、貯湯運転後の貯湯槽内の平均温度Ｔ＝６０℃を代入すると、膨張水の容量は１．２７２リットル、熱量に換算すると約８１Ｗｈの熱量を蒸発器４に還元し、これまで排水と共に失われていた熱量を回収することができ、運転効率の改善を図ることができる。
【００１４】
また、本発明のヒートポンプ給湯機は、夏期のように外気温度が高い条件の時、圧縮機１の冷媒吸込み圧力が圧縮機の運転保証圧力を上回ることを防止するため、膨張水の持つ熱量の蒸発器４への還元を行わないよう、膨張水の流路を切り替える三方弁と通常排水配管を設ける場合もある。
【００１５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明のヒートポンプ給湯機は、運転時に貯湯槽上部の逃し弁から排出される膨張水の熱エネルギーを回収し、ヒートポンプ給湯機の運転効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヒートポンプ給湯機の排水構造を示す概略図。
【符号の説明】
１…圧縮機、２…水冷媒熱交換器、３…減圧装置、４…蒸発器、５…送風機、６…バイパス弁、７…ドレン水受け、８…ドレン水排水管、１０…ヒートポンプ回路、１１…給水管、１２…減圧弁、１３…水バイパス弁、１４…貯湯槽、１５…循環ポンプ、１６…逃し弁、１７…膨張水排水管、１８…貯湯槽排水バルブ、１９…貯湯槽排水管、２０…出湯量調整弁、２１…給湯管、２２…風呂給湯弁、２３…風呂給湯配管、２４…大気開放弁、２５…逆流水排水管、２６…膨張水散水用配管、３０…水利用回路、３５…統合排水管。
【図１】
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