(57)【要約】  【課題】給湯しながら冷暖房が行えるヒートポンプ給湯冷暖房装置を提供する。  【解決手段】ヒートポンプユニット４に並列的に貯湯タンク５と蓄冷熱タンク１５接続する。貯湯タンク５の湯水を沸上げる沸上用循環路１０を設ける。蓄冷熱タンク１５の湯水を沸上げたり冷水にしたりする蓄冷熱用循環路１６を設ける。蓄冷熱タンク１５内の温水または冷水を蓄冷熱放熱パネル１９に循環させる蓄冷熱放熱用循環路１７を設ける。貯湯暖房時は、ヒートポンプユニット４、沸上用循環路１０と蓄冷熱用循環路１６を運転させ貯湯タンク５と蓄冷熱タンク１５に夫々温水を蓄える。貯湯冷房時は、先ず、三方弁１３を沸上用循環路１０側に切り換えるとともに、ヒートポンプユニット４、沸上用循環路１０を運転して貯湯タンク５に温水を貯える。その後、三方弁１３を蓄冷熱用循環路１６側に切り換えるとともに、ヒートポンプユニット４の四方弁２３を反転して逆サイクル運転させ蓄冷熱用循環路１６を駆動して蓄冷熱タンク１５に冷水を蓄える。【選択図】図１
2005037095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、四方弁、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、このヒートポンプユニットに並列的に接続される貯湯タンクおよび蓄冷熱タンクと、前記貯湯タンク、循環ポンプ、前記冷媒熱交換器と熱交換される水熱交換器、三方弁、前記貯湯タンクへと順次循環される沸上用循環路と、前記貯湯タンクから給湯される給湯路と、前記蓄冷熱タンク、前記循環ポンプ、前記水熱交換器、前記三方弁から分岐して蓄冷熱タンクとに順次循環される蓄冷熱用循環路と、前記蓄冷熱タンク、蓄冷熱放熱パネル、蓄冷熱用循環ポンプ、蓄冷熱タンクへと順次循環される蓄冷熱放熱用循環路とを備え、貯湯暖房運転時はヒートポンプユニットを運転させるとともに、沸上用循環路および蓄冷熱用循環路を駆動させ前記貯湯タンクおよび前記畜冷熱タンクに夫々温水を蓄え、貯湯冷房運転時は前記三方弁を沸上用循環路側に切り換えるとともに、ヒートポンプユニットを運転させ沸上用循環路を駆動して前記貯湯タンクに温水を貯え、その後、前記三方弁を蓄冷熱用循環路側に切り換えるとともに、ヒートポンプユニットの四方弁を反転してヒートポンプユニットを逆サイクル運転させ蓄冷熱用循環路を駆動して蓄冷熱タンクに冷水を蓄えるようにしたことを特徴とするヒートポンプ給湯冷暖房装置。
【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冷暖房を行うようにしたヒートポンプ給湯冷暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１台のヒートポンプ装置によって、貯湯タンクに湯を蓄える給湯単独運転・室内熱交換機に熱交換させて冷房運転を行いながら貯湯タンクに湯を蓄える冷房給湯同時運転・室内熱交換機に熱交換させて暖房運転を行いながら貯湯タンクに湯を蓄える暖房給湯同時運転・室内熱交換機に熱交換させて冷房運転を行いながら風呂追い焚き運転を行う冷房風呂追い焚き運転・室内熱交換機に熱交換させて暖房運転を行いながら風呂追い焚き運転を行う暖房風呂追い焚き同時運転・室内熱交換機に熱交換させて冷房運転を行う冷房単独運転・室内熱交換機に熱交換させて暖房運転を行う暖房単独運転の７つの運転モードを行えるヒートポンプ給湯冷暖房装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−３９９５７号公報（第８頁乃至第１１頁、図２乃至図１２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このヒートポンプ給湯冷暖房装置は、例えば、１台のヒートポンプ装置によって室内熱交換機に熱交換させて冷房運転を行いながら貯湯タンクに湯を蓄える冷房給湯同時運転および、室内熱交換機に熱交換させて暖房運転を行いながら貯湯タンクに湯を蓄える暖房給湯同時運転にあっては、冷暖房運転は通常昼間の時間帯に運転されることが多く、したがって、おのずと給湯運転は電力料金の比較的高い昼間の時間帯に運転されることになる。また、冷房運転および暖房運転は直接室内熱交換機に熱交換させるとともに、送風機を駆動して直接送風させることが一般的であるため、その送風が使用者に直接触れ不快感を与えてしまう問題がある。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、給湯および暖房に使用するための蓄熱運転は電力料金の比較的安い深夜電力で行い、冷房に使用するための蓄熱運転のみ昼間の時間帯に運転することにより全体として電気料金を安くするとともに、冷房運転および暖房運転は一旦蓄冷熱タンクに蓄熱され、この蓄熱された熱を蓄冷熱用循環路を介して蓄冷熱放熱パネルに放熱して柔らかな冷暖房運転が得られるヒートポンプ給湯冷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】
【０００５】
請求項１記載のヒートポンプ給湯暖房装置は、圧縮機、四方弁、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、このヒートポンプユニットに並列的に接続される貯湯タンクおよび蓄冷熱タンクと、前記貯湯タンク、循環ポンプ、前記冷媒熱交換器と熱交換される水熱交換器、三方弁、前記貯湯タンクへと順次循環される沸上用循環路と、前記貯湯タンクから給湯される給湯路と、前記蓄冷熱タンク、前記循環ポンプ、前記水熱交換器、前記三方弁から分岐して蓄冷熱タンクとに順次循環される蓄冷熱用循環路と、前記蓄冷熱タンク、蓄冷熱放熱パネル、蓄冷熱用循環ポンプ、蓄冷熱タンクへと順次循環される蓄冷熱放熱用循環路とを備え、貯湯暖房運転時はヒートポンプユニットを運転させるとともに、沸上用循環路および蓄冷熱用循環路を駆動させ前記貯湯タンクおよび前記畜冷熱タンクに夫々温水を蓄え、貯湯冷房運転時は前記三方弁を沸上用循環路側に切り換えるとともに、ヒートポンプユニットを運転させ沸上用循環路を駆動して前記貯湯タンクに温水を貯え、その後、前記三方弁を蓄冷熱用循環路側に切り換えるとともに、ヒートポンプユニットの四方弁を反転してヒートポンプユニットを逆サイクル運転させ蓄冷熱用循環路を駆動して蓄冷熱タンクに冷水を蓄えるようにしたものである。
【０００６】
そして、この構成では、給湯運転および暖房運転のための蓄熱運転は電力料金の比較的安い深夜電力で行い、冷房運転のための蓄熱運転のみ昼間の時間帯に運転することにより全体として電気料金を安くするとともに、冷房運転および暖房運転は一旦蓄冷熱タンクに蓄熱され、この蓄熱された熱を蓄冷熱用循環路を介して蓄冷熱放熱パネルに放熱して柔らかな冷暖房運転が得られる。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載のヒートポンプ給湯冷暖房装置によれば、給湯運転および暖房運転のための蓄熱運転は電力料金の比較的安い深夜電力で行い、冷房運転のための蓄熱運転のみ昼間の時間帯に運転することにより全体として電気料金を安くするとともに、冷房運転および暖房運転は一旦蓄冷熱タンクに蓄熱され、この蓄熱された熱を蓄冷熱用循環路を介して蓄冷熱放熱パネルに放熱して柔らかな冷暖房カ運転が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【０００９】
図１に示すように、ヒートポンプ給湯冷暖房装置１は、貯湯ユニット２と、冷暖房ユニット３と、ヒートポンプユニット４とを備えている。
【００１０】
貯湯ユニット２は、貯湯タンク５を備え、この貯湯タンク５は、先止押上式の給湯方式を採用しており、貯湯タンク５の下部には減圧弁６を介して水道水を給水する給水管７が接続されているとともに、上部には沸き上げた湯を台所や風呂場などの給湯先に給湯される給湯管８が接続され、この給湯管８の先端に貯湯タンク５の圧力が上昇した場合の圧力を逃がす圧力逃がし弁９を有している。
【００１１】
また、貯湯タンク５には、貯湯タンク５の下部から出て貯湯タンク５の上部に戻る沸上用循環路１０が接続されている。すなわち、この沸上用循環路１０には貯湯タンク５の下側から貯湯タンク５の下部の水を沸上用循環路１０内に強制的に引き込んで貯湯タンク５の上部に循環させる循環ポンプ１１と、沸上用循環路１０の中間部はヒートポンプユニット４内において配置される水熱交換器１２と、三方弁１３とが順次配設されている。
【００１２】
また、給湯管８の先端には、給水管７からの水道水と貯湯タンク５内の温水を混合して適温にし給湯先に給湯するミキシングバルブ１４が設けられている。
【００１３】
冷暖房ユニット３は、蓄冷熱タンク１５を備え、この蓄冷熱タンク１５の下部には減圧弁６を介して水道水を給水する給水管７が接続されている。また、蓄冷熱タンク１５には、蓄冷熱タンク１５の下部から出て蓄冷熱タンク１５の上部に戻る蓄冷熱用循環路１６が接続されている。すなわち、この蓄冷熱用循環路１６には蓄冷熱タンク１５の下側から蓄冷熱タンク１５の下部の水を蓄冷熱用循環路１６内に強制的に引き込んで蓄冷熱タンク１５の上部に循環させる沸上用循環路１０と共用される循環ポンプ１１、水熱交換器１２、三方弁１３が順次配設されている。
【００１４】
また、蓄冷熱タンク１５には蓄冷熱タンク１５の上部から出て蓄冷熱タンク１５の下部に戻る蓄冷熱放熱用循環路１７が接続されている。そして、この蓄冷熱放熱用循環路１７は蓄冷熱タンク１５の上部の冷温水を強制的に引き込んで蓄冷熱タンク１５の下部に戻させる蓄冷熱用循環ポンプ１８と、蓄冷熱タンク１５内の冷温水の熱を放熱させる床暖房パネル等から成る蓄冷熱放熱器１９とが配設されている。
【００１５】
２０は圧力逃がし弁で、この圧力逃がし弁は蓄冷熱タンク１５の温水沸き上げ時の蓄冷熱タンク１５内の圧力が上昇した場合の圧力を逃がすものである。
【００１６】
ヒートポンプユニット４は、冷媒が充填された冷媒循環路２１を有し、この冷媒循環路２１には、圧縮機２２、四方弁２３、凝縮器として機能し沸上用循環路１０内および蓄冷熱放熱用循環路１７内を流通する水を水熱交換器１２との間で熱交換して水を所定の沸上温度に沸上げる冷媒熱交換器２４、膨張弁２５および集熱器としての蒸発器２６が順に接続されている。また、外気を蒸発器２６に送る送風ファン２７および、この送風ファン２７を回転させる送風モータ２８を備えている。
【００１７】
２９はリモコンを示し、このリモコン２９は、台所などの壁面に配設され暖房運転を行わせる暖房ボタン３０、冷房運転を行わせる冷房ボタン３１、これら暖房運転および冷房運転の運転状態を表示させる表示手段３２等を有している。
【００１８】
３３は運転制御手段としての制御装置で、この制御装置３３は、リモコン２９の操作で三方弁１３を適宜切り換えて沸上用循環路１０および蓄冷熱用循環路１６を循環動作させるととも、ヒートポンプユニット３を動作させて貯湯槽５および蓄冷熱タンク１５の湯水の沸上制御を行ったり、四方弁２３を切り換えて蓄冷熱タンク１５に冷水を貯えたり、蓄冷熱放熱用循環路１７を循環動作させて冷暖房運転等を行なうようになっている。
【００１９】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００２０】
先ず、図２により冬季、春先、秋口等において、貯湯タンク５内および蓄冷熱タンク１５内の水を沸上げる作用について説明する。
【００２１】
給水管７から貯湯タンク５内および蓄冷熱タンク１５内に水道水が貯留される。そして、リモコン２９の操作により制御装置３３が制御され、三方弁１３が沸上用循環路１０側および蓄冷熱用循環路１６側に湯水が流れるよう切り換えられる。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３の圧縮機２０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２２、四方弁２３、凝縮器として機能する冷媒熱交換器２４、膨張弁２５、蒸発器２６の順に流れる。一方、送風モータ２８が駆動され送風ファン２７が回転して蒸発器２６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２２に送られ、圧縮機２２で圧縮されて出た高温高圧の冷媒ガスは、冷媒熱交換器２４で熱交換される。
【００２２】
一方、循環ポンプ１１が駆動され、矢印で示すように貯湯タンク５内および蓄冷熱タンク１５内下部の湯水が水熱交換器１２に強制的に引き込まれ冷媒熱交換器２４との間で熱交換され湯水となって貯湯タンク５および蓄冷熱タンク１５上部に入り、これを繰返して貯湯タンク５および蓄冷熱タンク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タンク５内および蓄冷熱タンク１５の水が沸上げられる。そして、貯湯タンク５内に積層された湯水は台所や浴槽の給湯用として備えられる。また、蓄冷熱タンク１５内に積層された湯水は暖房用の熱源として備えられる。
【００２３】
次に、図３により冬季、春先、秋口等において、給湯しながら暖房を行う作用について説明する。
【００２４】
給湯先の例えば台所や浴槽の図示しない給湯栓が開放されると、給水管７を通じて水道水がミキシングバルブ１４と貯湯タンク５内下部に供給されるとともに、給湯管８を通じて貯湯タンク５内の湯水がミキシングバルブ１４に導入され適温になって台所や浴槽に給湯される。
【００２５】
一方、リモコン２９の暖房ボタン３０が操作されると、制御装置３３は蓄冷熱用循環ポンプ１８を駆動させ蓄冷熱タンク１５の上部から蓄冷熱タンク１５内の湯水を引き込んで蓄冷熱放熱用循環路１７、蓄冷熱タンク１５下部へと循環させる。これにより、蓄冷熱放熱用循環路１７内を流通する湯水が床暖房パネル等から成る蓄冷熱放熱器１９から放熱して柔らかな暖房として供される。
【００２６】
次に、図４により夏期等において、先ず貯湯タンク５内の水を沸上げる作用について説明する。
【００２７】
給水管７から貯湯タンク５内に水道水が貯留される。そして、リモコン２９の操作により制御装置３３が制御され、三方弁１３が沸上用循環路１０側にのみ湯水が流れるよう切り換えられる。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３の圧縮機２２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２２、四方弁２３、凝縮器として機能する冷媒熱交換器２４、膨張弁２５、蒸発器２６の順に流れる。一方、送風モータ２８が駆動され送風ファン２７が回転して蒸発器２６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２２に送られ、圧縮機２２で圧縮されて出た高温高圧の冷媒ガスは、冷媒熱交換器２４で熱交換される。
【００２８】
一方、循環ポンプ１１が駆動され、矢印で示すように貯湯タンク５内の水が水熱交換器１２に強制的に引き込まれ冷媒熱交換器２４との間で熱交換され湯水となって貯湯タンク５上部に入り、これを繰返して貯湯タンク５の上部から設定温度の約８０℃の湯水が順次積層され貯湯タンク５内の水が沸上げられる。そして、貯湯タンク５内に積層された湯水は台所や浴槽の給湯用として備えられる。
【００２９】
次に、図５により貯湯タンク内の水の沸き上げ後に引き続いて蓄冷熱タンク内の水を冷水にして貯える作用について説明する。
【００３０】
リモコン２９の操作により制御装置３３が制御され、三方弁１３が蓄冷熱用循環路１６側に湯水が流れるよう切り換えられるとともに、四方弁２３が反転される。そして、昼間電力時間帯等において、ヒートポンプユニット３の圧縮機２０が駆動されるとともに送風モータ２８が駆動され送風ファン２７が回転される。これにより冷媒は圧縮機２２で高温高圧のガス冷媒となり、この高温高圧のガス冷媒は蒸発器２６で大気と熱交換され高圧の液冷媒となり、さらに膨張弁２５で低圧の液冷媒となり、さらに、冷媒熱交換器２４により水の冷却が行われ低圧のガス冷媒となり、圧縮機２２に戻される。
【００３１】
一方、循環ポンプ１１が駆動され、矢印で示すように蓄冷熱タンク１５内下部の湯水が水熱交換器１２に強制的に引き込まれ冷媒熱交換器２４との間で熱交換され冷水となって蓄冷熱タンク１５上部に入り、これを繰返して蓄冷熱タンク１５の上部から順次積層され蓄冷熱タンク１５内に冷水が貯えられ冷房用の冷水として備えられる。
【００３２】
次に、図６により夏期等において、給湯しながら冷房を行う作用について説明する。
【００３３】
給湯先の例えば台所や浴槽の図示しない給湯栓が開放されると、給水管７を通じて水道水がミキシングバルブ１４と貯湯タンク５内下部に供給されるとともに、給湯管８を通じて貯湯槽５内の湯水がミキシングバルブ１４に導入され適温になって台所や浴槽に給湯される。
【００３４】
一方、リモコン２９の冷房ボタン３１が操作されると、制御装置３３は蓄冷熱用循環ポンプ１８を駆動させ蓄冷熱タンク１５の上部から蓄冷熱タンク１５内の冷水を引き込んで蓄冷熱放熱用循環路１７、蓄冷熱タンク１５下部へと循環させる。これにより、蓄冷熱放熱用循環路１７内を流通する湯水が床暖房パネル等から成る蓄冷熱放熱器１９から放熱して柔らかな冷房として供される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【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を説明する説明図である。
【図２】同上、ヒートポンプ給湯暖房装置の貯湯タンクおよび蓄冷熱タンク内の水の沸上げ時の作用を説明する説明図である。
【図３】同上、ヒートポンプ給湯暖房装置の給湯と暖房を同時に行う場合の作用を説明する説明図である。
【図４】同上、ヒートポンプ給湯暖房装置の夏季等に貯湯タンクの水を沸上げる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夏季等に蓄冷熱タンク内の水を冷却水として貯える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給湯と冷房を同時に行う場合の作用を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ヒートポンプ給湯冷暖房装置
２  貯湯ユニット
３  冷暖房ユニット
４  ヒートポンプユニット
５  貯湯タンク
８  給湯管
１０  沸上用循環路
１１  循環ポンプ
１２  水熱交換器
１３  三方弁
１５  蓄冷熱タンク
１６  蓄冷熱用循環路
１７  蓄冷熱放熱用循環路
１８  蓄冷熱用循環ポンプ
１９  蓄冷熱放熱器
２１  冷媒循環路
２２  圧縮機
２３  四方弁
２４  冷媒用熱交換器
２５  膨張弁
２６  蒸発器
２７  送風ファン
２８  送風モータ
２９  リモコン
３０  暖房ボタン
３１  冷房ボタン
３３  制御装置
【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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