(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯槽と、この貯湯槽の下部から上部に貯湯槽内の湯水を循環させる沸上用循環路と、この沸上用循環路に設けられる沸上用熱交換器を通じて沸上用循環路を流通する湯水を沸き上げるヒートポンプユニットと、前記沸上用循環路に並列的に設けられ放熱用熱交換器を有する放熱用循環路と、この放熱用熱交換器の放熱により加熱されるシスターンと、このシスターンの熱と熱交換される温水循環路と、この温水循環路に接続される温水熱利用機器とを備えたヒートポンプ給湯器において、前記沸上用循環路の出口側と前記放熱用循環路の戻り側との接続部分に流量調節弁を設けたことを特徴とするヒートポンプ給湯器。
【請求項２】
前記放熱用循環路の戻り側と前記貯湯槽下部との間に開閉弁を有するバイパス路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器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプユニットで集熱した熱で貯湯槽の水を沸上げ給湯に利用したり、ヒートポンプユニットで集熱した熱を放熱用熱交換器から放熱して温水熱利用機器に利用できるようにしたヒートポンプ給湯器に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、ヒートポンプ給湯器においては、湯を貯湯する貯湯槽を備え、この貯湯槽の下部から上部に貯湯槽内の湯水を循環させる沸上用循環路を設け、この沸上用循環路にヒートポンプユニットの沸上用熱交換器を配設している。そして、このヒートポンプユニットの作動により沸上用熱交換器が加熱され、この沸上用熱交換器にて熱交換されて所定の沸上温度に沸上げられた沸上用循環路の湯が貯湯槽の上部に送り込まれ、貯湯槽の上部側から湯が層状に貯湯される。そして、この層状に貯湯された湯は浴槽や台所に給湯され利用される。一方、ヒートポンプユニットの作動により沸き上げられた湯は、沸上用循環路に並列的に設けられ放熱用熱交換器を有する放熱用循環路に循環され、この放熱用熱交換器の放熱でシスターン内の湯水を加熱し、この加熱されたシスターン内の湯水に温水循環路内の湯水を循環熱交換させて、たとえば、床暖房機、パネルヒータなどの温水熱利用機器に利用されるヒートポンプ給湯器が提案された。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、シスターン内の湯水に温水循環路内の湯水を循環熱交換させて床暖房機、パネルヒータなどの温水熱利用機器に利用された後の戻り側の湯水が充分に冷めない状態でヒートポンプユニットに入力されると、ヒートポンプユニットの運転は圧縮機が過負荷状態となり運転を停止させたり、また、そのまま運転させると成績係数（ＣＯＰ）の低下になるなどの問題がある。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ヒートポンプユニットにより加熱され、床暖房機、パネルヒータなどの温水熱利用機器に利用された後の戻り側の湯水に、貯湯槽内下部の水を混合して低温化し、この低温化された湯水をヒートポンプユニットに入力させることにより、ヒートポンプユニットの運転効率良くして、ヒートポンプユニットの成績係数を向上させること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。
【０００５】
【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器は、貯湯槽と、この貯湯槽の下部から上部に貯湯槽内の湯水を循環させる沸上用循環路と、この沸上用循環路に設けられる沸上用熱交換器を通じて沸上用循環路を流通する湯水を沸き上げるヒートポンプユニットと、前記沸上用循環路に並列的に設けられ放熱用熱交換器を有する放熱用循環路と、この放熱用熱交換器の放熱により加熱されるシスターンと、このシスターンの熱と熱交換される温水循環路と、この温水循環路に接続される温水熱利用機器とを備えたヒートポンプ給湯器において、前記沸上用循環路の出口側と前記放熱用循環路の戻り側との接続部分に流量調節弁を設けたものである。
【０００６】
そして、この構成により、ヒートポンプユニットの運転により沸上用熱交換器を通じて沸上用循環路を流通する湯水を沸き上げて貯湯槽内の湯水が沸上げられる。一方、ヒートポンプユニットの運転により放熱用循環路内の湯水が加熱され、放熱用熱交換器で放熱され、床暖房機、パネルヒータなどの温水熱利用機器に利用される。そして、温水熱利用機器に利用された後の戻り側の湯水に、貯湯槽内下部の水を流量調節弁で混合して低温化し、この低温化された湯水をヒートポンプユニットに入力させることにより、ヒートポンプユニットの運転効率良くして、ヒートポンプユニットの成績係数を向上させ、浴槽内の湯水の沸上げと、温水熱利用機器の利用が効率良く行なえる。
【０００７】
請求項２記載のヒートポンプ給湯器は、請求項１記載のヒートポンプ給湯器において、放熱用循環路の戻り側と貯湯槽下部との間に開閉弁を有するバイパス路を設けたものである。
【０００８】
そして、この構成により、温水熱利用機器のみの利用時に、バイパス路側の開閉弁を開放して温水熱利用機器に利用された後の戻り側の湯水を貯湯槽の下部に戻すとともに、貯湯槽下部の低温水をヒートポンプユニットに入力循環させることにより、ヒートポンプユニットの運転効率良くして、ヒートポンプユニットの成績係数を向上させることができ、温水熱利用機器の利用が効率良く行なえる。
【０００９】
【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。
【００１０】
【実施例】
図１に示すように、ヒートポンプ給湯器１は、貯湯ユニット２と、ヒートポンプユニット３と、温水熱熱交換ユニット４とを備えている。
【００１１】
貯湯ユニット２は、貯湯槽５を備え、この貯湯槽５は、先止押上式の給湯方式を採用しており、貯湯槽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風呂場などの給湯先に給湯する給湯管８が接続されている。
【００１２】
貯湯槽５には、貯湯槽５の下部から出て貯湯槽５の上部に戻る沸上用循環路９が接続されている。この沸上用循環路９の中間部は貯湯ユニット２から出てヒートポンプユニット３内に配置され、このヒートポンプユニット３内において貯湯槽５の下部の湯水を沸上用循環路９内に強制的に引き込んで貯湯槽５の上部に循環させる沸上用循環ポンプ１０が配設されている。
【００１３】
貯湯槽５の側面下部には、貯湯槽５の下部側に一定量の水領域を残して沸上げる貯湯槽５の湯水温度を検知する湯温センサ１１が配設されている。また、１２は補助ヒータで、この補助ヒータ１２はヒートポンプユニット３で沸上げができない場合に通電して貯湯槽５内の湯水の沸上げを行う時に使用される。
【００１４】
ヒートポンプユニット３は、冷媒が充填された冷媒回路１３を有し、この冷媒回路１３には、圧縮機１４、凝縮器として機能する沸上用熱交換器１５、膨張弁１６および蒸発器１７が順に接続されている。また、沸上用熱交換器１５には沸上用循環路９の中間部が挿通され、この沸上用循環路９内を流通する湯水と沸上用熱交換器１５内の冷媒との間で熱交換して湯水を所定の沸上温度に沸き上げる。また、蒸発器１７には、外気を蒸発器１７に送る送風ファン１８および、この送風ファン１８を回転させる送風モータ１９を備えている。
【００１５】
温水熱熱交換ユニット４は、沸上用循環路９に並列的に接続される放熱用熱交換器２０、熱交循環ポンプ２１および、熱交温度センサ２２を備えた放熱用循環路２３と、放熱用熱交換器２０を内蔵し、この放熱用熱交換器２０の放熱により熱交換して加熱される上方を大気に開放したシスターン２４、温水循環ポンプ２５、放熱用循環路２３内の温水温度を検知する温水温度検知センサ２６および、フロースイッチ２７を備えた温水循環路２８と、シスターン２４に電磁弁２９を通じて水道水を給水する給水路３０とから構成されている。そして、温水循環路２８に床暖房機、パネルヒータなどの温水熱利用機器３１が接続される。
【００１６】
３２は流量調節弁で、この流量調節弁３２は、沸上用循環路９の出口側と放熱用循環路２３の戻り側との接続部分に設けられ、放熱用循環路２３の戻り側の配管よりヒートポンプユニット３の沸上用熱交換器１５に入力される湯水に、貯湯槽５下部の低温水を所定量混合して低温化させるものである。
【００１７】
３３はバイパス路で、このバイパス路３３は、放熱用循環路２３の戻り側と貯湯槽５下部との間に開閉弁３４を介して接続され、温水循環路２８に床暖房機、パネルヒータなどの温水熱利用機器３１の利用時に、開閉弁３４を開放して貯湯槽５下部の水をヒートポンプユニット３の沸上用熱交換器１５に入力循環させるものであ。
【００１８】
３５はリモコンを示し、このリモコン３５は、台所などの壁面に配設されて貯湯ユニット２、ヒートポンプユニット３および、温水熱熱交換ユニット４を動作するもので、これら各ユニットを始動させたり切変えるスイッチ類、これらの運転状態を表示する表示手段などを有している。
【００１９】
３６は運転制御手段としての制御装置で、この制御装置３６は、リモコン３５の操作で流量調節弁３２を切換えて、ヒートポンプユニット３に貯湯ユニット２を接続して貯湯槽５の湯水の沸上げを制御したり、ヒートポンプユニット３に、貯湯ユニット２と温水熱熱交換ユニット４の両方を接続して貯湯槽５の湯水を沸上げながら、温水熱熱交換ユニット４を運転して温水熱利用機器を運転したり、ヒートポンプユニット３に、温水熱熱交換ユニット４を接続して温水熱熱交換ユニット４のみを運転する制御を行なうようになっている。
【００２０】
また、制御装置３６は、貯湯槽５の湯水の沸上げ時に、湯温センサ１１が沸上げを検知して湯温信号を入力し、沸上げを完了させたり、温水熱熱交換ユニット４を運転させて温水熱利用機器を運転する時に、熱交温度センサ２２が放熱用循環路２３の湯水の温度低下を検知して湯温信号を入力し、熱交循環ポンプ２１を駆動させたり、温水温度検知センサ２６が温水循環路２８の温水温度の低下を検知して温水温度信号を入力し、温水循環ポンプ２５を駆動させるなどの制御を行なうようになっている。
【００２１】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００２２】
先ず、図１により貯湯槽５内の水を沸上げる作用について説明する。
【００２３】
給水管７から貯湯槽５内に水道水が貯留される。そして、リモコン３５の操作により制御装置３６が制御され、ヒートポンプユニット３の圧縮機１４を駆動する。これにより矢印で示すように、冷媒は、冷媒回路１３の圧縮機１、凝縮器１５、膨張弁１６、蒸発器１７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１４に送られ、圧縮機１４で圧縮されて出た高温高圧の冷媒ガスは、沸上用熱交換器１５で沸上用循環路９内の水と熱交換される。
【００２４】
一方、流量調節弁３２が沸上用循環路９側に切換えられるとともに、循環ポンプ１０が駆動され、矢印で示すように貯湯槽５下部の水が沸上用循環路９側を通じて沸上用熱交換器１５で沸上用循環路９内の水が熱交換され矢印で示すよう湯水となって貯湯槽１上部に入り、これを繰返して貯湯槽５の上部から設定温度の約６０℃〜９０℃の湯水が順次積層され貯湯槽５の水が沸き上げられる。そして、湯温センサ１１が、沸上げ時の湯水温度を検知する湯温センサ１１の位置で沸上げを検知したら沸上げが完了する。したがって、貯湯槽５の下部に一定量の水領域が形成される。
【００２５】
なお、この貯湯槽５内の水の沸上げ時には流量調節弁３２が沸上用循環路９側に切換っているため、放熱用循環路２３側に湯水は流れない。そして、このように、貯湯槽５内に積層された湯水は、給湯管８を通じて例えば台所や浴槽に送られ給湯に供される。
【００２６】
次に、ヒートポンプユニット３を運転し、貯湯槽５内の湯水を沸上げながら、床暖房機、パネルヒータなどの温水熱利用機器３１を利用する作用について図２により説明する。
【００２７】
リモコン３５の操作により制御装置３６が制御され、電磁弁２９を開放して給水路３０から水道水をシスターン２４内に所定量給水する。また、制御装置３６が流量調節弁３２を動作させて、貯湯槽１下部領域から出る水量と放熱用循環路２３の戻り側の湯量が適度の混合比で混合され所定の湯温になって流量調節弁３２に入るように流量調節弁３２の開放角度が調節される。そして、制御装置３６によりヒートポンプユニット３、貯湯ユニット２および、温水熱熱交換ユニット４が夫々運転制御される。
【００２８】
すなわち、ヒートポンプユニット３が貯湯槽５内の水の沸上げ時に説明したと同様な作用により冷媒回路１３を動作させる。そして、沸上用循環ポンプ１０が駆動され貯湯槽５下部より出た水は沸上用熱交換器１５で熱交換され、この熱交換されて約６０℃〜９０℃に沸上げられた湯水は沸上用循環路９を上昇し、沸上用循環路９の上部で分岐し、一部は貯湯槽５の上部より積層貯湯される。
【００２９】
一方、沸上用循環路９から分岐された湯水は、放熱用循環路２３内に流れ放熱用熱交換器２０から放熱される熱により熱交換されてシスターン２４内の水が約約６０℃の湯温に加熱される。そして、この放熱用熱交換器２０からの放熱により加熱されたシスターン２４内の湯水と熱交換された温水循環路２８内の湯水により床暖房機やパネルヒータなど温水熱利用機器３１から放熱して室内の暖房に供される。そして、この温水熱利用機器３１からの放熱により温水循環路２８内の温水温度の低下を温水温度検知センサ２６が検知したら、温水循環ポンプ２５が駆動されシスターン２４内に冷めた温水が送くられる。これにより、冷めた温水は温水循環路２８内の温水は再びシスターン２４内で加熱されて温水熱利用機器３１から放熱される。
【００３０】
一方、温水熱利用機器３１の利用に供され約５０℃に冷めた放熱用循環路２３内の戻り側の湯水は、放熱用循環路２３内の戻り側の湯水温度の低下を熱交温度センサ２２が検知したら熱交循環ポンプ２１を駆動し、湯量調節弁３２を通じ、貯湯槽５の下部に貯留されている冷水と混合されてヒートポンプユニット３の沸上用熱交換器１５に入り沸上用熱交換器１５で再加熱して沸上循環路９から放熱用循環路２３を通じて放熱用熱交換器２０からシスターン２４内の温水が再加熱される。
【００３１】
この場合、放熱用循環路２３内の戻り側から沸上用熱交換器１５に戻される湯水温度は約５０℃程度であり、そのままヒートポンプユニット３の沸上用熱交換器１５に入れると、ヒートポンプユニット３の運転は圧縮機１４が過負荷状態となり運転を停止させたり、またヒートポンプユニット３の成績係数（ＣＯＰ）が悪くなる。しかし、ヒートポンプユニット３の沸上用熱交換器１５に入る湯水を貯湯槽５の下部に貯留されている、例えば約１０℃の冷水と混合して約３０℃の湯水温度にして入るようにしたため、ヒートポンプユニット３の圧縮機１４の運転は成績係数（ＣＯＰ）を大きくして運転効率を向上させることができる。なお、ヒートポンプユニット３の沸上用熱交換器１５に入る湯水温度は低ければ低いほど、ヒートポンプユニット３の成績係数（ＣＯＰ）が向上する。
【００３２】
次に、ヒートポンプユニット３を運転し、床暖房機、パネルヒータなどの温水熱利用機器３１のみを運転して利用する作用について図３により説明する。
【００３３】
リモコン３５の操作により制御装置３６が制御され、流量調節弁３２を動作させて、貯湯槽５下部とヒートポンプユニット３の沸上用熱交換器１５のみが流通するように切換える。また、制御装置３６がバイパス路３３の電磁弁３４を開放する。そして、制御装置３６によりヒートポンプユニット３および、温水熱熱交換ユニット４が夫々運転制御される。
【００３４】
すなわち、ヒートポンプユニット３が貯湯槽５内の水の沸上げ時に説明したと同様な作用により冷媒回路１３を動作させる。そして、沸上用循環ポンプ１０が駆動され貯湯槽５下部より出た水は沸上用熱交換器１５で熱交換され、この熱交換されて約６０℃〜９０℃に沸上げられた湯水は沸上用循環路９を上昇し、放熱用循環路２３に入り放熱用循環路２３内に流れ放熱用熱交換器２０から放熱される熱により熱交換されてシスターン２４内の水が約６０℃の湯温に加熱される。そして、この放熱用熱交換器２０からの放熱により加熱されたシスターン２４内の湯水と熱交換された温水循環路２８内の湯水により床暖房機やパネルヒータなど温水熱利用機器３１から放熱して室内の暖房に供される。そして、この温水熱利用機器３１からの放熱により温水循環路２８内の温水温度の低下を温水温度検知センサ２６が検知したら、温水循環ポンプ２５が駆動されシスターン２４内に冷めた温水が送くられる。これにより、温水循環路２８内の冷めた温水は再びシスターン２４内で加熱されて温水熱利用機器３１から放熱される。
【００３５】
一方、温水熱利用機器３１の利用に供され約５０℃に冷めた放熱用循環路２３内の戻り側の湯水は、放熱用循環路２３内の戻り側の湯水温度の低下を熱交温度センサ２２が検知したら熱交循環ポンプ２１を駆動し、開放された電磁弁３４を通じてバイパス路３３から貯湯槽５下部に戻される。そして、湯量調節弁３２を通じ、貯湯槽５の下部に貯留されている冷水をヒートポンプユニット３の沸上用熱交換器１５に入れ、沸上用熱交換器１５で再加熱して沸上循環路９から放熱用循環路２３を通じて放熱用熱交換器２０からシスターン２４内の温水が再加熱される。
【００３６】
この場合、ヒートポンプユニット３の沸上用熱交換器１５に入る湯水は貯湯槽５の下部に貯留されている、例えば約１０℃の冷水がヒートポンプユニット３の沸上用熱交換器１５に入るため、ヒートポンプユニット３の圧縮機１４の運転は成績係数（ＣＯＰ）を大きくして運転効率を向上させることができる。
【発明の効果】
請求項１記載のヒートポンプ給湯器によれば、ヒートポンプユニットの運転により放熱用熱交換器が加熱され、貯湯槽の湯水の沸上および、床暖房機、パネルヒータなどの温水熱利用機器に利用される。また、温水熱利用機器に利用された後の戻り側の湯水に、貯湯槽内下部の水を流量調節弁で混合して低温化し、この低温化された湯水をヒートポンプユニットに入力させることにより、ヒートポンプユニットの運転効率良くして、ヒートポンプユニットの成績係数を向上させ、浴槽内の湯水の沸上げと、温水熱利用機器の利用が効率良く行なえる。
【００３７】
請求項２記載のヒートポンプ給湯器によれば、温水熱利用機器のみの利用時に、バイパス路側の開閉弁を開放して温水熱利用機器に利用された後の戻り側の湯水を浴槽の下部に戻すとともに、貯湯槽下部の低温水をヒートポンプユニットに入力循環させることにより、ヒートポンプユニットの運転効率良くして、ヒートポンプユニットの成績係数を向上させることができ、温水熱利用機器の利用が効率良く行なえる。
【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器の構成及び、貯湯槽内の水の沸上げ状態を説明する説明図である。
【図２】同上、ヒートポンプ給湯器を貯湯槽内の水の沸上げと、温水熱利用機器を同時に利用している状態を説明する説明図である。
【図３】同上、ヒートポンプ給湯器を温水熱利用機器のみに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    ヒートポンプ給湯器
２    貯湯ユニット
３    ヒートポンプユニット
４    温水熱熱交換ユニット
５    貯湯槽
８    給湯管
９    沸上用循環路
１０    沸上用循環ポンプ
１１    湯温センサ
１３    冷媒回路
２０    放熱用熱交換器
２１    熱交循環ポンプ
２２    熱交温度センサ
２３    放熱用循環路
２４    シスターン
２５    温水循環ポンプ
２６    温水温度検知センサ
２８    温水循環路
３１    温水熱利用機器
３２    流量調節弁
３３    バイパス路
３４    開閉弁
【図１】
0003842170.tif 000002
【図２】
0003842170.tif 000003
【図３】
0003842170.tif 000004