(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、圧縮機、放熱器を備えて冷媒が循環するヒートポンプサイクルと、前記放熱器において冷媒により加熱された被加熱流体を貯湯する貯湯タンクと、前記被加熱流体を前記放熱器を経て前記貯湯タンクへ還流させる循環ポンプと、前記放熱器と前記貯湯タンクの略上部を連通する上側流路と、前記放熱器と前記貯湯タンクの略下部を連通する下側流路と、前記上側流路と前記下側流路のいずれか１つを選択して流路を切り換える流路切り換え手段と、前記放熱器で沸き上げられた被加熱流体の沸き上げ温度を検知する沸き上げ温度検知手段と、制御手段とを備え、前記制御手段は、昼間時間帯においては、目標沸き上げ温度と前記沸き上げ温度検知手段が検知した沸き上げ温度との温度差が、予め定められた第１の所定値以内になると、前記流路切り換え手段が前記上側流路を選択するように切り換えるとともに、深夜時間帯においては、前記目標沸き上げ温度と前記沸き上げ温度検知手段が検知した沸き上げ温度との温度差が、前記第１の所定値よりも温度差の小さい第２の所定値以内になると、前記流路切り換え手段が前記上側流路を選択するように切り換えることを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
流路切り換え手段は、昼間時間帯においては、圧縮機の始動時に上側流路を選択することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項３】
流路切り換え手段は、昼間時間帯においては、循環ポンプ始動時に上側流路を選択することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項４】
ヒートポンプサイクルの冷媒として、高圧側で超臨界状態になり得る冷媒を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項５】
ヒートポンプサイクルの冷媒として、二酸化炭素を用いることを特徴とする請求項４に記載の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、ヒートポンプを用いて沸き上げた温水を貯湯して用いるヒートポンプ給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のヒートポンプ給湯機は、図６に示すような構造を有していた（例えば、特許文献１参照）。図６は、上記特許文献１に開示されたヒートポンプ給湯機の回路構成図である。
【０００３】
図６において、従来のヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプユニット４１と、貯湯ユニット４２からなり、ヒートポンプユニット４１は、圧縮機１と、放熱器２と、膨張弁３と、蒸発器４を備え、これらはこの順で環状に構成され、ヒートポンプサイクル５を形成している。
【０００４】
また、貯湯ユニット４２は、貯湯タンク３１と、循環ポンプ３２と、三方弁３３と、貯湯タンク３１の下部から循環ポンプ３２、放熱器２、三方弁３３を経て貯湯タンク３１の上部または下部へ還流する沸き上げ回路３６を構成している。また、３４は給湯混合弁、３５は沸き上げ温度センサーであり、給湯混合弁３４は、供給水配管３８と貯湯タンク３１からの給湯配管３９の混合部に設けられ、沸き上げ温度センサー３５は放熱器２の水側出口配管上に配管の外側から接触するように備えられている。
【０００５】
以上のように構成された従来のヒートポンプ給湯機について、以下にその動作を説明する。
【０００６】
沸き上げ運転を開始すると、圧縮機１と循環ポンプ３２は、適宜始動して、圧縮機１はヒートポンプサイクル５内に冷媒を循環させ、循環ポンプ３２は、沸き上げ回路３６内に水を循環させる。
【０００７】
ヒートポンプサイクル５においては、冷媒は、圧縮機１において高温高圧にされた後に放熱器２に供給され、水と熱交換を行って放熱した後に膨張弁３で減圧されて低温低圧となり、蒸発器４において大気より受熱して再び圧縮機１に供給される。
【０００８】
一方、沸き上げ回路３６においては、水は、循環ポンプ３２によって貯湯タンク３１下部から放熱器２に供給され、高温の冷媒と熱交換を行って冷水を温水に沸き上げるが、放熱器２の出口における沸き上げ温度によって、貯湯タンク３１上部と下部のいずれかに連通する流路を三方弁３３により選択して貯湯タンク３１に還流する。三方弁３３は、沸き上げ運転開始直後や、除霜運転終了直後など、目標沸き上げ温度に対して沸き上げ温度が一定温度差以上低い中温水を生成している間は、貯湯タンク３１の下部に還流する流路を選択し、目標沸き上げ温度に対して沸き上げ温度が一定温度差以内になると、貯湯タンク３１の上部に還流する流路を選択するように切り換える。
【０００９】
上記のように三方弁３３を動作させることにより、中温水を貯湯タンク３１の下部に還流することによる上部の温水温度の低下を抑制して、沸き上げ完了時点において貯湯タンク３１内に蓄熱される熱量がより大きくなるように作用している。
【００１０】
ところが、中温水を、貯湯タンク３１の下部へ還流すると、貯湯タンク３１の下部の冷
水温度が上昇するため、放熱器２へ供給される沸き上げ供給水温度が上昇し、ヒートポンプサイクル５による沸き上げ運転時のエネルギー効率が低下してしまう。したがって、沸き上げ運転におけるエネルギー効率向上の観点から考えれば、上記のように生成した中温水を貯湯タンク３１の下部に還流することは良策ではなく、高温の温水による蓄熱が必要な場合にのみ、沸き上げ運転において生成する中温水を貯湯タンク３１下部に還流するのが合理的である。
【特許文献１】特開２００３−２７９１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来のヒートポンプ給湯機における三方弁３３などの流路切り換え手段は、高温の温水による蓄熱の必要性に関わらず生成した中温水を貯湯タンク３１下部に還流していたため、沸き上げ運転や除霜運転を行うたびに、沸き上げ供給水温度が上昇し、ヒートポンプサイクル５による沸き上げ運転時のエネルギー効率が低下するという問題点を有していた。
【００１２】
また、上記特許文献１に記載されたヒートポンプ給湯機は、目標沸き上げ温度に対して沸き上げ温度が一定温度差以上の場合には、生成した中温水はバイパス回路を経て再び放熱器へ供給されるため、上記のような課題を有しない。しかしながら、一度バイパス回路を経て再び放熱器へ供給される中温水を沸き上げる場合のエネルギー効率は極めて低く、沸き上げ運転に消費する電力量が増大するという課題があった。
【００１３】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、高温の温水による蓄熱の必要性がない時間帯には、生成する中温水を貯湯タンク３１の下部に還流したり再び放熱器へ供給したりすることなく上部に還流することによって、沸き上げ供給水温度の上昇を抑制し、高いエネルギー効率で沸き上げ運転を行うことができるヒートポンプ給湯機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】
【００１４】
上記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ給湯機は、少なくとも、圧縮機、放熱器を備えて冷媒が循環するヒートポンプサイクルと、前記放熱器において冷媒により加熱された被加熱流体を貯湯する貯湯タンクと、前記被加熱流体を前記放熱器を経て前記貯湯タンクへ還流させる循環ポンプと、前記放熱器と前記貯湯タンクの略上部を連通する上側流路と、前記放熱器と前記貯湯タンクの略下部を連通する下側流路と、前記上側流路と前記下側流路のいずれか１つを選択して流路を切り換える流路切り換え手段と、前記放熱器で沸き上げられた被加熱流体の沸き上げ温度を検知する沸き上げ温度検知手段と、制御手段とを備え、前記制御手段は、昼間時間帯においては、目標沸き上げ温度と前記沸き上げ温度検知手段が検知した沸き上げ温度との温度差が、予め定められた第１の所定値以内になると、前記流路切り換え手段が前記上側流路を選択するように切り換えるとともに、深夜時間帯においては、前記目標沸き上げ温度と前記沸き上げ温度検知手段が検知した沸き上げ温度との温度差が、前記第１の所定値よりも温度差の小さい第２の所定値以内になると、前記流路切り換え手段が前記上側流路を選択するように切り換えるもので、高温の温水による蓄熱の必要性がない時間帯においては、貯湯タンク略上部に連通する上側流路を選択して中温水を貯湯タンクの上側に還流することによって、貯湯タンク略下部冷水温度の上昇を抑制し、必要な時間帯には大きな熱量を貯湯タンクに蓄熱し、かつ沸き上げ運転回数や除霜運転回数が増加しても、沸き上げ供給水温度を低く維持して、高いエネルギー効率で運転することができるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のヒートポンプ給湯機は、時間帯によって貯湯タンクの略上部と略下部のいずれ
に中温水を還流するかを適切に選択することによって、必要な時間帯には大きな熱量を貯湯タンクに蓄熱し、かつ高いエネルギー効率で沸き上げ運転を行うことができるという効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
第１の発明は、少なくとも、圧縮機、放熱器を備えて冷媒が循環するヒートポンプサイクルと、前記放熱器において冷媒により加熱された被加熱流体を貯湯する貯湯タンクと、前記被加熱流体を前記放熱器を経て前記貯湯タンクへ還流させる循環ポンプと、前記放熱器と前記貯湯タンクの略上部を連通する上側流路と、前記放熱器と前記貯湯タンクの略下部を連通する下側流路と、前記上側流路と前記下側流路のいずれか１つを選択して流路を切り換える流路切り換え手段と、前記放熱器で沸き上げられた被加熱流体の沸き上げ温度を検知する沸き上げ温度検知手段と、制御手段とを備え、前記制御手段は、昼間時間帯においては、目標沸き上げ温度と前記沸き上げ温度検知手段が検知した沸き上げ温度との温度差が、予め定められた第１の所定値以内になると、前記流路切り換え手段が前記上側流路を選択するように切り換えるとともに、深夜時間帯においては、前記目標沸き上げ温度と前記沸き上げ温度検知手段が検知した沸き上げ温度との温度差が、前記第１の所定値よりも温度差の小さい第２の所定値以内になると、前記流路切り換え手段が前記上側流路を選択するように切り換えるものである。
【００１７】
これにより、高温の温水による蓄熱の必要性がない時間帯においては、貯湯タンク略上部に連通する上側流路を選択して中温水を貯湯タンクの上側に還流することによって、貯湯タンク略下部冷水温度の上昇を抑制し、必要な時間帯には大きな熱量を貯湯タンクに蓄熱し、かつ沸き上げ運転回数や除霜運転回数が増加しても、沸き上げ供給水温度を低く維持して、高いエネルギー効率で運転することができるという効果を奏する。
【００１８】
また、給湯負荷の発生に伴う沸き上げ運転回数が多い昼間時間帯には、貯湯タンク略上部に中温水を還流して沸き上げ供給水温度の上昇を抑制し、高いエネルギー効率で運転することができる。
【００１９】
また、深夜時間帯においては生成した中温水を貯湯タンク略下部に還流して深夜沸き上げ完了時に貯湯タンクに蓄熱される熱量を大きくしながらも、高いエネルギー効率で沸き上げ運転を行うことができる。
【００２０】
第２の発明は、特に、第１の発明の流路切り換え手段は、昼間時間帯においては、圧縮機の始動時に上側流路を選択するもので、昼間時間帯においては、圧縮機始動後、ヒートポンプサイクルの立ち上がり運転の過程などにおいて生成する中温水を貯湯タンク上部に還流して、沸き上げ運転時の沸き上げ供給水温度の上昇を抑制し、高いエネルギー効率で沸き上げ運転を行うことができる。
【００２１】
第３の発明は、特に、第１の発明の流路切り換え手段は、昼間時間帯においては、循環ポンプ始動時に上側流路を選択するもので、昼間時間帯においては、沸き上げポンプ始動後、沸き上げ回路を循環する水の流量が過多である立ち上がり過程などにおいて生成する中温水を貯湯タンク上部に還流して、沸き上げ運転時の沸き上げ供給水温度の上昇を抑制し、高いエネルギー効率で沸き上げ運転を行うことができる。
【００２２】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明のヒートポンプサイクルの冷媒として、高圧側で超臨界状態になり得る冷媒を用いるもので、冷媒を超臨界状態にして出湯温度９０℃に到達するような高温での沸き上げ運転時に生成する中温水を貯湯タンク上部に還流して沸き上げ運転時の沸き上げ供給水温度の上昇を抑制し、高いエネルギー効率で沸き上げ運転を行うことができる。
【００２３】
第５の発明は、特に、第４の発明のヒートポンプサイクルの冷媒として、二酸化炭素を用いるもので、冷媒の発火や爆発の危険性なく、高いエネルギー効率で沸き上げ運転を行うことができる。
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の構成図、図２は、同ヒートポンプ給湯機の三方弁の選択する流路を決定する方法を示すフローチャートである。尚、上記従来のヒートポンプ給湯機と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００２６】
まず、図１に基づいて、本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の構成について述べる。
【００２７】
本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプユニット２１と、貯湯ユニット２２から構成され、ヒートポンプユニット２１は、圧縮機１と、放熱器２と、膨張弁３と、蒸発器４とを備え、これらはこの順で環状に構成され、ヒートポンプサイクル５を形成している。
【００２８】
貯湯ユニット２２は、放熱器２において冷媒の冷却熱によって沸き上げられた被加熱流体を貯湯する貯湯タンク１１と、循環ポンプ１２と、三方弁１３と、三方弁制御手段１４と、三方弁１３を経て貯湯タンク１１の上部または下部へ還流する沸き上げ回路１６を備えている。
【００２９】
三方弁１３は、貯湯タンク１１の上側と連通する上側流路１６ａと、貯湯タンク１１の下側と連通する下側流路１６ｂを切り換える流路切り換え手段の役目を果たすものである。
【００３０】
１４は、三方弁制御手段、１５は、沸き上げ温度検知手段となる沸き上げ温度センサーである。
【００３１】
次に、上記のように構成された本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の動作および作用について述べる。沸き上げ運転を開始すると、圧縮機１、循環ポンプ１２が始動し、ヒートポンプサイクル５を冷媒が、沸き上げ回路１６を水がそれぞれ循環して、放熱器２において、冷媒から水に熱エネルギーを伝達して温水を生成する。沸き上げ運転開始直後、三方弁１３は、貯湯タンク１１下部に連通する下側流路１６ｂを選択しているが、沸き上げ温度センサー１５によって検知された沸き上げ温度が、予め定められた温度より高くなると、三方弁制御手段１４は、三方弁１３を切り換えて貯湯タンク１１上部に連通する上側流路１６ａを選択する。
【００３２】
この三方弁１３が選択する流路を決定する三方弁制御手段１４のフローチャートを図２に示す。図２に示すように、運転開始後、三方弁１３は、貯湯タンク１１の下部に連通する下側流路１６ｂを選択するように切り換えられ、さらに、現在時刻が昼間時間帯であるか深夜時間帯であるかを確認する。
【００３３】
現在時刻が、昼間時間帯であれば、沸き上げ温度センサー１５によって検知された沸き上げ温度と目標沸き上げ温度の差が、第１の所定値（例えば、４５ｄｅｇ）以下（例えば
、目標沸き上げ温度が７０℃であれば沸き上げ温度２５℃以上）であるか否かを判断し、温度差が４５℃であれば、三方弁制御手段１４は三方弁１３を貯湯タンク１１上部に連通する上側流路１６ａに切り換える。一方、現在時刻が深夜時間帯であれば、沸き上げ温度センサー１５によって検知された沸き上げ温度と目標沸き上げ温度の差が、第２の所定値（例えば、１５ｄｅｇ）以下（例えば、目標沸き上げ温度が７０℃であれば沸き上げ温度５５℃以上）になると三方弁制御手段１４は三方弁１３を貯湯タンク１１上部に連通する上側流路１６ａに切り換える。
【００３４】
上記のように、三方弁１３を制御して動作させることによって、昼間時間帯においては、目標沸き上げ温度に対して温度差が４５ｄｅｇ以内である中温水は、貯湯タンク１１上部に還流されるために、貯湯タンク１１下部の冷水温度の上昇が抑制され、放熱器２に供給される沸き上げ供給水温度の上昇を抑制して、ヒートポンプサイクル５による沸き上げ運転時のエネルギー効率を向上させる。
【００３５】
一方、深夜時間帯においては、沸き上げ温度が目標沸き上げ温度に対して温度差が１５ｄｅｇ以上である中温水は、貯湯タンク１１下部に還流され、貯湯タンク１１上部の温水の温度低下が抑制され、深夜沸き上げ完了時における貯湯タンク１１内に蓄熱される熱量を大きくすることができる。
【００３６】
このようにすることによって、必要な時間帯に大きな熱量を貯湯タンク１１に蓄熱し、かつ沸き上げ運転時のエネルギー効率を高くして、消費電力量を低減することができる。
【００３７】
本実施の形態によれば、上記の構成により、昼間時間帯と深夜時間帯において沸き上げ温度が予め定められた温度になると貯湯タンク１１の下部から上部に連通するように流路を切り換え、深夜時間帯における流路切り換え温度を昼間時間帯における流路切り換え温度よりも高くする三方弁１３を備え、昼間時間帯においては沸き上げ運転開始時や除霜運転後などに生成する中温水を貯湯タンク１１上部に還流し、深夜時間帯においては上記中温水を貯湯タンク１１下部に還流することによって、必要な時間帯に大きな熱量を蓄熱しながらも、沸き上げ運転時に高いエネルギー効率を実現できるという効果を奏する。
【００３８】
なお、本実施の形態においては、沸き上げ運転開始後、沸き上げ温度が目標沸き上げ温度に到達するまでの間の三方弁１３の動作および作用・効果について述べたが、除霜運転終了後の立ち上がり運転過程においても同様に三方弁１３を動作させることによって、同様の効果を得ることができる。
【００３９】
また、図３に示すように、貯湯タンク１１上部へ連通する流路と、貯湯タンク１１下部から放熱器２へ沸き上げ供給水を供給する流路にバイパスして連通する流路を三方弁１３が選択するようなヒートポンプ給湯機においても、本実施の形態と同様に三方弁制御手段１４により制御することによって、同様の効果を得ることができる。
【００４０】
（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の三方弁の選択する流路を決定する方法を示すフローチャートである。尚、上記従来及び第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機は、図４に示すように、昼間時間帯と深夜時間帯において異なる制御方法により制御されるもので、他の構成は、上記第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機と同じである。
【００４２】
図４において、昼間時間帯においては、ヒートポンプ給湯機が運転を開始し、ヒートポ
ンプサイクル５に冷媒を循環させるために圧縮機１が始動すると同時に、三方弁制御手段１４によって三方弁１３は、貯湯タンク１１の上部に連通する上側流路１６ａに切り換えられる。
【００４３】
一方、深夜時間帯においては、従来のヒートポンプ給湯機や上記第１の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機と同様に、沸き上げ温度センサー１５によって検知された沸き上げ温度が、目標沸き上げ温度に対して温度差が１５ｄｅｇ（第２の所定値）以内になると三方弁制御手段１４によって、三方弁１３は貯湯タンク１１の上部に連通する上側流路１６ａに切り換えられる。
【００４４】
上記のように三方弁１３を動作させることによって、昼間時間帯においては、圧縮機１が始動し、ヒートポンプサイクルの立ち上がり過程において生成する中温水が貯湯タンク１１上部に還流されるために、貯湯タンク１１下部の冷水温度の上昇が抑制され、放熱器２に供給される沸き上げ供給水温度の上昇を抑制して、ヒートポンプサイクル５による沸き上げ運転時のエネルギー効率を向上させる。
【００４５】
一方、深夜時間帯においては、沸き上げ温度が目標沸き上げ温度に対して温度差が１５ｄｅｇ以上である中温水は、貯湯タンク１１下部に還流され、貯湯タンク１１上部の温水の温度低下が抑制され、深夜沸き上げ完了時における貯湯タンク１１内に蓄熱される熱量を大きくすることができる。
【００４６】
このようにすることによって、必要な時間帯に大きな熱量を貯湯タンク１１に蓄熱し、かつ沸き上げ運転時のエネルギー効率を高くして、消費電力量を低減することができる。
【００４７】
本実施の形態によれば、上記の構成により、昼間時間帯においては、圧縮機１の始動とともに貯湯タンク１１の下部から上部に連通するように流路を切り換え、深夜時間帯においては沸き上げ温度が予め定められた流路切り換え温度以上になると流路を切り換える三方弁１３を備え、昼間時間帯においては沸き上げ運転開始時などに生成する中温水を貯湯タンク１１上部に還流し、深夜時間帯においては、上記中温水を貯湯タンク１１下部に還流することによって、必要な時間帯に大きな熱量を蓄熱しながらも、沸き上げ運転時に高いエネルギー効率を実現できるという効果を奏する。
【００４８】
なお、上記第１の実施の形態と同様に、図３に示すように、貯湯タンク１１上部へ連通する流路と、貯湯タンク１１下部から放熱器２へ沸き上げ供給水を供給する流路にバイパスして連通する流路を三方弁１３が選択するようなヒートポンプ給湯機においても、本実施の形態と同様に三方弁制御手段１４により制御することによって、同様の効果を得ることができる。
【００４９】
（実施の形態３）
図５は、本発明の第３の実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の三方弁の選択する流路を決定する方法を示すフローチャートである。尚、従来及び上記実施の形態におけるヒートポンプ給湯機と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の三方弁１３は、三方弁制御手段１４によって、図５に示すようなフローチャートに従って、昼間時間帯と深夜時間帯において異なる制御方法により制御するものである。
【００５１】
図５において、昼間時間帯においては、ヒートポンプ給湯機が運転を開始し、沸き上げ回路１６に水を循環させるために循環ポンプ１２が始動すると同時に、三方弁制御手段１４によって、三方弁１３は、貯湯タンク１１の上部に連通する上側流路１６ａに切り換え
られる。
【００５２】
一方、深夜時間帯においては、従来のヒートポンプ給湯機や、上記実施の形態１に記載のヒートポンプ給湯機と同様に、沸き上げ温度センサー１５によって検知された沸き上げ温度が目標沸き上げ温度に対して温度差が１５ｄｅｇ（第２の所定値）以内になると三方弁制御手段１４によって三方弁１３は貯湯タンク１１の上部に連通する上側流路１６ａに切り換えられる。
【００５３】
上記のように三方弁１３を動作させることによって、昼間時間帯においては、循環ポンプ１２が始動し、沸き上げ回路１６およびヒートポンプサイクル５の立ち上がり過程において生成する中温水が貯湯タンク１１上部に還流されるために、貯湯タンク１１下部の冷水温度の上昇が抑制され、放熱器２に供給される沸き上げ供給水温度の上昇を抑制して、ヒートポンプサイクル５による沸き上げ運転時のエネルギー効率を向上させる。
【００５４】
一方、深夜時間帯においては、沸き上げ温度が目標沸き上げ温度に対して温度差が１５ｄｅｇ以上である中温水は、貯湯タンク１１下部に還流され、貯湯タンク１１上部の温水の温度低下が抑制され、深夜沸き上げ完了時における貯湯タンク１１内に蓄熱される熱量を大きくすることができる。
【００５５】
このようにすることによって、必要な時間帯に大きな熱量を貯湯タンク１１に蓄熱し、かつ沸き上げ運転時のエネルギー効率を高くして、消費電力量を低減することができる。
【００５６】
本実施の形態によれば、上記の構成により、昼間時間帯においては循環ポンプ１２の始動とともに貯湯タンク１１の下部から上部に連通するように流路を切り換え、深夜時間帯においては、沸き上げ温度が予め定めれらた流路切り換え温度以上になると流路を切り換える三方弁１３を備え、昼間時間帯においては沸き上げ運転開始時などに生成する中温水を貯湯タンク１１上部に還流し、深夜時間帯においては上記中温水を貯湯タンク１１下部に還流することによって、必要な時間帯に大きな熱量を蓄熱しながらも、沸き上げ運転時に高いエネルギー効率を実現できるという効果を奏する。
【００５７】
なお、上記第１の実施の形態と同様に、図３に示すように、貯湯タンク１１上部へ連通する流路と、貯湯タンク１１下部から放熱器２へ沸き上げ供給水を供給する流路にバイパスして連通する流路を三方弁が選択するようなヒートポンプ給湯機においても、本実施の形態と同様に三方弁制御手段１４により制御することによって、同様の効果を得ることができる。
【００５８】
なお、ヒートポンプサイクル５の冷媒として、高圧側で超臨界状態になり得る冷媒を用いるようにすれば、冷媒を超臨界状態にして出湯温度９０℃に到達するような高温での沸き上げ運転時に生成する中温水を貯湯タンク１１の上部に還流して沸き上げ運転時の沸き上げ供給水温度の上昇を抑制し、高いエネルギー効率で沸き上げ運転を行うことができる。
【００５９】
特に、その冷媒として、二酸化炭素を用いると、冷媒の発火や爆発の危険性なく、高いエネルギー効率で沸き上げ運転を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように本発明に係る貯湯式ヒートポンプ給湯機は、時間帯によって異なる制御方法によって貯湯タンクの略上部と略下部に連通する流路を適切に切り換える流路切り換え手段を備え、貯湯タンク内に大きな熱量を蓄熱する必要がある時間帯には貯湯タンクの略下部に生成する中温水を還流し、必要がない場合には中温水を略上部に還流することによ
って、放熱器に供給される沸き上げ供給水の温度上昇を抑制し、必要な時間帯には貯湯タンク内に大きな熱量を蓄熱することを可能としながらも、沸き上げ運転や除霜運転の回数が増加しても沸き上げ供給水温度の上昇を抑制して高いエネルギー効率で沸き上げ運転を行うことができるという効果を有し、ヒートポンプ給湯機の省エネルギー化および湯切れ防止に対して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機の構成図
【図２】同ヒートポンプ給湯機の三方弁の選択する流路を決定する方法を示すフローチャート
【図３】ヒートポンプ給湯機の他の例を示す構成図
【図４】本発明の実施の形態２におけるヒートポンプ給湯機の三方弁の選択する流路を決定する方法を示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態３におけるヒートポンプ給湯機の三方弁の選択する流路を決定する方法を示すフローチャート
【図６】従来のヒートポンプ給湯機の構成図
【符号の説明】
【００６２】
１  圧縮機
２  放熱器
３  膨張弁
４  蒸発器
５  ヒートポンプサイクル
１１  貯湯タンク
１２  循環ポンプ
１３  三方弁（流路切り換え手段）
１４  三方弁制御手段
１５  沸き上げ温度センサー（沸き上げ温度検知手段）
１６  沸き上げ回路
１６ａ  上側流路
１６ｂ  下側流路
２１  ヒートポンプユニット
２２  貯湯ユニット
【図１】
0005181828.tif 000002
【図２】
0005181828.tif 000003
【図３】
0005181828.tif 000004
【図４】
0005181828.tif 000005
【図５】
0005181828.tif 000006
【図６】
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