(57)【要約】【課題】小型で安価なヒートポンプ給湯機を提供すること。【解決手段】本発明のヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプサイクルを有するヒートポンプユニットと、貯湯タンク１とを備え、貯湯タンク１の上部と下部とを接続する第１の水回路５０を設け、第１の水回路５０は、浴槽水と熱交換する追い焚き用熱交換器２と、第１の三方弁２０とを有し、さらに貯湯タンク１の上部と下部とを接続する第２の水回路５１を設け、第２の水回路５１は、水冷媒熱交換器９と、第２の三方弁１９とを有するとともに、第１の三方弁２０と第２の三方弁１９とを接続し、第１の三方弁２０と第２の三方弁１９との間に循環ポンプ１８を設け、第１の三方弁２０側に循環ポンプ１８の吸込み側を接続した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧手段、蒸発器を順次環状に接続したヒートポンプサイクルを有するヒートポンプユニットと、貯湯タンクとを備え、前記貯湯タンクの上部と下部とを接続する第１の水回路を設け、前記第１の水回路は、浴槽水と熱交換する追い焚き用熱交換器と、第１の三方弁とを有し、さらに前記貯湯タンクの上部と下部とを接続する第２の水回路を設け、前記第２の水回路は、前記水冷媒熱交換器と、第２の三方弁とを有するとともに、前記第１の三方弁と前記第２の三方弁とを接続し、前記第１の三方弁と前記第２の三方弁との間に循環ポンプを設け、前記第１の三方弁側に循環ポンプの吸込み側を接続したことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
追い焚き用熱交換器と第１の三方弁とをバイパスするように第１の水回路から分岐して第２の水回路を設けた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】
貯湯タンク内の湯水を沸き上げ開始する初期段階は、追い焚き用熱交換器と循環ポンプとが連通するように第１の三方弁を駆動し、水冷媒熱交換器と前記循環ポンプとが連通するように第２の三方弁を駆動することを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項４】
貯湯タンクおよび前記貯湯タンクと各構成機器とを接続する給湯接続配管の凍結を防止する凍結予防運転時には、追い焚き用熱交換器と循環ポンプとが連通するように第１の三方弁を駆動し、水冷媒熱交換器と前記循環ポンプとが連通するように第２の三方弁を駆動することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項５】
浴槽水の追い焚き時には、追い焚き用熱交換器と循環ポンプとが連通するように第１の三方弁を駆動し、水冷媒熱交換器と前記循環ポンプとが連通するように第２の三方弁を駆動するとともに、前記水冷媒熱交換器で湯水の加熱を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項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、浴槽の湯水を追い焚きする追い焚き機能が付いたヒートポンプ給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の浴槽水追い焚き機能付きヒートポンプ給湯機として図７に示すものがある（例えば、特許文献１参照）。図７に示すように、このヒートポンプ給湯機は、貯湯タンク１０１内の水を加熱するための水冷媒熱交換器１０９を有するヒートポンプユニット１１７と、貯湯タンク１０１の下部と貯湯用循環ポンプ１１１と水冷媒熱交換器１０９と貯湯タンク１０１の上部を接続する貯湯回路１１０を備え、貯湯タンク１０１内の水を加熱するときには、ヒートポンプユニット１１７を動作させ、貯湯タンク１０１下部の水を貯湯用循環ポンプ１１１で水冷媒熱交換器１０９に送り、加熱後、貯湯タンク１０１上部へ戻すようにしている。
【０００３】
また、ヒートポンプユニット１１７の冷媒サイクルは、冷媒として二酸化炭素を使用しており、水冷媒熱交換器１０９、圧縮機１１４、蒸発器１１５、膨張弁１１６を冷媒配管により順次環状に接続して構成されている。そして、圧縮機１１４で冷媒が圧縮され、圧縮機１１４から吐出された冷媒が水冷媒熱交換器１０９で放熱し、膨張弁１１６で減圧されたあと、蒸発器１１５で空気から熱を吸収し、ガス状態で再び圧縮機１１４に吸入される。
【０００４】
次に浴槽１０８内の水の追い焚きに関する部分について説明する。貯湯タンク１０１の上部と追い焚き用熱交換器１０２（一次側）と追い焚き用循環ポンプ１０４と貯湯タンク１０１の下部を接続する追い焚き一次側回路１０３と、浴槽１０８と浴槽水循環ポンプ１０６と追い焚き用熱交換器１０２（二次側）とを経由し再び浴槽１０８に接続する追い焚き二次側回路１０５を備え、浴槽１０８内の水を追い焚きするときには、貯湯タンク１０１上部の温水を追い焚き用循環ポンプ１０４で追い焚き用熱交換器１０２（一次側）に送り、冷却後、貯湯タンク１０１下部へ戻すとともに、浴槽１０８内の水を浴槽水循環ポンプ１０６で追い焚き用熱交換器１０２（二次側）に送り、加熱後、浴槽１０８に戻すようにしている。
【特許文献１】特開２００５−１４７５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の構成では、貯湯タンクの湯水を沸き上げるための貯湯用の循環ポンプと、追い焚き用循環ポンプの２つの循環ポンプを必要としてしまい、循環ポンプ自体が高価なためコストアップしてしまうことに加えて、複数の循環ポンプがスペースをとってしまうためヒートポンプ給湯機の小型化を妨げてしまうという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、小型で安価な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】
【０００７】
前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、水冷媒熱交換器、減圧手段、蒸発器を順次環状に接続したヒートポンプサイクルを有するヒートポンプユニットと、貯湯タンクとを備え、前記貯湯タンクの上部と下部とを接続する第１の水回路を設け、前記第１の水回路は、浴槽水と熱交換する追い焚き用熱交換器
と、第１の三方弁とを有し、さらに前記貯湯タンクの上部と下部とを接続する第２の水回路を設け、前記第２の水回路は、前記水冷媒熱交換器と、第２の三方弁とを有するとともに、前記第１の三方弁と前記第２の三方弁とを接続し、前記第１の三方弁と前記第２の三方弁との間に循環ポンプを設け、前記第１の三方弁側に循環ポンプの吸込み側を接続したことを特徴とするものである。
【０００８】
これにより、貯湯タンク内の湯水の沸き上げ時に駆動する循環ポンプと、浴槽水を追い焚きするときに貯湯タンク内の湯水を循環する循環ポンプとを共用可能な構成となり、１つの循環ポンプで沸き上げ動作と追い焚き動作とを行うことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、小型で安価なヒートポンプ給湯機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明のヒートポンプ給湯機は、少なくとも圧縮機、水冷媒熱交換器、減圧手段、蒸発器を順次環状に接続したヒートポンプサイクルを有するヒートポンプユニットと、貯湯タンクとを備え、前記貯湯タンクの上部と下部とを接続する第１の水回路を設け、前記第１の水回路は、浴槽水と熱交換する追い焚き用熱交換器と、第１の三方弁とを有し、さらに貯湯タンク１の上部と下部とを接続する第２の水回路を設け、前記第２の水回路は、前記水冷媒熱交換器と、第２の三方弁とを有するとともに、前記第１の三方弁と前記第２の三方弁とを接続し、前記第１の三方弁と前記第２の三方弁との間に循環ポンプを設け、前記第１の三方弁側に循環ポンプの吸込み側を接続したことにより、貯湯タンク内の湯水の沸き上げ時に駆動する循環ポンプと、浴槽水を追い焚きするときに貯湯タンク内の湯水を循環する循環ポンプとを共用可能な構成となり、１つの循環ポンプで沸き上げ動作と追い焚き動作とを行うことができる。
【００１１】
第２の発明のヒートポンプ給湯機は、追い焚き用熱交換器と第１の三方弁とをバイパスするように第１の水回路から分岐して第２の水回路を設けたことにより、第２の水回路を第１の水回路をバイパスするように設けているので、貯湯タンクの上下と第１の水回路とが接続する箇所と、貯湯タンクの上下と第２の水回路とが接続する箇所とを兼用することができるため、簡単な構成で小型で安価なヒートポンプ給湯機を実現することができる。
【００１２】
第３の発明のヒートポンプ給湯機は、特に第１または２の発明において、貯湯タンク内の湯水を沸き上げ開始する初期段階は、追い焚き用熱交換器と循環ポンプとが連通するように第１の三方弁を駆動し、水冷媒熱交換器と前記循環ポンプとが連通するように第２の三方弁を駆動することにより、沸き上げ開始時に貯湯タンクの下部から水冷媒熱交換器に水を供給すると沸き上げ能力が不十分であるため、加熱不十分の湯が貯湯タンクの上部に供給されるため、使用者が設定した温度の湯を供給することができなくなることを防止する。
【００１３】
第４の発明のヒートポンプ給湯機は、特に第１〜３の発明において、貯湯タンクおよび前記貯湯タンクと各構成機器とを接続する給湯接続配管の凍結を防止する凍結予防運転時には、追い焚き用熱交換器と循環ポンプとが連通するように第１の三方弁を駆動し、水冷媒熱交換器と前記循環ポンプとが連通するように第２の三方弁を駆動することにより、貯湯タンク上部の温水を循環することによって、簡単な構成で給湯接続配管の凍結を防止することができる。
【００１４】
第５の発明のヒートポンプ給湯機は、特に第１〜４の発明において、浴槽水の追い焚き時には、追い焚き用熱交換器と循環ポンプとが連通するように第１の三方弁を駆動し、水冷媒熱交換器と前記循環ポンプとが連通するように第２の三方弁を駆動するとともに、前
記水冷媒熱交換器で湯水の加熱を行うことにより、貯湯タンク内の残り湯が少ないときには、貯湯タンク内の湯水を使用せずに浴槽水を追い焚きすることができる。
【００１５】
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。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態におけるヒートポンプ給湯機の構成図である。図１において、実施の形態１におけるヒートポンプ給湯機は、貯湯タンク１内の湯水を加熱するための水冷媒熱交換器９と、減圧手段１６と、空気から熱を吸熱する蒸発器１５と、冷媒を圧縮する圧縮機１４とを冷媒配管で順次環状に接続したヒートポンプサイクルを有したヒートポンプユニット１７を備えている。
【００１７】
また、貯湯タンク１の上部と下部とを接続する第１の水回路５０には、浴槽８内に貯められている湯水を追い焚きするための追い焚き用熱交換器２が配設されており、追い焚き用熱交換器２では、貯湯タンク１の高温水と、浴槽８の湯水とが熱交換して、浴槽８の湯水を所定温度に沸き上げている。追い焚き用熱交換器２には、貯湯タンク１の上部から高温水が供給されており、本実施の形態においては、第１の水回路５０の追い焚き用熱交換器２の下流側に第１の三方弁２０が配設されている。
【００１８】
一方、第１の水回路５０に配設されている追い焚き用熱交換器２および第１の三方弁２０をバイパスするように第２の水回路５１が設けられており、第２の水回路５１上には、水冷媒熱交換器９が配設されると共に、水冷媒熱交換器９では、ヒートポンプサイクルを流れる冷媒と、貯湯タンク１から供給される湯水とで熱交換を行い、水冷媒熱交換器９で熱交換された高温水は貯湯タンク１の上部へ供給される。そして本実施の形態においては、第２の水回路５１上で、かつ、水冷媒熱交換器９の上流側（第２の水回路５１において貯湯タンク１の下部に近い側）には、第２の三方弁１９が配設されている。
【００１９】
そして、第１の三方弁２０と、第２の三方弁１９との間は給湯配管によって接続されるとともに、第１の三方弁２０から第２の三方弁１９の方向に向かって湯水が流れるように、第１の三方弁２０と第２の三方弁１９との間には、循環ポンプ１８が配設されている。本実施の形態においては、第１の三方弁２０は、追い焚き用熱交換器２と循環ポンプ１８が連通する方向と、貯湯タンク１の下部と循環ポンプ１８が連通する方向の２方向を切り替えており、また、第２の三方弁１９は、水冷媒熱交換器９と循環ポンプ１８が連通する方向と、貯湯タンク１の下部と循環ポンプ１８が連通する方向の２方向を切り替えている。
【００２０】
また、貯湯タンク１の下部には、第１の水回路とは別に給水源から水を供給する給水口６１が設けられており、貯湯タンク１の上部に設けられたカラン等に出湯する給湯口６２からの出湯に伴って、給水口６１から水が供給される。
【００２１】
また、貯湯タンク１の上部には、貯湯タンク１の上部の温度を検出できるようにサーミスタ１３が取り付けられており、水冷媒熱交換器９の下流側には、水冷媒熱交換器９の出口の水温を検出するためのサーミスタ１２が取り付けられている。
【００２２】
また、浴槽８内の湯水が循環する浴槽水回路５には、浴槽水循環ポンプ６が設けられており、浴槽８、浴槽水循環ポンプ６、追い焚き用熱交換器２を給湯配管で環状に接続するとともに、浴槽８と追い焚き用熱交換器２を接続する給湯配管には、浴槽８の湯水温度を検出できるようにサーミスタ７が設けられている。
【００２３】
また、本実施の形態では、図１に示すように、配管構成を簡素化するために、貯湯タンク１との接続口は上下に各１箇所とし、第１の水回路の給湯配管部分から分岐させて第２の水回路を設けているが、図２に示すように、第１の水回路および第２の水回路と、貯湯タンク１の上部と下部との接続は、それぞれ個別に接続口を設けてもよい。
【００２４】
なお、ヒートポンプ給湯機として一般的に搭載されている貯湯タンク１の湯と水を所定の温度に混合し出湯する給湯機能や浴槽８へ自動で所定の温度と量の湯を注湯する自動湯張り機能があるが、本実施の形態では本発明に直接関係しないため図示、説明を省略する。また、ヒートポンプユニット１７の冷媒サイクルについては従来例と同じであるため本実施の形態では説明を省略する。
【００２５】
以上のように構成されたヒートポンプ給湯機について、以下その動作、作用を図３〜７を用いて説明する。図３〜７において、湯水、または冷媒の流れがある流路は太線で示しており、流れの方向を矢印で示している。実線の矢印は貯湯タンク１内の湯水の流れを示し、点線の矢印はヒートポンプユニット１７内の冷媒、または浴槽８の湯水の流れを示している。また、三方弁１９、２０の流路がつながっている接続口を黒塗りで表示している。
【００２６】
図３は貯湯タンク１の貯湯運転時の動作を示している。貯湯運転時、循環ポンプ１８の吐出側の第２の三方弁１９は水冷媒熱交換器９側に切り換えられ、循環ポンプ１８の吸込み側の第１の三方弁２０は貯湯タンク１の下部側に切り換えられ、貯湯回路を形成する。この状態で循環ポンプ１８、および、ヒートポンプユニット１７を動作させ、貯湯タンク１の下部の水をヒートポンプユニット１７にて加熱し、貯湯タンク１の上部より貯めていく。循環ポンプ１８はサーミスタ１２によって検出される水冷媒熱交換器出口温度が制御装置（図示せず）によって決められた所定の温度になるよう回転数制御され、貯湯タンク１に所定の温度の湯を貯湯していく。
【００２７】
図４は浴槽８の湯水の追い焚き運転時の動作を示している。追い焚き運転時、循環ポンプ１８の吐出側の第２の三方弁１９は貯湯タンク１の下部側に切り換えられ、循環ポンプ１８の吸込み側の第１の三方弁２０は追い焚き用熱交換器２側に切り換えられ、追い焚き一次側回路を形成する。この状態で循環ポンプ１８を動作させ、貯湯タンク１の上部の湯を追い焚き用熱交換器２（一次側）に送り、貯湯タンク１の下部へと戻す。同時に浴槽水循環ポンプ６を動作させ、浴槽８内の湯水を追い焚き熱交換器２（二次側）に送り、浴槽８へと戻す。追い焚き熱交換器２では貯湯タンク１の高温の湯と浴槽８の低温の湯水が熱交換を行い、貯湯タンク１の湯は冷却され、浴槽８の湯水は加熱される。追い焚き運転はサーミスタ７によって検出される浴槽水温度が制御装置（図示せず）によって決められた所定の温度になるまで、または所定の時間が経過するまで行われる。
【００２８】
図５はヒートポンプユニット１７の加熱能力を利用して浴槽８の湯水の追い焚き運転をする場合の動作を示している。通常は貯湯タンク１の湯を利用して追い焚きを行う方が追い焚き能力も高く、安価な夜間電力で貯湯した湯を利用するため電気代も安くすむ。しかしながら、給湯使用が多く貯湯タンク１の湯が少なくなってしまっているときに追い焚きしたい場合、追い焚きで貯湯タンク１の湯を使い切ってしまうとしばらく給湯が使用できなくなり不便である。さらに、貯湯タンク１の湯を使い切った場合には、貯湯タンク１の湯での追い焚きはできない。また、浴槽８の湯水温度が高く、追い焚き能力が小さくてよい場合には、貯湯タンク１の湯を使用すると追い焚き熱交換器２での温度低下が小さく、貯湯タンク１の下部に高めの温度の湯を送り込んでしまい、後で貯湯運転を行った際にヒートポンプユニット１７の成績係数ＣＯＰを悪化させてしまう。このため、貯湯タンク１の湯を使用せずヒートポンプユニット１７で追い焚きを行った方が安価な場合もある。よって、このような場合にはヒートポンプユニット１７の加熱能力を利用して追い焚き運転
を行うようにする。この際、循環ポンプ１８の吐出側の第２の三方弁１９は水冷媒熱交換器９側に切り換えられ、循環ポンプ１８の吸込み側の第１の三方弁２０は追い焚き用熱交換器２側に切り換えられる。この状態で循環ポンプ１８、および、ヒートポンプユニット１７を動作させ、水冷媒熱交換器９で加熱された湯を追い焚き熱交換器２（一次側）に送り込む。同時に浴槽水循環ポンプ６を動作させ、浴槽８内の湯水を追い焚き熱交換器２（二次側）に送り、浴槽８へと戻す。追い焚き熱交換器２では水冷媒熱交換器９で加熱された高温の湯と浴槽８の低温の湯水が熱交換を行い、浴槽８の湯水は加熱される。追い焚き運転はサーミスタ７によって検出される浴槽水温度が制御装置（図示せず）によって決められた所定の温度になるまで、または所定の時間が経過するまで行われる。
【００２９】
図６は貯湯タンク１の貯湯運転開始時の動作を示している。通常の貯湯運転時は図２の通り貯湯タンク１の下部の水を加熱し貯湯タンク１の上部に送り込むが、貯湯運転開始時はヒートポンプユニット１７の加熱能力が十分ではないため、所定の温度まで加熱できず、そのままでは貯湯タンク１の上部に一定量の低い温度の湯を送り込んでしまい給湯温度が低くなってしまうなどの不具合が生じる。これを防止するため、貯湯運転開始時、循環ポンプ１８の吐出側の第２の三方弁１９は水冷媒熱交換器９側に切り換えられ、循環ポンプ１８の吸込み側の第１の三方弁２０は追い焚き用熱交換器２側に切り換えられる。この状態で循環ポンプ１８、および、ヒートポンプユニット１７を動作させ、サーミスタ１２によって検出される水冷媒熱交換器出口温度が制御装置（図示せず）によって決められた所定の温度になってから、通常の貯湯運転に移行するようにしている。
【００３０】
図７は貯湯タンク１とヒートポンプユニット１７を接続する接続配管の凍結を防止する凍結予防運転時の動作を示している。接続配管の凍結を防止するには配管内の水を通水する必要があるため、凍結予防運転時、循環ポンプ１８の吐出側の第２の三方弁１９は水冷媒熱交換器９側に切り換えられ、循環ポンプ１８の吸込み側の第１の三方弁２０は追い焚き用熱交換器２側に切り換えられる。この状態で循環ポンプ１８を動作させ、接続配管内の水を循環することで凍結を防止する。さらに外気温度が低い場合には、一時的にヒートポンプユニット１７を動作させ、配管内の水を加熱し温度を上げ凍結を防止する。
【００３１】
以上のように、本実施の形態１においては、三方弁１９、２０を用いて流路を切り換えることで、貯湯タンク１の湯水を循環する１つの循環ポンプ１８にて貯湯運転、追い焚き運転、凍結予防運転ができ、小型で安価な浴槽水追い焚き機能付きヒートポンプ給湯機を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上のように、本発明は、浴槽水の追い焚き機能を備えた多機能なヒートポンプ給湯機に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】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】同形態におけるヒートポンプ給湯機の構成図
【図３】同形態におけるヒートポンプ給湯機の構成図
【図４】同形態におけるヒートポンプ給湯機の構成図
【図５】同形態におけるヒートポンプ給湯機の構成図
【図６】同形態におけるヒートポンプ給湯機の構成図
【図７】同形態におけるヒートポンプ給湯機の構成図
【図８】従来のヒートポンプ給湯機の構成図
【符号の説明】
【００３４】
１  貯湯タンク
２  追い焚き用熱交換器
５  浴槽水回路
６  浴槽水循環ポンプ
７  サーミスタ（浴槽水温度検出手段）
８  浴槽
９  水冷媒熱交換器
１２  サーミスタ（水冷媒熱交換器出口温度検出手段）
１３  サーミスタ（貯湯タンク上部温度検出手段）
１７  ヒートポンプユニット
１８  循環ポンプ
１９  第２の三方弁
２０  第１の三方弁
【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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【図７】
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【図８】
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