(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器及び蒸発器等を順次直列接続する閉回路にて構成され冷媒が循環されるヒートポンプ式集熱器と、
貯湯槽と、
この貯湯槽の下部から給水し上部より給湯が行われる給湯配管と、
循環ポンプにより循環され貯湯槽の下部の水を前記凝縮器との熱交換によって温め、この温められた湯を貯湯槽の上部より供給し、貯湯槽の上部より積層貯湯することにより貯湯槽全体の水を沸き上げる循環配管とを有するヒートポンプ給湯機において、
前記循環配管に接続されるとともに、前記蒸発器に一体に設けられた補助蒸発器と、
この補助蒸発器に並列に設けられたバイパス配管と、
前記循環配管における補助蒸発器およびバイパス配管の入力側に設けられ循環配管の湯水の流れを補助蒸発器側とバイパス配管側とに切り換える切換弁と、
前記循環配管における前記切換弁の入力側に設けられ循環配管内の湯水の温度を検知する循環湯温センサと、
この循環湯温センサで検知する湯水の温度が所定の温度より高ければ前記切換弁を補助蒸発器側に切り換え、低ければ切換弁をバイパス配管側に切り換えさせる制御装置と
を具備したことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
循環配管における切換弁および循環湯温センサの入力側に設けられた三方弁と、
前記貯湯槽の上部と前記三方弁との間に接続された熱交換配管と、
この熱交換配管との熱交換によって温められる床暖房装置と
を設けたことを特徴とする請求項１記載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、ヒートポンプ式集熱器で集熱した熱で貯湯槽の水を沸き上るヒートポンプ給湯機に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、例えば特開平５−７１８２６号公報に記載されているように、ヒートポンプ集熱器で集熱した熱により貯湯槽の水全体を沸き上げるヒートポンプ給湯機が知られている。
【０００３】
このヒートポンプ給湯機は、圧縮機、冷媒水熱交換器（凝縮器）、膨張弁、室外熱交換器（蒸発器）等を順次直列接続する閉回路にて構成され冷媒が循環するヒートポンプ式集熱器と、貯湯槽内の水を循環ポンプにより貯湯槽の下部より上部に循環させる循環配管に、ヒートポンプ式集熱器の冷媒水熱交換器（凝縮器）と熱交換させることで貯湯槽内の水全体を貯湯槽上部より積層方式で沸き上げを行なうようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年、このような従来のヒートポンプ給湯機のヒートポンプ式集熱器に使用される冷媒の性能が向上し高出力（約９０℃）の湯水を沸かすことができるようになってきた。このように、高温度に沸き上げられた貯湯槽内の湯水は、長期の不使用等により自然放熱し湯水温度が低下することがある。このような場合、図示しない湯温センサを動作させヒートポンプ式集熱器を運転して貯湯槽内の湯水に対して再沸き上げが行われる。しかし、ヒートポンプ式集熱器の運転は循環配管内の湯温が約６０℃以上の場合には圧縮機が過負荷状態となり運転を停止させる等の対応が必要となる。また、そのまま運転させると成績係数（ＣＯＰ）の低下に繋がる等の問題がある。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、貯湯槽内の湯水が長期不使用等により自然放熱し湯水温度が低下したような場合にも、成績係数（ＣＯＰ）をあまり下げることなく、確実にヒートポンプ式集熱器を運転して再沸き上げができるヒートポンプ給湯器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のヒートポンプ給湯機は、圧縮機、凝縮器及び蒸発器等を順次直列接続する閉回路にて構成され冷媒が循環されるヒートポンプ式集熱器と、貯湯槽と、この貯湯槽の下部から給水し上部より給湯が行われる給湯配管と、循環ポンプにより循環され貯湯槽の下部の水を前記凝縮器との熱交換によって温め、この温められた湯を貯湯槽の上部より供給し、貯湯槽の上部より積層貯湯することにより貯湯槽全体の水を沸き上げる循環配管とを有するヒートポンプ給湯機において、前記循環配管に接続されるとともに、前記蒸発器に一体に設けられた補助蒸発器と、この補助蒸発器に並列に設けられたバイパス配管と、前記循環配管における補助蒸発器およびバイパス配管の入力側に設けられ循環配管の湯水の流れを補助蒸発器側とバイパス配管側とに切り換える切換弁と、前記循環配管における前記切換弁の入力側に設けられ循環配管内の湯水の温度を検知する循環湯温センサと、この循環湯温センサで検知する湯水の温度が所定の温度より高ければ前記切換弁を補助蒸発器側に切り換え、低ければ切換弁をバイパス配管側に切り換えさせる制御装置とを具備したものである。
【０００７】
そして、この構成により、貯湯槽内の湯水が長期の不使用等により自然放熱し温度低下したような場合、循環湯温センサで検知する湯水の温度が所定の温度より高ければ切換弁を補助蒸発器側に切り換え、循環配管に接続された補助蒸発器が循環配管内の湯水の熱を蒸発器に採取し、循環配管内の湯水温度を低下させ成績係数（ＣＯＰ）をあまり下げることなく、ヒートポンプ式集熱器を正常に運転させて貯湯槽内の湯水の再沸き上げを行うことができる。また、循環湯温センサで検知する湯水の温度が所定の温度より低ければ切換弁をバイパス配管側に切り換え、湯水を循環配管のバイパス配管側に通すことにより、配管抵抗が少なく効率良く沸き上げを行うことができる。
【０００８】
請求項２記載のヒートポンプ給湯機は、請求項１記載のヒートポンプ給湯機において、循環配管における切換弁および循環湯温センサの入力側に設けられた三方弁と、前記貯湯槽の上部と前記三方弁との間に接続された熱交換配管と、この熱交換配管との熱交換によって温められる床暖房装置とを設けたものである。
【０００９】
そして、この構成により、熱交換配管と暖房配管との熱交換部の熱交換によって床暖房装置として供された後の冷めた熱交換配管内の湯水の再沸き上げに際しては、三方弁を介して循環配管に湯水を流し、循環湯温センサで検知する湯水の温度が所定の温度より高ければ切換弁を補助蒸発器側に切り換え、補助蒸発器が循環配管内の湯水の熱を蒸発器に採取し、循環配管内の湯水温度を低下させヒートポンプ式集熱器を正常に運転して熱交換配管内の冷めた湯水の再沸き上げを行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１１】
図１はヒートポンプ給湯機の構成図を示し、このヒートポンプ給湯機は、圧縮機１、四方弁２、熱交換器としての凝縮器３、減圧のための膨張弁４、集熱を促進させるための送風ファン５と、この送風ファン５の駆動用モータ６とを備えた蒸発器７とを順次直列接続する閉回路に冷媒が循環するヒートポン式集熱器８が設けられている。
【００１２】
また、貯湯槽９と、この貯湯槽９には、壁面の下部に湯水温度検知センサ９ａが設けられているとともに、貯湯槽９内の水を循環させる循環ポンプ１０を有し、この循環ポンプ１０により貯湯槽９下部より貯湯槽９上部に循環させ前記凝縮器３との熱交換により貯湯槽９内の水を沸き上げる循環配管１１が設けられている。また、この循環配管１１には前記蒸発器７に一体に設けられた補助蒸発器１２が接続されている。さらに、補助蒸発器１２には、循環配管１１に接続された切換弁３５を介してバイパス配管３６が並列的に接続されている。これにより、通電初期の湯水の沸き上げに際しては、循環配管のバイパス配管３６側を通過させることにより、配管抵抗が少なく効率良く沸き上げを行うことができる。更に、循環配管１１には循環湯温センサ３７が設けられている。
【００１３】
また、貯湯槽９下部より水道水を導入させる減圧弁１３を有する給水管１４と、貯湯槽９内の沸き上がった湯水を台所や浴槽に給湯する給湯管１５とを有している。そして、この給湯管１５に夫々分岐し、ミキシングバルブ１６Ａ及び温度センサ１６Ｂを夫々有し、台所の流し台１７に接続される給湯配管１８と、ミキシングバルブ１９Ａ及び温度センサ１９Ｂを有する湯張配管２０を有し、浴槽２１に接続されている。２３は給水管で、この給水管２３は前記給水管１４に分岐し前記ミキシングバルブ１６Ａ、１９Ａに夫々ミキシング用の水道水を供給するようになっている。また、２４は台所の流し台１７に冷水を供給する冷水管である。
【００１４】
さらに、このヒートポンプ給湯機は前記貯湯槽９の湯水の熱を利用して室内の床を暖房する床暖房装置２５が設けられている。すなわち、この床暖房装置２５は、前記循環配管１１に設けられた補助蒸発器１２の入力側に接続された三方弁２６と、この三方弁２６と貯湯槽９との間に接続された熱交換配管２７と、この熱交換配管２７の熱交換部２８により熱交換され蛇行状に配管された放熱部２９を有し、内部に循環水を封入した放熱配管３０とから構成されている。また、この放熱配管３０はポンプ３１と湯温センサ３２が設けられている。
【００１５】
また、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、湯水温度検知センサ９ａ、温度センサ１６Ｂ、温度センサ１９Ｂ、湯温センサ３２及び循環湯温センサ３７などから検知信号が入力される。また、制御装置３３により駆動用モータ６、圧縮機１、循環ポンプ１０、ミキシングバルブ１６Ａ、ミキシングバルブ１９Ａ、三方弁２６、ポンプ３１、切換弁３５などが駆動制御されるようになっている。なお、３４は補助ヒータで、この補助ヒータ３４はヒートポンプ式集熱器８で充分に集熱できない場合に動作させるものである。
【００１６】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００１７】
先ず図１により貯湯槽９内の水を沸かす作用について説明する。給水管１４から貯湯槽９内に水道水が貯溜される。そして、制御装置３３により圧縮機１が駆動される。これにより２点鎖線矢印で示すように、冷媒は、圧縮機１、四方弁２、凝縮器３、膨張弁４、蒸発器７、の順に流れる。蒸発器７で大気熱を集熱し気化された冷媒は圧縮機１に送られ、圧縮機１で圧縮されて出た高温高圧の冷媒ガスは、凝縮器３で循環配管１１内の水と熱交換される。
【００１８】
一方、循環配管１１の循環ポンプ１０が駆動され、実線矢印で示すように貯湯槽１下部の水が循環配管１１の三方弁２６及び、湯水温度検知センサ９ａ又は循環湯温センサ３７が低温の湯水温度を検知しており、この信号により切換弁３５をバイパス配管３６側に切り換えられバイパス配管３６側を通じて凝縮器３で循環配管１１内の水が熱交換され点線矢印で示すよう湯水となって貯湯槽９上部に入り、これを繰り返して貯湯槽９の上部から設定温度の約９０℃の湯水が順次積層され貯湯槽９全体の水が沸き上げられる。
【００１９】
次に、沸き上げられた貯湯槽９内の湯水の給湯作用について図２により説明する。制御装置３３により各ミキシングバルブ１６Ａ、ミキシングバルブ１９Ａの設定温度で調整し図示しない給湯電磁弁を開いて給湯管１５の湯水と給水管２３の水道水とを混合して流し台１７や浴槽２１に夫々に給湯する。また、温度センサ１６Ｂ、温度センサ１９Ｂにより湯温低下を監視する。
【００２０】
一方この給湯により使用された貯湯槽９内の湯水の減少に伴ない、給水管１４から新しい水が貯湯槽９内に下部に供給される。この新しく供給された水はヒートポンプ式集熱器８の運転により沸き上げられる。すなわち、湯水温度検知センサ９ａが貯湯槽９下部の湯水温度の低下を検知すると、この検知信号が制御装置３３に入り三方弁２６を開き、循環湯温センサ３７が湯水温度を例えば３５℃以下を検知していれば切換弁３５をバイパス配管３６側に切り換え湯水をバイパス配管３６を介して流し凝縮器３で熱交換して沸き上げる。
【００２１】
次に、貯湯槽９内の湯水が長期の不使用等により自然放熱し例えば約６０℃の温度に低下したような場合の再沸き上げ作用について図１により説明する。貯湯槽９の湯水温度検知センサ９ａが貯湯槽９内の冷めた湯水温度約６０℃を検知すると、この検知信号が制御装置３３に入り三方弁２６を開き、循環湯温センサ３７が湯水温度を例えば３５℃以上を検知していれば切換弁３５を補助蒸発器１２側に切り換え湯水を補助蒸発器１２側へ流し、この補助蒸発器１２が循環配管１１内の湯水の熱を蒸発器７に採取し、循環配管内の湯水温度を低下させヒートポンプ式集熱器を停止させることなく正常に運転して貯湯槽内の湯水の再沸き上げを行う。
【００２２】
次に、沸き上げられた貯湯槽９内の湯水を床暖房装置に利用する場合の作用について図３により説明する。
【００２３】
制御装置３３により三方弁２６を熱交換配管２７側に切り換える。同時に床暖房装置２５の放熱配管３０のポンプ３１は湯温センサ３２が低温を検知しているので駆動される。これにより放熱配管３０内の循環水は放熱配管３０内を循環し熱交換配管２７の熱交換部２８内の湯水と熱交換し放熱部２９より室内へ放熱され室内の暖房に供される。
【００２４】
一方、熱交換配管２７内の放熱配管３０と熱交換され約５０℃に冷めた湯水は、貯湯槽９内の湯水が長期の不使用等により自然放熱し再沸き上げを行った場合と同様な作用により再沸き上げし、貯湯槽９内に戻して常に貯湯槽９内の湯水温度を約９０℃に保持させる。すなわち、熱交換配管２７内を通過した後の約５０℃に冷めた湯水は三方弁２６を介して循環配管１１に送られ、循環湯温センサ３７が湯水温度、例えば３５℃以上を検知していれば切換弁３５を補助蒸発器１２側に切り換え湯水を補助蒸発器１２側へ流し、この補助蒸発器１２が循環配管１１内の湯水の熱を蒸発器７に採取し、循環配管内の湯水温度を低下させヒートポンプ式集熱器を停止させることなく正常に運転して貯湯槽内の湯水の再沸き上げを行う。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１記載のヒートポンプ給湯機によれば、貯湯槽内の湯水が長期の不使用等により自然放熱し温度低下したような場合、循環湯温センサで検知する湯水の温度が所定の温度より高ければ切換弁を補助蒸発器側に切り換え、循環配管に接続された補助蒸発器が循環配管内の湯水の熱を蒸発器に採取し、循環配管内の湯水温度を低下させヒートポンプ式集熱器を正常に運転して貯湯槽内の湯水の再沸き上げを行うことができる。また、循環湯温センサで検知する湯水の温度が所定の温度より低ければ切換弁をバイパス配管側に切り換え、湯水を循環配管のバイパス配管側に通すことにより、配管抵抗が少なく効率良く沸き上げを行うことができる。
【００２６】
請求項２記載のヒートポンプ給湯機によれば、熱交換配管と暖房配管との熱交換部の熱交換によって床暖房装置に供された後の冷めた熱交換配管内の湯水の再沸き上げに際しては、三方弁を介して循環配管に湯水を流し、循環湯温センサで検知する湯水の温度が所定の温度より高ければ切換弁を補助蒸発器側に切り換え、補助蒸発器が循環配管内の湯水の熱を蒸発器に採取し、循環配管内の湯水温度を低下させヒートポンプ式集熱器を正常に運転して熱交換配管内の冷めた湯水の再沸き上げを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態を示すヒートポンプ給湯機の構成及び、貯湯槽内の水の沸き上げ状態を説明する説明図である。
【図２】  同上、ヒートポンプ給湯機を給湯用として利用している状態を説明する説明図である。
【図３】  同上、ヒートポンプ給湯機を床暖房装置として利用している状態を説明する説明図である。
【符号の説明】
１    圧縮機
３    熱交換器としての凝縮器
７    蒸発器
８    ヒートポンプ式集熱器
９    貯湯槽
１０    循環ポンプ
１１    循環配管
１２    補助蒸発器
１５    給湯管
２５    床暖房装置
２６    三方弁
２７    熱交換配管
３３    制御装置
３５    切換弁
３６    バイパス配管
３７    循環湯温センサ
【図１】
0003883184.tif 000002
【図２】
0003883184.tif 000003
【図３】
0003883184.tif 000004