(57)【要約】【課題】  貯湯タンクを有するタンクヒートポンプ給湯機においてはタンク表面からの放熱によりタンクの湯の温度が低下して湯冷めによるエネルギー損失がある。  瞬間式のヒートポンプ給湯機でも貯湯タンクを有するものはエネルギーの浪費は同様であり、給湯機としての効率向上のためには沸き戻しに掛かるエネルギーをできるだけ少なくする必要がある。【解決手段】  給湯機を長時間使用しない時、つまり給湯機による湯の供給を必要としない場合の分まで沸き戻しを行っているとそのエネルギーは無駄となるため、特に夜間などのように長時間給湯機を使用しない場合は禁止時刻タイマーで設定された時刻以降はタンク内の湯の温度が低下しても沸き戻し運転を行わないようにし、また、許可時刻タイマーで設定された運転開始時刻になったらタンクの沸き戻し運転を許可する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、水と冷媒との熱交換を行う水-冷媒熱交換器、減圧装置、及び空気と冷媒回路との熱交換を行う蒸発器とで構成されるヒートポンプ冷媒回路と、給水源と前記水-冷媒熱交換器と出湯金具とを水配管で接続したヒートポンプ給湯回路とを備えると共に、そのヒートポンプ給湯回路からの給湯に温水を蓄えた補助タンクからの温水を加えて出湯する補助タンク給湯回路とを設け、前記ヒートポンプ給湯回路と前記補助タンク給湯回路の２系統の給湯回路を切り替える制御回路を有し、その制御回路は前記補助タンク内に貯湯した湯を再加熱する沸き戻しをタイマーによって沸き戻すことを禁止、または許可を行うヒートポンプ給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は貯湯用補助タンクを備えたヒートポンプ給湯機に関わり、補助タンク内に貯湯している湯の温度が低下した場合の湯の沸き戻し運転に関して、長時間給湯機を使用しない時の無駄な沸き戻しによるエネルギーの浪費を無くすために、補助タンクの沸き戻し運転の禁止、許可を制御するタイマー機能を有したものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒートポンプ給湯機は特に図には示さないが例えば特開２００１−２０１１７７号公報のように電気温水器と同様に大容量の貯湯タンクを設け、夜間の安価な割引電力を使用して夜中にヒートポンプ冷媒回路で湯を沸き上げて貯湯タンクに貯蔵しておき、貯蔵した湯を日中に使うのが一般的であった。しかし、上記給湯方式では貯湯タンクの湯量が一定で使用量が多い日は湯量不足となり、使用量の少ない日は残り湯の湯冷めによるエネルギー損失となっていた。
【０００３】
上記のように貯湯タンクを備えたヒートポンプ給湯機においてはタンク内の湯の湯冷めはつきもので、その損失分はタンク沸き戻しを行う必要があり、沸き戻しには大きなエネルギーが必要であった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２０１１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記説明の如く、従来のヒートポンプ式給湯機においては夜間割引料金を利用して夜中にヒートポンプ運転し，高温の湯にして貯湯タンクに蓄えておき，日中はヒートポンプ運転をしないで貯湯タンクに貯めた湯を使用する等の使い方をしている。
【０００６】
周囲温度より高い温度の大量の湯を長時間貯蔵しておくため、貯湯タンクの大きな表面から熱が発散してエネルギーの浪費となり、それによって温度が下がる分を夜間に余裕をもって温めておく必要があった。即ち、従来のヒートポンプ給湯機は、夜間割引料金によるコストメリットは有するものの、省エネ、地球温暖化の点においては問題が残されていた。
【０００７】
また、上記の如き夜間貯湯式でなくとも貯湯タンクを有するタンクヒートポンプ給湯機においてはタンク内の湯冷めによるエネルギー損失は同様で、給湯機としての効率向上のためには沸き戻しに掛かるエネルギーをできるだけ少なくする必要がある。
【０００８】
本発明の目的は必要なときに必要な量だけの湯を沸かし、沸かした湯は冷めないうちに使い、貯湯方式に対して省エネ、地球温暖化防止に優れた瞬間給湯方式のヒートポンプ給湯機において、給湯開始時のヒートポンプの立ち上がりまでの時間をサポートするために湯を貯湯している小容量の補助タンクの沸き戻しに関して、タンクの湯の温度が設定温度よりも低下した場合にヒートポンプ運転を行い、タンク湯の沸き戻しを行うが、例えば夜間など長時間給湯機を使用しない時でも表面からの放熱によりタンクの湯の温度が低下した場合には沸き戻しを行うため、無駄な沸き戻しによるエネルギーの浪費があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前期目的を達成するために、請求項1に記載の本発明では、圧縮機、水と冷媒の熱交換を行う水-冷媒熱交換器、冷媒の減圧装置、空気と冷媒の熱交換を行う蒸発器を冷媒配管を介して順次接続したヒートポンプ冷媒回路と、給水源に接続された給水金具、前記水-冷媒熱交換器、流量調整弁、出湯金具を水配管を介して順次接続した主給湯回路と、前記給水金具、補助タンク、タンク出湯調整弁、前記出湯金具を水配管を介して接続したタンク給湯回路の２系統の給湯回路を有するとともに、前記補助タンクとタンク循環ポンプ、前記水-冷媒熱交換器を水配管を介して接続した補助タンク貯湯回路を有するヒートポンプ瞬間式給湯機においてヒートポンプ運転開始直後は主給湯回路を流れる低温の湯に補助タンクに蓄えられた高温の湯を供給することにより、設定された給湯温度の湯を供給することが可能となり、ヒートポンプ運転立ち上がりの給水加熱不足を補うことができる。なお、ヒートポンプ立ち上がりの加熱不測は１〜２分の短時間であるため、補助タンクの貯湯量は従来貯湯式の１／３〜１／５程度の小容量で十分である。
【００１０】
上記補助タンクからの出湯または自然放熱で補助タンク内の湯の温度が低下した場合は、前記補助タンク貯湯回路のタンク循環ポンプを運転させるにより、補助タンク内の低温の湯を水-冷媒熱交換器、補助タンクという経路で循環させて水-冷媒熱交換器により加熱し、補助タンク内の湯を高温に沸き戻す。
【００１１】
しかしながら、給湯機を長時間使用しない場合でも上記のような沸き戻しを常に行っているとそのエネルギーは無駄となるため、特に夜間など長時間、給湯機を使用しない場合は設定された時刻以降は補助タンク内の湯の温度が低下しても沸き戻しをしないようにし、また、設定された運転開始時刻になったらタンクの沸き戻し運転を始めるタイマー機能によって補助タンクの沸き戻し制御を行うものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、必要なときに必要な量だけの湯を沸かし、沸かした湯は冷めないうちに使うので貯湯方式に対して省エネ、地球温暖化防止に優れた瞬間給湯方式のヒートポンプ給湯機において、給湯開始時のヒートポンプの立ち上がりまでの時間をサポートするために湯を貯湯している小容量の補助タンクの沸き戻しに関して、長時間給湯機を使用しない時はタイマーで設定した時刻以降は沸き戻しを禁止し、もうひとつのタイマーで設定した時刻になると沸き戻しを許可させることにより、夜間などの無駄な沸き戻しによるエネルギーの浪費を排除することによってエネルギーの浪費を排除しコストメリットを高める効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の一実施例を以下図１をより説明する。
【００１４】
ヒートポンプ給湯機はヒートポンプ冷媒回路１、給湯回路２、および運転運転制御手段３を備えて構成されている。
【００１５】
ヒートポンプ冷媒回路1は各部品を２個ずつ備える２サイクル方式であり、圧縮機４ａ、４ｂ、凝縮器５ａ、５ｂ、減圧装置６ａ、６ｂ、蒸発器７ａ、７ｂをそれぞれ冷媒配管を介して接続されている。水-冷媒熱交換器５は、冷媒側伝熱管である凝縮器５ａ、５ｂと給水側伝熱管５ｃ、５ｄとの間で熱交換を行うように構成されている。また、蒸発器７ａ、７ｂは空気と冷媒との熱交換を行うを行う空気-冷媒熱交換器である。
【００１６】
外気温度が低い冬季に蒸発器７ａ、７ｂに着いた霜の霜取りを行うため、圧縮機４ａ、４ｂの二次側から蒸発器７ａ、７ｂの一次側を接続したバイパス経路に除霜弁８ａ、８ｂを有しており、蒸発器７ａ、７ｂに着霜した場合、除霜弁に通電して弁を開き、圧縮機４ａ、４ｂから吐出する高温高圧の冷媒を蒸発器７ａ、７ｂに導き霜を溶かす働きをする。
【００１７】
給湯回路２は貯湯、給湯を行うための水循環回路を備えて構成されている。
【００１８】
貯湯回路は、循環ポンプ９、給水配管２ａ、水-冷媒熱交換器の給水伝熱管５ｃ、５ｄ、給湯配管２ｂ、熱交側流量調整弁１０、タンク側流量調整弁１１、補助タンク１２を、水配管を介して順次接続され構成されている。
【００１９】
瞬間給湯回路は、給水金具１３、減圧弁１４、バイパス弁１５、給水配管２ａ、給水電熱管５ｃ、５ｄ、給湯配管２ｂ、熱交流量調整弁１０、出湯金具１６が水配管を介して順次接続され構成されている。
【００２０】
タンク給湯回路は、給水金具１３、減圧弁１４、バイパス弁１５、補助タンク１２、タンク流量調整弁１１、出湯金具１６が水配管を介して順次接続され構成されている。
【００２１】
次に運転制御手段３はリモコン１７の操作設定によりヒートポンプ冷媒回路１の運転・停止ならびに圧縮機４ａ、４ｂの回転数制御を行うとともにタンク循環ポンプ９の運転・停止および熱交流量調整弁１０、タンク流量調整弁１１、バイパス弁１５を制御することにより貯湯運転、給湯運転を行うものである。
【００２２】
また、運転制御手段３は圧縮機４ａ、４ｂの回転数を制御し、運転開始直後には加熱立ち上げ時間を早めるために所定の高速回転数で回転するよう制御する。水使用端末における給湯使用後はタンク貯湯運転を行いタンク内の湯の温度を設定された温度まで沸き戻してから運転停止する貯湯運転機能を有している。
【００２３】
以上のように構成されたヒートポンプ給湯機における動作を以下説明する。
【００２４】
給水源から給湯機の給湯回路２内部に水が導水された状態で給湯機に通電されると、まず貯湯タンク１２内部の水の沸き上げが開始される。
【００２５】
ヒートポンプ冷媒回路１の圧縮機４ａ、４ｂが起動し、高温、高圧の冷媒を吐出し、回路に循環させる。高温の冷媒は水-冷媒熱交換機５の冷媒側電熱管５ａ、５ｂに入り、ここで冷媒側伝熱管５ａ、５ｂに密着して配置された給湯回路２の給水電熱管５ｃ、５ｄに放熱する。これにより給水側伝熱管５ｃ、５ｄの内部を通過する水を加熱する。
【００２６】
水-熱交換器５で放熱し凝縮された冷媒は減圧装置６ａ、６ｂにより減圧されて蒸発器７ａ、７ｂに入る。ここで空気と熱交換することにより蒸発し圧縮機４ａ、４ｂに戻る。
【００２７】
一方、給水回路２側はタンク循環ポンプ９が運転しタンク１２内部の水を水配管２ａを介して水-冷媒熱交換器５の給水電熱管５ｃ，５ｄに導水する。前述したように、ここで冷媒との熱交換により過熱された水は水配管２ｃを介して熱交側流量調整弁１０、タンク側流量調整弁１１を通過し、タンク１２に戻る。
【００２８】
このようにヒートポンプ冷媒回路１と給湯回路２の貯湯回路が各々動作することによりタンク１２の水を加熱し沸き上げることによりタンク貯湯を行う。
【００２９】
次に給湯時の動作であるが、使用端末で蛇口が開かれ、給湯回路２内部の流水を感知すると、制御手段３は圧縮機４ａ、４ｂを起動させ、ヒートポンプ冷媒回路１の運転を開始すると共に、給水金具１３、減圧弁１４、バイパス弁１５、水-冷媒熱交換器５、熱交側流量調整弁１０、出湯金具１６により瞬間給湯運転を行う。
【００３０】
ここで、ヒートポンプ冷媒回路１は圧縮器４ａ、４ｂで圧縮された高温冷媒を水-熱交換器５に送り、給水伝熱管５ｃ、５ｄの水を加熱するが、ヒートポンプ運転初期は水-冷媒熱交換器５に送り込まれてくる冷媒が十分に高温、高圧とならずに温度が低く、また、水-冷媒熱交換器５も冷えているため水を加熱する能力が十分でない。このようにヒートポンプ運転立ち上がりの加熱能力不足の時、瞬間給湯回路と同時に給水金具１３、減圧弁１４、バイパス弁１５、タンク１２、タンク側流量調整弁１１、出湯金具によりタンク給湯運転を行う。ヒートポンプ運転立ち上がりの加熱能力不足の際、タンク側流量調整弁１１を開いてタンク１２内に貯湯している高温の湯を出して、熱交側流量調整弁１０の経路から供給される加熱不足で低温の湯と混合させることにより、運転制御手段３のリモコン１７で設定された給湯温度に近似な温度に調整した後、更にバイパス弁１５から給水してリモコン設定温度に湯温を調整して出湯金具１６から使用端末に給湯を行う。
【００３１】
ヒートポンプ冷媒回路が十分に立ち上がり、水-冷媒熱交換器５での水の加熱が十分行えるようになるとタンク側流量調整弁１１を閉じ、瞬間給湯回路のみでの給湯運転となる。
【００３２】
使用端末で、出湯を停止するとタンク１２の湯を沸き戻すため、前述したタンク貯湯運転を開始し、タンク１２内部の湯を所定の温度まで沸き上げるよう動作する。
【００３３】
このようなヒートポンプ給湯機において、運転制御手段３は、時計機能を有しており、リモコン１７によってタンクの沸き戻し禁止、あるいはタンク沸き戻し許可をタイマーの設定を行うことにより制御する。タンクの沸き戻し運転に関して夜間などのように長時間給湯機を使用しない場合、リモコン１７により「禁止」時刻を設定することにより運転制御手段３は「禁止」タイマー１８を作動させて時刻の監視を始め，「禁止」タイマーの設定時刻以降はタンク沸き戻しを禁止としてタンク１２の貯湯温度が低下しても圧縮機４ａ、４ｂ、タンク循環ポンプ９を起動させないように制御してタンクの湯の沸き戻しは行わないように制御する。
【００３４】
ただし、使用端末で給湯の要求があった場合には、前述した給湯回路２の瞬間給湯回路のみを使用して給湯は可能としておくことにより、使用端末での湯の出るまでの立ち上がり時間は掛かるものの給湯要求にも応答可能である。
【００３５】
また、同じようにリモコン１７によって「許可」時刻を設定することにより、「許可」タイマー１９が作動し、運転制御手段３は時刻の監視を開始し、設定された「許可」時刻になると貯湯タンク１２の沸き戻し運転を許可としてタンク貯湯温度が設定された所定の温度より低い場合、ヒートポンプ冷媒回路１、タンク循環ポンプ９の運転を開始し、熱交側流量調整弁１０、タンク側流量調整弁１１を開いてタンク貯湯回路によりタンク１２に貯湯している湯の沸き上げ運転を行い、タンク貯湯温度が所定の温度まで上昇するとヒートポンプ冷媒回路１、タンク循環ポンプ９の運転を停止する。
【００３６】
なお、リモコン１７の操作により上記「禁止」タイマー１８と「許可」タイマー１９を１回のみのタイマー設定とするか毎日のタイマー設定するか選択可能とする機能を運転制御手段３に付与することにより使用者がどちらかを選択可能とすることにより更に使い勝手が向上できる。
【００３７】
上記のようにリモコン１７による「禁止」時刻タイマー１８ならびに「許可」時刻タイマー１９機能によって、例えば夜中などで長時間給湯機を使用しない時間帯はあらかじめ前記の「禁止」、「許可」タイマー設定を行うことで無駄な沸き戻し運転を行わないことによりエネルギーの浪費を排除することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明におけるヒートポンプ給湯機のヒートポンプ冷媒回路、給湯回路等の概略構成の一実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…ヒートポンプ冷媒回路、２…給湯回路、２ａ…給水配管、２ｂ…給湯配管、３…運転制御手段、４ａ、４ｂ…圧縮機、５…水-冷媒熱交換器、５ａ、５ｂ…冷媒伝熱管、５ｃ、５ｄ…給水伝熱管、６ａ、６ｂ…減圧装置、７ａ、７ｂ…蒸発器、８ａ、８ｂ…除霜弁、９…タンク循環ポンプ、１０…熱交側流量調整弁、１１…タンク側流量調整弁、１２…貯湯タンク、１３…給水金具、１４…減圧弁、１５…バイパス弁、１６…出湯金具、１７…リモコン、１８…入りタイマー、１９…切りタイマー。
【図１】
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