(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯湯する貯湯タンクと、圧縮機、前記貯湯タンクと連通され水を加熱する冷媒−水熱交換器、減圧器、凝縮器を有して順に接続したヒートポンプ回路と、前記貯湯タンク内の湯水を前記冷媒−水熱交換器に循環させる加熱循環ポンプと、前記冷媒−水熱交換器と接続され前記貯湯タンクに対し並列に設けられ浴槽内の残り湯を加熱する水−水熱交換器と、前記冷媒−水熱交換器の上流側に設けられ前記冷媒−水熱交換器を前記貯湯タンクと連通させるかあるいは前記水−水熱交換器と連通させるかを切り換える流路切換弁とを備え、前記加熱循環ポンプを前記流路切換弁の下流側に配置し、貯湯水を加熱する際は前記流路切換弁を前記貯湯タンクと前記冷媒−水熱交換器とを連通状態に切換えて前記ヒートポンプ回路および前記加熱循環ポンプを起動して前記貯湯タンク内に湯を貯め、追焚きする際は前記流路切換弁を前記冷媒−水熱交換器と前記水−水熱交換器とを連通状態に切換えて前記ヒートポンプ回路と前記加熱循環ポンプを起動して前記冷媒−水熱交換器で加熱された湯を前記水−水熱交換器に供給して浴槽内の残り湯を追焚きするようにしたことを特徴とする風呂追焚き機能付貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貯湯タンクに温水を貯湯して給湯に用いると共に浴槽内の残り湯を追焚きすることのできる風呂追焚き機能付貯湯式給湯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりこの種の風呂追焚き機能付貯湯式給湯装置においては、例えば特開平９−８９３６９号公報に開示されているように、貯湯タンク、循環ポンプ、電気ヒータを順次接続した給湯回路と、循環ポンプおよび電気ヒータと並列に設けた風呂熱交換器と、電気ヒータの下流に設けられ、流路を貯湯タンク側あるいは風呂熱交換器側に切換える流路切換え手段を備えたものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来のような貯湯式給湯装置では、通常電気ヒータの容量は１ｋＷ程度であって、風呂に湯張りした後の保温は可能となるが、前日の残り湯等の冷めた風呂の湯を短時間に入浴に適する温度（４０℃程度）まで沸かし上げることは能力不足のためできないものであった。そこで電気ヒータの容量を４〜５ｋＷ程度の大きなものに代えればよいが、これでは時間帯別電力契約等を利用して電気料金の割安な深夜に貯湯タンクの湯を沸かし上げるようにして電気料金を節約するようにしている貯湯式給湯装置では、電気料金の割高な昼間の時間帯に用いる電力量が大きくなり、電気料金の負担が大幅に増えてしまい問題となる。
【０００４】
また、従来のものでは、流路切換え手段が電気ヒータの下流に設けられているため、流路切換え手段には高温の温水が通過することとなる。従って、この流路切換え手段の寿命が熱的影響で短くなるので、部品の寿命を長くするために耐熱性の高い材料を用いなければならず、大型で高額な流路切換え手段を用いる必要性が生じ、貯湯式給湯装置自体の原価を上げてしまい好ましくないという問題があった。
【０００５】
このように従来の技術では、風呂追焚き機能のために使用者の電力料金負担を大幅に増すと共に装置自体の製造原価を上げてしまい、機能対コストの面で使用側、製造側の両者にとって好ましくないものであった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は上記課題を解決するため、請求項１では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、圧縮機、前記貯湯タンクと連通され水を加熱する冷媒−水熱交換器、減圧器、凝縮器を有して順に接続したヒートポンプ回路と、前記貯湯タンク内の湯水を前記冷媒−水熱交換器に循環させる加熱循環ポンプと、前記冷媒−水熱交換器と接続され前記貯湯タンクに対し並列に設けられ浴槽内の残り湯を加熱する水−水熱交換器と、前記冷媒−水熱交換器の上流側に設けられ前記冷媒−水熱交換器を前記貯湯タンクと連通させるかあるいは前記水−水熱交換器と連通させるかを切り換える流路切換弁とを備え、前記加熱循環ポンプを前記流路切換弁の下流側に配置し、貯湯水を加熱する際は前記流路切換弁を前記貯湯タンクと前記冷媒−水熱交換器とを連通状態に切換えて前記ヒートポンプ回路および前記加熱循環ポンプを起動して前記貯湯タンク内に湯を貯め、追焚きする際は前記流路切換弁を前記冷媒−水熱交換器と前記水−水熱交換器とを連通状態に切換えて前記ヒートポンプ回路と前記加熱循環ポンプを起動して前記冷媒−水熱交換器で加熱された湯を前記水−水熱交換器に供給して浴槽内の残り湯を追焚きするようにしたものとした。
【０００７】
これにより、貯湯水を加熱する際は流路切換弁を貯湯タンクと冷媒−水熱交換器とを連通状態に切換えてヒートポンプ回路および加熱循環ポンプを起動して貯湯タンク内に湯を貯め、浴槽の残り湯を追焚きする際は流路切換弁を冷媒−水熱交換器と水−水熱交換器とを連通状態に切換えてヒートポンプ回路と加熱循環ポンプとを起動して追焚きを行い、ヒートポンプ回路の成績係数に応じ１ｋＷの入力に対し数倍の熱出力を得ることができるので少ない電力で早く追焚きすることが可能で割高な昼間電力の使用量を極力抑えることができて省エネルギーとなり、また風呂の追焚き機能を付けることによって使用電力料金が大幅に増えてしまうことを抑制することができると共に、流路切換弁は冷媒−水熱交換器の上流側に設けてあるため加熱する前かまたは熱交換により温度低下した後の低温の湯水が流通することになり、この流路切換弁を安価でしかも耐久寿命も長くすることができ、これらを併せて風呂追焚き機能を省エネルギーでかつ低額の電気料金負担さらに廉価な製造原価にて実現できるもので、機能対コストの面で使用側、製造側の両者共に満足できる風呂追焚き機能付貯湯式給湯装置を提供することが可能となった。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
１は貯湯タンク、２はヒートポンプ回路、３はヒートポンプ回路２の一部を構成すると共に貯湯タンク１と連通された冷媒−水熱交換器、４は貯湯タンク１内下部の水を冷媒−水熱交換器３に循環させ貯湯タンク１内上部に戻す加熱循環ポンプ、５は浴槽、６は冷媒−水熱交換器３と接続され貯湯タンク１に対し並列に設けられた水−水熱交換器、７は浴槽５内の残り湯を水−水熱交換器６に循環させる風呂循環ポンプ、８は冷媒−水熱交換器３の上流側に設けられて冷媒−水熱交換器３を貯湯タンク１と連通させるかあるいは水−水熱交換器６と連通させるかを切換える三方弁よりなる流路切換弁、９は貯湯タンク１内の高温の湯と上水道からの水を適温に混合するミキシング弁、１０は適温の湯を浴槽に湯張りするための湯張り電磁弁、１１はヒートポンプ回路２と加熱循環ポンプ４と風呂循環ポンプ７と流路切換弁８とミキシング弁９と湯張り電磁弁１０の作動を制御する制御装置である。
【０００９】
ヒートポンプ回路２は圧縮機１２、凝縮器としての冷媒−水熱交換器３、減圧器としての電気式膨張弁１３、蒸発器としての空気−冷媒熱交換器１４、アキュムレータ１５を順に備え、圧縮機１２で高温高圧にされた冷媒が冷媒−水熱交換器３で低温の水と熱交換され低温となり、電気式膨張弁１３で低圧にされた後に空気−冷媒熱交換器１４で空気中の熱を汲み上げて再び圧縮機１２で高温高圧にされるようにして高効率の加熱を行うものである。
【００１０】
ここで、ヒートポンプ回路２の冷媒は二酸化炭素で図２のモリエル線図に示すように超臨界冷凍サイクルを構成しており、冷媒−水熱交換器３に約１３０℃、約１０ＭＰａの高温高圧で気体と液体の入り混じった超臨界域で流入し、この超臨界域で水と熱交換することによって温度と密度が連続的に変化し、凝縮熱を利用した従来の冷凍サイクルには不可能な冷水を約９０℃に加熱することが可能なものであり、このサイクルによる加熱の成績係数（ＣＯＰ）は約３である。超臨界冷凍サイクルの性質上、高圧側の圧力はフロン冷媒よりも遙かに高い約１０ＭＰａにまでなるので、ヒートポンプ回路２はフロン冷媒や代替フロン冷媒のように設置現場での冷媒充填が安全管理上不可能となる。そのため、ヒートポンプ回路２は生産ライン上で二酸化炭素冷媒を充填密封し、設置現場にて湯水の回路を接続することによって、設置現場での冷凍サイクル回路の接続作業を無くし接続部などからの高圧での冷媒漏れを心配する必要がなく安全を図ることが可能となる。
【００１１】
次に、貯湯タンク１内の水を沸き上げる時は、流路切換弁８を貯湯タンク１と冷媒−水熱交換器３とを連通状態に切換えてヒートポンプ回路２および加熱循環ポンプ４を起動し、貯湯タンク１下部から水を冷媒−水熱交換器３に供給して冷媒と熱交換することで約９０℃の高温の湯に加熱して貯湯タンク１の上部から貯えていくものである。この貯湯タンク１の沸き上げは主に電気料金の割安な深夜時間帯に行われる。
【００１２】
そして、給湯を行う時は、蛇口（図示せず）を開くと上水道から水が貯湯タンク１の下部に供給され、この水によって貯湯タンク１上部の高温の湯が押し出されてミキシング弁９で上水道の冷水と混合されて適温にて給湯されるものである。
【００１３】
また、浴槽５に湯張りを行う時には、湯張り電磁弁１０を開くと上水道から水が貯湯タンク１の下部に供給され、この水によって貯湯タンク１上部の高温の湯が押し出されてミキシング弁９で上水道の冷水と混合されて適温にて浴槽５に湯張りされるものである。
【００１４】
そして、浴槽５内の残り湯を追焚きする時は、流路切換弁８を冷媒−水熱交換器３と水−水熱交換器６とを連通状態に切換えてヒートポンプ回路２と加熱循環ポンプ４と風呂循環ポンプ７とを起動し、冷媒−水熱交換器３で加熱された約９０℃の高温の湯を水−水熱交換器６に供給されると共に、浴槽５内の残り湯が風呂循環ポンプ７によって水−水熱交換器６に供給されることでヒートポンプ回路３により加熱された約９０℃の高温の湯と熱交換され風呂の追焚きが行われる。
【００１５】
このように、風呂の追焚きもヒートポンプ回路３によって行うことができるようになったので、従来の１ｋＷの電力の入力で１ｋＷの熱を出力する電気ヒータで加熱するものに比べて、大気中の熱を汲み上げるヒートポンプサイクルにより効率が向上し、例えば成績係数（ＣＯＰ）が３のものでは１ｋＷの電力の入力で３ｋＷの熱を出力することが可能となり、同じ熱量を取り出すのに従来に比べて１／３の電力で済み少ない電力で早く追焚きすることが可能で省エネルギーとなり、また割高な昼間電力の使用量を極力抑えることができ、風呂の追焚き機能を付けることによって電力料金が大幅に増えてしまうことを抑制することができると共に、流路切換弁８は冷媒−水熱交換器３の上流側に設けてあるため、冷媒−水熱交換器３で加熱された直後の高温の湯に触れることがなく、貯湯タンク１に貯められた低温の水かあるいは水−水熱交換器６で風呂追焚きに用いられ温度低下した低温の湯にしか触れないため、この流路切換弁８を比較的耐熱性の低い材料で構成することができ安価でしかも耐久寿命も長くなり、これらを併せて風呂追焚き機能を省エネルギーでかつ低額の電気料金負担さらに廉価な製造原価にて実現できるもので、機能対コストの面で使用側、製造側の両者共に満足できるものとなった。
【００１６】
なお、流路切換弁８は図示した三方弁に限られるものではなく、例えば図３に示すように貯湯タンク１側および水−水熱交換器６側のそれぞれに二方弁１６、１７を設け、一方を開すると他方を閉するようにしても可能である。しかし、二方弁を２個設ける場合はそれぞれに弁駆動装置が必要となりそれに伴い設置スペースも必要となって高コストであるので、先に示した一実施形態のように一つの弁駆動装置で切換可能な三方弁の方が低コストで好ましいものである。
【００１７】
また、この一実施形態では超臨界冷凍サイクルの冷媒として二酸化炭素を用いたが、他にもＮＨ３やＨＣといった自然冷媒も採用可能である。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ヒートポンプ回路の成績係数により入力電力に対し大きな熱出力を得ることができ少ない電力で早く追焚きすることが可能で割高な昼間電力の使用量を極力抑えることができて省エネルギーとなり、また風呂の追焚き機能を付けることによって使用電力料金が大幅に増えてしまうことを抑制することができると共に、流路切換弁は冷媒−水熱交換器の上流側に設けてあるため低温の湯が流通することになり、この流路切換弁を安価でしかも耐久寿命も長くすることができ、これらを併せて風呂追焚き機能を省エネルギーでかつ低額の電気料金負担さらに廉価な製造原価にて実現できるもので、機能対コストの面で使用側、製造側の両者共に満足できるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の構成図。
【図２】同一実施形態の冷凍サイクルのモリエル線図。
【図３】他の一実施形態の構成図。
【符号の説明】
１  貯湯タンク
２  ヒートポンプ回路
３  冷媒−水熱交換器
４  加熱循環ポンプ
５  浴槽
６  水−水熱交換器
８  流路切換弁
１２  圧縮機
１３  電気式膨張弁（減圧器）
１４  空気−冷媒熱交換器（凝縮器）
【図１】
0003986777.tif 000002
【図２】
0003986777.tif 000003
【図３】
0003986777.tif 000004