【書類名】 明細書
【発明の名称】 冷温水供給装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】 圧縮機と、前記圧縮機により供給される冷媒が流れる冷媒流路と、この冷媒流路が接続されると共に、水流路を有し前記水流路の入口に給水管、出口に冷温水供給管が接続され前記冷媒路の冷媒と前記水流路を流れる水との間で熱交換を行う水・冷媒熱交換器と、減圧器と、空気・冷媒熱交換器とを有するヒートポンプユニットと、前記給水管に水の入口が接続された熱交換部と、前記熱交換部の出口に接続した出湯管と、燃焼部を備えた燃焼ユニットとを有し、前記冷温水供給管と前記出湯管を接続または分離可能な混合手段を設けた冷温水供給装置。
【請求項２】 圧縮機と、前記圧縮機により供給される冷媒が流れる冷媒流路と、この冷媒流路が接続されると共に、水流路を有し前記水流路の入口に給水管、出口に冷温水供給管が接続され前記冷媒路の冷媒と前記水流路と流れる水との間で熱交換を行う水・冷媒熱交換器と、減圧器と、空気・冷媒熱交換器とを有するヒートポンプユニットと、前記給水管に水の入口が接続された熱交換部と、前記熱交換部の出口に接続した出湯管と、燃焼ファンを有した燃焼部と、燃焼後の排気を外部へ導出する排気部を備えた燃焼ユニットとを有し、前記空気・冷媒熱交換器を前記排気部からの排出流れ内に臨ませ、前記冷温水供給管と前記出湯管と連通した冷温水供給装置。
【請求項３】 燃焼ユニットの熱交換部とヒートポンプユニットの空気・冷媒熱交換器を共用化した請求項２記載の冷温水供給装置。
【請求項４】 圧縮機の吐出側に設けた冷媒サイクルを切換える四方弁を有するヒートポンプユニットと燃焼ユニットの運転制御を行う給湯制御部を設け、前記給湯制御部を端末で動作するリモコンに、四方弁を切換えて給湯運転と冷水運転とを切換える選択ボタンを設けた請求項１〜３のいずれか１項記載の冷温水供給装置。
【請求項５】 給湯制御部は、ヒートポンプユニットの給湯開始時には燃焼ユニットを優先して運転し、前記燃焼ユニットを流れる水量値から次の運転選択を行う請求項４記載の冷温水供給装置。
【請求項６】 給湯制御部は、ヒートポンプユニットの給湯開始時は燃焼ユニットを優先して運転し、空気・冷媒熱交換器出口の冷媒流路の温度条件で前記燃焼ユニットの加熱能力を可変する請求項２または３記載の冷温水供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明に属する技術分野】
本発明は温水と冷水を供給できる省エネタイプの冷温水供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の給湯装置は、一つの例としては図７に示すように燃焼部１と熱交換器部２と排気部３が順次密接され、燃焼部１には燃料供給部４と空気供給部５が接続され、熱交換器部２には、入口を水供給部６を介した入水管７と出口を出湯管８で接続した燃焼型給湯機９がある。またもう一つの例としては図８に示すように圧縮機１０、凝縮器１１、減圧器１２、蒸発器１３が順次閉回路に接続された冷媒回路１４と、貯湯タンク１５、循環ポンプ１６、凝縮器１１、ヒータ１７が接続された水回路１８から構成されるヒートポンプ給湯機１９がある。
【０００３】
上記構成の燃焼型給湯機９は燃焼部１で発生させた高温の熱を、熱交換器部２で入水管７から供給される水と熱交換し、出湯管８より湯として端末の複数の給湯栓２０に供給するものである。一方、ヒートポンプ給湯機１９のものは、圧縮機１０より吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒は凝縮器１１に流入し、ここで循環ポンプ１６から送られてきた水を凝縮熱で加熱し貯湯タンク１５に貯えるもので、外気温度が低い場合はヒータ１７を兼用して高温の沸き上げを行っていた。
【０００４】
また、凝縮器１１で凝縮液化した冷媒は減圧器１２で減圧され蒸発器１３に流入し、ファン２１で集められた大気熱を吸熱して蒸発ガス化し再び圧縮機１０に戻るサイクルで運転されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の燃焼型給湯機９は大流量出湯能力と即湯性及びコンパクト性という点では優れているが、エネルギー効率が悪くまた調理等で必要な水道水以下の冷水用途にはまったく対応できない。一方、ヒートポンプ給湯機１９は、逆にエネルギー効率という点では優れており、また冷水供給も可能であるが、電気温水器と同様、風呂給湯やシャワー給湯に対応するため図８に示すように沸き上げた湯をいったん貯湯する３００リットルから４６０リットル程度の大きな貯湯タンク１５が必要で、そのため設置スペースが大きくなり、設置できる場所が限定される。また湯切れ防止のために高出力のヒータ１７を有しており、１００Ｖ電源が使用できず特別に２００Ｖの電源工事が必要となる。さらに外気温度が低い冬季等は大気からの吸熱効率が低下し、ヒートポンプ給湯機の特長である効率面での効果を十分に引き出せないという課題を有していた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、圧縮機と、前記圧縮機により供給される冷媒が流れる冷媒流路と、この冷媒流路が接続されると共に、水流路を有し前記水流路の入口に給水管、出口に冷温水供給管が接続され前記冷媒路の冷媒と前記水流路を流れる水との間で熱交換を行う水・冷媒熱交換器と、減圧器と、空気・冷媒熱交換器とを有するヒートポンプユニットと、前記給水管に水の入口が接続された熱交換部と、前記熱交換部の出口に接続した出湯管と、燃焼部を備えた燃焼ユニットとを有し、前記冷温水供給管と前記出湯管を接続または分離可能な混合手段を設けた冷温水供給装置としたものである。
【０００７】
上記発明によれば、燃焼ユニットの燃焼時は風呂給湯やシャワー給湯等の大流量を必要とする給湯用途の場合、燃焼ユニットによる給湯を中心に行うことができるため貯湯タンクやヒータは不要で、またヒートポンプユニットによる給湯も同時に利用できるため３０％程度は燃焼ユニット側からの給湯量が抑えられる。
【０００８】
一方、使用頻度の高い台所、洗面等の小流量用途時の場合はヒートポンプユニットによる給湯で主に対応できるため、上記大流量時の省エネ分を加えて全給湯エネルギーからみると大きな省エネ効果を得ることができる。また混合手段で出湯管と冷温水供給管を分離すれば風呂と台所で異なる温度用途の要求に対しても同時に供給でき、特に水道水より低温度の冷水が得られるため台所での調理や洗顔等新しい用途が期待できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は、圧縮機と、前記圧縮機により供給される冷媒が流れる冷媒流路と、この冷媒流路が接続されると共に、水流路を有し前記水流路の入口に給水管、出口に冷温水供給管が接続され前記冷媒路の冷媒と前記水流路を流れる水との間で熱交換を行う水・冷媒熱交換器と、減圧器と、空気・冷媒熱交換器とを有するヒートポンプユニットと、前記給水管に水の入口が接続された熱交換部と、前記熱交換部の出口に接続した出湯管と、燃焼部を備えた燃焼ユニットとを有し、前記冷温水供給管と前記出湯管を接続または分離可能な混合手段を設けた冷温水供給装置としたものである。
【００１０】
そして、給湯用途に応じて使用するお湯の温度や流量が異なるが、特に今まで得られなかった水道水より低温度の冷水が供給可能となるため、台所での調理時に氷を使っていた作業が冷水に置きかえられたり、その他洗顔や入浴時での各種効果も期待できる。また風呂やシャワー等、大流量の高温のお湯を必要とする場合は、燃焼ユニット運転だけで従来通りの性能が得られるが、同時にヒートポンプユニットによる給湯運転で全給湯量の３０％程度を補うことができる。
【００１１】
一方、用途として使用頻度が高い台所、洗濯、手洗い、洗顔等の５リットル以下の小流量を使用する場合は、ヒートポンプユニットだけの単独運転で満足するお湯を供給することができる。従って、給湯エネルギーを例えばすべての給湯モードを燃焼ユニット単独で使用した場合と比較すると、ヒートポンプユニットのエネルギー効率が高い分、省エネ効果の向上を図ることができる。また貯湯タンクやヒータを必要としないため貯湯タンクがない分コンパクト化が図れ、設置が簡単となり工事性も大幅に向上することができる。さらに最大二つの供給流路が得られるため温度レベルが異なる給湯が端末へ供給できる。
【００１２】
また、圧縮機と、前記圧縮機により供給される冷媒が流れる冷媒流路と、この冷媒流路が接続されると共に、水流路を有し前記水流路の入口に給水管、出口に冷温水供給管が接続され前記冷媒路の冷媒と前記水流路と流れる水との間で熱交換を行う水・冷媒熱交換器と、減圧器と、空気・冷媒熱交換器とを有するヒートポンプユニットと、前記給水管に水の入口が接続された熱交換部と、前記熱交換部の出口に接続した出湯管と、燃焼ファンを有した燃焼部と、燃焼後の排気を外部へ導出する排気部を備えた燃焼ユニットとを有し、前記空気・冷媒熱交換器を前記排気部からの排出流れ内に臨ませ、前記冷温水供給管と前記出湯管と連通したものである。
【００１３】
そして、空気・冷媒熱交換器を排気部流れに臨ませることによって、燃焼ユニットから排出される高温の廃熱を吸熱できるために大気熱以上の高温環境で常にヒートポンプユニットの運転が可能となり、季節に関係なく年間安定してヒートポンプユニットによる給湯運転を行うことができる。また空気・冷媒熱交換器へ空気を送る送風機が燃焼ファンで共用化できるため装置自体がコンパクト化される。
【００１４】
また燃焼ユニットの熱交換部とヒートポンプユニットの空気・冷媒熱交換器を共用化したものである。
【００１５】
そして、燃焼ユニットの熱交換部とヒートポンプユニットの空気・冷媒熱交換器を共用化したため、空気・冷媒熱交換器をさらに高温雰囲気中に設けることとなり、空気・冷媒熱交換器をよりコンパクト化でき、一方、逆に空気・冷媒熱交換器の大きさを変えない場合はヒートポンプユニットの能力を大きくすることができる。また、冷媒配管以外の空気・冷媒熱交換器を構成するフィン等の部品が不要となり、例えば燃焼ユニットとヒートポンプユニットを一つのケース内収納するようなことも可能となり、より装置のコンパクト化を実現できる。さらに廃熱の有効利用による高効率化に加えて、燃焼ユニット側からみると、高温の排気ガスが空気・冷媒熱交換器で吸熱されるため、低温化されて放出され安全面での向上が図れる。
【００１６】
また、圧縮機の吐出側に設けた冷媒サイクルを切換える四方弁を有するヒートポンプユニットと燃焼ユニットの運転制御を行う給湯制御部を設け、前記給湯制御部を端末で動作するリモコンに、四方弁を切換えて給湯運転と冷水運転とを切換える選択ボタンを設けたものである。
【００１７】
そして、給湯運転と冷水運転はヒートポンプユニットの運転サイクルが逆になるため、使用者がリモコンにより温度設定と同様にその場で利用時に選択してもらうことで制御が簡単で済み、各ユニット間で間違いのない動作を行うことができる。
【００１８】
また、給湯制御部は、ヒートポンプユニット給湯運転時の給湯開始時は燃焼ユニットを優先して運転し、運転中のユニットを流れる水量値から次の運転選択を行うようにしたものである。
【００１９】
そして、給湯用途が給湯開始時に何が要求されるか分からないため、給湯開始時には大流量出湯に対応できる燃焼ユニットを優先して運転し、運転中の燃焼ユニットを流れる水量値で予め設定した流量設定値と比較して、ユニットを切換えるようにしたものである。従って、大流量時は燃焼ユニットとヒートポンプユニットが同時に運転し、小流量時はヒートポンプユニットが単独運転することとなるため、燃焼ユニット側の能力は広い範囲がいらなくなり、燃焼ユニット自体の制御仕様が簡単で済み、能力切換や異常音の発生対策等それに伴う各種課題も減少して信頼性も向上できる。また水量値の判定から各ユニットを切り換えるだけの制御でよいため給湯制御部が簡単化できる。
【００２０】
また給湯制御部は、ヒートポンプユニット給湯運転時の給湯開始時は燃焼ユニットを優先して運転し、空気・冷媒熱交換器出口の冷媒流路の温度条件で燃焼ユニットの加熱能力を可変するものである。
【００２１】
そして、ヒートポンプユニット側の冷媒回路設計は、通常システムに組込む前に予め使用する圧縮機、凝縮器、蒸発器、減圧器のサイクルが環境条件に対して支障なく動作するように冷媒封入量等の仕様が決められるが、燃焼廃熱環境による空気・冷媒熱交換器の温度最適化を得るよう空気・冷媒熱交換器出口の温度が常に設定値以下にする加熱能力制御を行うため、ヒートポンプユニットの高効率運転が可能になると共に、空気・冷媒熱交換器を直接加熱してもヒートポンプユニットの異常運転が防止できる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００２３】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１における冷温水供給装置の系統図である。冷温水供給装置は大きく二つのユニットから構成されるもので、一つはヒートポンプユニット２２で、圧縮機２３とその吐出側に冷媒サイクルを切換える四方弁２４また圧縮機２３の吸入側と四方弁２４の間に逆止弁２５が設けられ、水・冷媒熱交換器２６、減圧器２７、空気・冷媒熱交換器２８が順次閉回路の冷媒流路２９で接続され、その冷媒流路２９にはサイクルで予め所定の性能が得られるように決められた冷媒量が封入されている。図中実線矢印で示す回路が給湯運転で、破線矢印で示す回路が冷水運転である。空気・冷媒熱交換器２８の前面には大気熱を集熱または空気・冷媒熱交換器２８の熱を放熱する送風機３０が配置され、また水・冷媒熱交換器２６には冷媒の流れと対向する水流路３１が設けられており、入口側に給水管３２、出口側に冷温水供給管３３を有し、給水管３２には水量を検出する流量センサー３４Ａと閉止機能を有しかつ水量を制御する水制御弁３５Ａが設けられ、冷温水供給管３３は給湯温度を検出する給湯サーミスタ３６と、下流側で複数の電磁弁等で構成される混合手段３７に接続される。
【００２４】
一方、もう一つのユニットである燃焼ユニット３８は、燃焼ファン３９を有した燃焼部４０、入口の給水管３２と出口側の出湯管４１を有した熱交換部４２、燃焼後の排気ガスを排出する排気部４３で構成され、出湯管４１は混合手段３７に接続され内部で冷温水供給管３３とで接続または分離が行われる。燃焼ユニット３８の給水管３２にも水量を検出する流量センサー３４Ｂと水制御弁３５Ｂが設けられ、その他入水温を検出する入水サーミスタ４４と、出湯管４１に出湯温度を検出する出湯サーミスタ４５が設けられている。また燃焼部４０には燃料供給をオン、オフする元電磁弁や供給量を比例制御する比例弁等を有したガスブロック４６と燃焼ファン３９が接続されている。
【００２５】
次に動作について説明する。先ず給湯運転時の場合、電源オフ時に給水管３２を閉止している水制御弁３５Ａ、３５Ｂが電源オンと同時に全開開度状態になる。
【００２６】
次に給湯栓４７が開栓されると水道水が給水管３２よりそれぞれのユニットへ供給される。それぞれ個々の動作について説明すると、先ず燃焼ユニット３８による運転はガス給湯機の例で示すと、流量センサー３４Ｂで最低動作流量以上の水量値が検出されると、燃焼ファン３９が始動し、点火状態に入りガスブロック４６の元電磁弁、比例弁が開かれ燃焼部４０で着火し燃焼を開始する。そして熱交換部４２で給水管３２から供給される水を多数のフィンを有したパイプ内に通して熱交換を行い、流量センサー３４Ｂ、入水サーミスタ４４、出湯サーミスタ４５からの検出値によりガスブロック４６や水制御弁３５Ｂ、燃焼ファン３９を最適燃焼状態で設定温度のお湯が得られる給湯制御を行い出湯管４１より給湯配管４８を通して給湯栓４７へ供給する。
【００２７】
一方、ヒートポンプユニット２２による運転は、流量センサー３４Ａで予め設定されている最低動作流量以上の水量値が検出されると、先ず送風機３０が駆動し次に圧縮機２３が起動され、設定温度になるよう給湯サーミスタ３６の検出値と比較して水・冷媒熱交換器２６に流す水量を水制御弁３５Ａで制御し、冷温水供給管３３より給湯配管４８を通して給湯栓４７へ供給する。その際、混合手段３７に設けた二つの電磁弁の開閉状態で、単一給湯配管４８で同一温度の給湯を行うか、平行して異なる温度の給湯を行うかが決定される。単一給湯配管４８の場合は、給湯用途が大流量の場合は両ユニット同時運転が行われ、両ユニットから湯が作られ冷温水供給管３３と出湯管４１を通して単一給湯配管４８を通り給湯栓４７より供給される。また給湯配管４８をもう一つ設けた場合は、燃焼ユニット３８からの給湯とヒートポンプユニット２２からの給湯を独立して供給できるようになるため、例えば風呂と台所で同時に異なる温度の給湯を行うことができる。
【００２８】
一方、小流量用途の場合はヒートポンプユニット２２による給湯量を優先して利用する。次に、冷水運転時の場合は、給湯運転と逆サイクルで冷媒が循環し、水・冷媒熱交換器２６で水流路３１に供給される水道水から吸熱し、空気・冷媒熱交換器２８で送風機３０により放熱される。また冷水は冷温水供給管３３より給湯配管４８を通り給湯栓４７より供給される。
【００２９】
（実施例２）
図２は本発明の実施例２の冷温水供給装置の構成図である。
【００３０】
実施例１と異なる点は、空気・冷媒熱交換器２８を燃焼ユニット３８の排気部４３からの排出流れ内に臨ませ、送風機３０に代り燃焼ファン３９を利用し、供給流路として温水供給管３３と出湯管４１を連通したことである。これにより空気・冷媒熱交換器２８が燃焼ユニット３８から生じる高温の廃熱を得られるため、大気熱以上の効率で熱交換される。空気・冷媒熱交換器２８の出口側に蒸発サーミスタ４９を設けることにより廃熱を吸熱する空気・冷媒熱交換器２８内の冷媒ガスの過熱度を最適化できる。また両ユニットが動作中は燃焼後の高温の排気ガスは空気・冷媒熱交換器２８で吸熱され排気部４３よりユニット外へ放出される。
【００３１】
一方、冷水運転時は燃焼ユニット３８の燃焼は行われず燃焼ファン３９のみ動作し空気・冷媒熱交換器２８の放熱用空気を供給する。
【００３２】
（実施例３）
図３は本発明の実施例３の冷温水供給装置の構成図である。
【００３３】
実施例２と異なる点は、空気・冷媒熱交換器２８と燃焼ユニット３８の熱交換部４２を共用化したところである。熱交換部４２の伝熱面積を増やしたフィンを共用し、その一部の銅管パイプを冷媒流路２９と接続して空気・冷媒熱交換器２８として使用している。
【００３４】
（実施例４）
図４は本発明の実施例４の冷温水供給装置の構成図である。
【００３５】
商用電源からの電力供給と各種センサーの信号を取込みと各種アクチュエータへの操作出力を行い燃焼ユニット３８とヒートポンプユニット２２の運転動作を制御する給湯制御部５０を設け、さらに端末側には冷温水供給装置本体のリモコン５１に四方弁２４を切換えて給湯運転と冷水運転とを切換える選択ボタン５２を設けたものである。
【００３６】
（実施例５）
図５は本発明の実施例５の冷温水供給装置の制御フローチャートである。
給湯制御部５０は、先ず選択ボタン５２で給湯運転が選択された状態の場合、そこで開栓されると給湯開始時は燃焼ユニット３８を優先して運転し、燃焼ユニット３８の流量センサー３４Ｂの水量値を取込んで流量設定値と比較し、設定値以上の大流量であれば引続き燃焼ユニット３８運転を継続し、その後ヒートポンプユニット２２も開始する。また設定値以下の小流量時は水制御弁３５Ｂを閉止し、燃焼ユニット３８運転を停止動作に制御し、ヒートポンプユニット２２運転だけに切替えていくもので、その後も運転中のユニットを流れる水量値から次の運転選択を行うようにしたものである。
【００３７】
（実施例６）
図６は本発明の実施例６の冷温水供給装置の制御フローチャートである。
【００３８】
給湯制御部５０は、選択ボタン５２で給湯運転が選択された状態の場合、燃焼ユニット３８運転に引続きヒートポンプユニット２２運転も開始されるが、運転中空気・冷媒熱交換器２８の出口温度を蒸発サーミスタ４９で検出して、その値が設定上限値以下となるようにガスブロック４６を構成する比例弁等や燃焼ファン３９を制御して燃焼ユニット３８の過熱能力を可変するようにしたものである。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、今まで得られなかった水道水より低温度の冷水が供給可能となるため用途の拡大効果が得られる。また温度が違う湯を同時に給湯できるため利用者の利便性が大きく向上する。さらに、大流量時は燃焼ユニット運転と同時にヒートポンプユニットによる給湯運転で補助し、用途として使用頻度が高い小流量の場合は、ヒートポンプユニットだけの単独給湯で満足できるため、大幅な省エネ効果を得ることができる。また燃焼ユニットの即湯性により貯湯タンクやヒータが不要となり大幅なコンパクト化が図れ、従来設置できなかった住宅でも利用可能となり、２００Ｖ電源工事が必要なヒータ設置も必要としないため、電源工事やタンク設置における工事性も大幅に簡略化することができる。
【００４０】
また、燃焼ユニットの廃熱と送風を利用する位置に空気・冷媒熱交換器を配したため、燃焼ユニットが大気へ放出しているエネルギーを有効に活用し、しかも大気熱以上の高温環境で常にヒートポンプユニットの運転が可能となり、季節に関係なく年間安定した省エネルギー効果を有するヒートポンプ給湯を行うことができる。
【００４１】
一方、燃焼ユニット側からの利点として排気部から吹出される高温の排気ガスが低温化されるために排気部の設置高さが問題なくなり安全面での有利な効果を有する。送風機の共用化でコンパクトなユニットの組合わせが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施例１の冷温水供給装置の構成図
【図２】
本発明の実施例２の冷温水供給装置の構成図
【図３】
本発明の実施例３の冷温水供給装置の構成図
【図４】
本発明の実施例４の冷温水供給装置の構成図
【図５】
本発明の実施例５の冷温水供給装置のフローチャート
【図６】
本発明の実施例６の冷温水供給装置のフローチャート
【図７】
従来の燃焼型給湯機の構成図
【図８】
従来のヒートポンプ給湯機の構成図
【符号の説明】
２２ ヒートポンプユニット
２３ 圧縮機
２４ 四方弁
２６ 水・冷媒熱交換器
２７ 減圧器
２８ 空気・冷媒熱交換器
２９ 冷媒流路
３０ 送風機
３１ 水流路
３２ 給水管
３３ 冷温水供給管
３７ 混合手段
３８ 燃焼ユニット
３９ 燃焼ファン
４０ 燃焼部
４１ 出湯管
４２ 熱交換部
４３ 排気部
４０ 給湯制御部
４５ リモコン
５０ 選択ボタン
[Document name] Statement
[Title of Invention] Cold / hot water supply device
[Claims]
1. CompressorAnd beforeThe refrigerant flow path through which the refrigerant supplied by the compressor flows is connected to this refrigerant flow path, and has a water flow path, and a water supply pipe is connected to the inlet of the water flow path and a cold / hot water supply pipe is connected to the outlet of the water flow path. A water / refrigerant heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant in the path and the water flowing through the water flow path, a decompressor, and an air / refrigerant heat exchanger.Have withA heat pump unit, a heat exchange unit in which a water inlet is connected to the water supply pipe, andSaidHeat exchangeDepartmentCombustion unit equipped with a hot water pipe connected to the outlet ofAnd have, Connect or separate the hot and cold water supply pipe and the hot water outlet pipePossibleA cold / hot water supply device provided with a mixing means.
2. CompressorAnd beforeThe refrigerant flow path through which the refrigerant supplied by the compressor flows is connected to this refrigerant flow path, and has a water flow path, and a water supply pipe is connected to the inlet of the water flow path and a cold / hot water supply pipe is connected to the outlet of the water flow path. A water / refrigerant heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant in the path, the water flow path, and the flowing water, a decompressor, and an air / refrigerant heat exchanger.Have withA heat pump unit, a heat exchange unit in which a water inlet is connected to the water supply pipe, andSaidHeat exchangeDepartmentA combustion unit equipped with a hot water pipe connected to the outlet of the above, a combustion unit having a combustion fan, and an exhaust unit that leads out the exhaust gas after combustion to the outside.And haveA cold / hot water supply device in which the air / refrigerant heat exchanger faces the exhaust flow from the exhaust unit and communicates with the hot / cold water supply pipe and the hot water discharge pipe.
3. The cold / hot water supply device according to claim 2, wherein the heat exchange unit of the combustion unit and the air / refrigerant heat exchanger of the heat pump unit are shared.
4. It has a four-way valve that switches the refrigerant cycle provided on the discharge side of the compressor.Claims 1 to 1 in which a hot water supply control unit for controlling the operation of a heat pump unit and a combustion unit is provided, and a remote controller operating the hot water supply control unit at a terminal is provided with a selection button for switching between a hot water supply operation and a cold water operation by switching a four-way valve. The cold / hot water supply device according to any one of 3.
5. The cold / hot water supply device according to claim 4, wherein the hot water supply control unit operates the combustion unit with priority at the start of hot water supply of the heat pump unit, and selects the next operation from the value of the amount of water flowing through the combustion unit.
6. The hot water supply control unit operates the combustion unit with priority at the start of hot water supply of the heat pump unit, and changes the heating capacity of the combustion unit according to the temperature condition of the refrigerant flow path at the outlet of the air / refrigerant heat exchanger. The cold / hot water supply device according to claim 2 or 3.
Description: TECHNICAL FIELD [Detailed description of the invention]
[0001]
[Technical Fields Belonging to Invention]
The present invention relates to an energy-saving type cold / hot water supply device capable of supplying hot water and cold water.
0002.
[Conventional technology]
Conventionally, in this type of hot water supply device, as shown in FIG. 7, the combustion unit 1, the heat exchanger unit 2, and the exhaust unit 3 are sequentially brought into close contact with each other, and the combustion unit 1 has the fuel supply unit 4 and the air supply unit. 5 is connected, and the heat exchanger unit 2 has a combustion type water heater 9 in which the inlet is connected to the water inlet pipe 7 via the water supply unit 6 and the outlet is connected to the hot water outlet pipe 8. As another example, as shown in FIG. 8, a refrigerant circuit 14 in which a compressor 10, a condenser 11, a decompressor 12, and an evaporator 13 are sequentially connected to a closed circuit, a hot water storage tank 15, a circulation pump 16, and a condenser There is a heat pump water heater 19 composed of a water circuit 18 to which a vessel 11 and a heater 17 are connected.
0003
In the combustion type water heater 9 having the above configuration, the high-temperature heat generated in the combustion unit 1 is exchanged with the water supplied from the water inlet pipe 7 in the heat exchanger unit 2, and a plurality of terminals are used as hot water from the hot water outlet pipe 8. It is supplied to the hot water tap 20. On the other hand, in the heat pump water supply machine 19, the high-temperature and high-pressure superheated gas refrigerant discharged from the compressor 10 flows into the condenser 11, and the water sent from the circulation pump 16 is heated by the heat of condensation in the hot water storage tank. It is stored in 15, and when the outside air temperature is low, the heater 17 is also used to boil the high temperature.
0004
Further, the refrigerant condensed and liquefied by the condenser 11 is decompressed by the decompressor 12 and flows into the evaporator 13, and is operated in a cycle of absorbing the atmospheric heat collected by the fan 21 and converting it into evaporative gas and returning to the compressor 10 again. There is.
0005
[Problems to be Solved by the Invention]
However, although the above-mentioned conventional combustion type water heater 9 is excellent in terms of large flow rate hot water discharge capacity, quick hot water and compactness, it is inferior in energy efficiency and is completely compatible with cold water applications below tap water required for cooking and the like. Can not. On the other hand, the heat pump water heater 19 is superior in terms of energy efficiency and can also supply cold water, but like the electric water heater, it is boiled as shown in FIG. 8 in order to support bath water supply and shower water heater. A large hot water storage tank 15 of about 300 to 460 liters is required to temporarily store the raised hot water, which increases the installation space and limits the places where it can be installed. Further, in order to prevent running out of hot water, a high output heater 17 is provided, and a 100V power supply cannot be used, so a special 200V power supply work is required. Further, in winter when the outside air temperature is low, the endothermic efficiency from the atmosphere is lowered, and there is a problem that the effect on efficiency, which is a feature of the heat pump water heater, cannot be sufficiently brought out.
0006
[Means for solving problems]
In order to solve the above problems, the present invention uses a compressor andThe refrigerant flow path through which the refrigerant supplied by the compressor flows is connected to the refrigerant flow path, and has a water flow path, and a water supply pipe is connected to the inlet of the water flow path and a cold / hot water supply pipe is connected to the outlet of the water flow path. A water / refrigerant heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant in the path and the water flowing through the water flow path, a heat pump unit having a decompressor and an air / refrigerant heat exchanger, and an inlet of water to the water supply pipe. A mixture having a heat exchange unit connected to the hot water exchange unit, a hot water outlet connected to the outlet of the heat exchange unit, and a combustion unit provided with a combustion unit, and the cold / hot water supply pipe and the hot water outlet pipe can be connected or separated. With a cold / hot water supply device equipped with meansIt was done.
0007
According to the above invention, in the case of hot water supply applications such as bath hot water supply and shower hot water supply that require a large flow rate when the combustion unit is burned, hot water supply by the combustion unit can be mainly performed, so that a hot water storage tank or a heater is not required. In addition, since hot water supply by the heat pump unit can be used at the same time, the amount of hot water supply from the combustion unit side can be suppressed by about 30%.
0008
On the other hand, in the case of frequently used kitchens, washbasins, etc. where the flow rate is small, hot water supply by the heat pump unit can be mainly used, so a large energy saving effect can be obtained from the total hot water supply energy by adding the energy saving amount at the time of the above large flow rate. be able to. In addition, if the hot water supply pipe and the cold / hot water supply pipe are separated by the mixing means, it is possible to supply the hot water pipe and the cold / hot water supply pipe at the same time to meet the demands of different temperature applications in the bath and the kitchen. New uses can be expected.
0009
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention includes a compressor andThe refrigerant flow path through which the refrigerant supplied by the compressor flows is connected to the refrigerant flow path, and has a water flow path, and a water supply pipe is connected to the inlet of the water flow path and a cold / hot water supply pipe is connected to the outlet of the water flow path. A water / refrigerant heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant in the path and the water flowing through the water flow path, a heat pump unit having a decompressor and an air / refrigerant heat exchanger, and an inlet of water to the water supply pipe. A mixture having a heat exchange unit connected to the hot water exchange unit, a hot water outlet connected to the outlet of the heat exchange unit, and a combustion unit provided with a combustion unit, and the cold / hot water supply pipe and the hot water outlet pipe can be connected or separated. It is a cold / hot water supply device provided with means...
0010
The temperature and flow rate of hot water used varies depending on the purpose of hot water supply, but since it is possible to supply cold water with a lower temperature than tap water, which has not been available until now, work using ice when cooking in the kitchen Can be replaced with cold water, and various other effects can be expected when washing the face or taking a bath. In addition, when a large flow rate of high-temperature hot water is required, such as in a bath or shower, the same performance as before can be obtained only by operating the combustion unit, but at the same time, about 30% of the total amount of hot water supplied should be supplemented by hot water supply operation by the heat pump unit. Can be done.
0011
On the other hand, when a small flow rate of 5 liters or less is used for frequently used kitchens, washing, hand washing, face washing, etc., it is possible to supply satisfactory hot water by operating the heat pump unit alone. Therefore, as compared with the case where the hot water supply energy is used, for example, in all the hot water supply modes by the combustion unit alone, the energy efficiency of the heat pump unit is high, so that the energy saving effect can be improved. In addition, since it does not require a hot water storage tank or heater, it can be made more compact because there is no hot water storage tank, which makes installation easier and greatly improves workability. Furthermore, since a maximum of two supply channels can be obtained, hot water supplies with different temperature levels can be supplied to the terminal.
0012
Also, a compressorAnd beforeThe refrigerant flow path through which the refrigerant supplied by the compressor flows is connected to this refrigerant flow path, and has a water flow path, and a water supply pipe is connected to the inlet of the water flow path and a cold / hot water supply pipe is connected to the outlet of the water flow path. A water / refrigerant heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant in the path, the water flow path, and the flowing water, a decompressor, and an air / refrigerant heat exchanger.Have withA heat pump unit, a heat exchange unit in which a water inlet is connected to the water supply pipe, andSaidHeat exchangeDepartmentA combustion unit equipped with a hot water pipe connected to the outlet of the above, a combustion unit having a combustion fan, and an exhaust unit that leads out the exhaust gas after combustion to the outside.And haveThe air / refrigerant heat exchanger faces the exhaust flow from the exhaust unit and communicates with the hot / cold water supply pipe and the hot water outlet pipe.
0013
By directing the air / refrigerant heat exchanger to the flow of the exhaust section, the high-temperature waste heat discharged from the combustion unit can be absorbed, so that the heat pump unit can always be operated in a high-temperature environment higher than atmospheric heat. Regardless of the above, hot water supply operation by the heat pump unit can be performed stably for a year. In addition, since the blower that sends air to the air / refrigerant heat exchanger can be shared by the combustion fan, the device itself is made compact.
0014.
In addition, the heat exchanger of the combustion unit and the air / refrigerant heat exchanger of the heat pump unit are shared.
0015.
Since the heat exchanger of the combustion unit and the air / refrigerant heat exchanger of the heat pump unit are shared, the air / refrigerant heat exchanger can be installed in a higher temperature atmosphere, and the air / refrigerant heat exchanger can be made more compact. On the other hand, on the contrary, if the size of the air / refrigerant heat exchanger is not changed, the capacity of the heat pump unit can be increased. In addition, parts such as fins that make up the air / refrigerant heat exchanger other than the refrigerant piping are no longer required, and for example, the combustion unit and heat pump unit can be housed in one case, making the device more compact. it can. Furthermore, in addition to improving efficiency through effective use of waste heat, when viewed from the combustion unit side, high-temperature exhaust gas is endothermic in the air / refrigerant heat exchanger, so it is cooled and released, improving safety. It can be planned.
0016.
Also,It has a four-way valve that switches the refrigerant cycle provided on the discharge side of the compressor.A hot water supply control unit that controls the operation of the heat pump unit and the combustion unit is provided, and the remote controller that operates the hot water supply control unit at the terminal is provided with a selection button that switches between a hot water supply operation and a cold water operation by switching a four-way valve.
[0017]
Since the operation cycle of the heat pump unit is reversed between hot water supply operation and cold water operation, it is easy to control by having the user select the temperature setting on the spot as well as the temperature setting, and between each unit. You can perform operations without mistakes.
0018
Further, the hot water supply control unit preferentially operates the combustion unit at the start of hot water supply during the hot water supply operation of the heat pump unit, and selects the next operation from the value of the amount of water flowing through the unit during operation.
0019
Since it is not known what is required for hot water supply at the start of hot water supply, the combustion unit that can handle a large flow rate of hot water is preferentially operated at the start of hot water supply, and the flow rate preset by the amount of water flowing through the combustion unit during operation is set. The unit is switched in comparison with the set value. Therefore, when the flow rate is large, the combustion unit and the heat pump unit operate at the same time, and when the flow rate is small, the heat pump unit operates independently. It is easy, and the reliability can be improved by reducing various problems associated with capacity switching and countermeasures against abnormal noise. In addition, the hot water supply control unit can be simplified because the control is only required to switch each unit from the determination of the water amount value.
0020
In addition, the hot water supply control unit operates the combustion unit with priority when starting hot water supply during hot water supply operation of the heat pump unit, and changes the heating capacity of the combustion unit according to the temperature conditions of the refrigerant flow path at the outlet of the air / refrigerant heat exchanger. is there.
0021.
The design of the refrigerant circuit on the heat pump unit side is such that the amount of refrigerant filled in is such that the cycle of the compressor, condenser, evaporator, and decompressor, which is normally used in advance before being incorporated into the system, operates without hindrance to environmental conditions. Although the specifications are decided, the heat pump unit is used to control the heating capacity so that the temperature at the outlet of the air / refrigerant heat exchanger is always below the set value so that the temperature of the air / refrigerant heat exchanger can be optimized according to the combustion waste heat environment. High-efficiency operation is possible, and abnormal operation of the heat pump unit can be prevented even if the air / refrigerant heat exchanger is directly heated.
0022.
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0023]
(Example 1)
FIG. 1 is a system diagram of a cold / hot water supply device according to a first embodiment of the present invention. The cold / hot water supply device is roughly composed of two units, one is a heat pump unit 22, which is a four-way valve 24 that switches the refrigerant cycle between the compressor 23 and its discharge side, and the suction side and the four-way valve 24 of the compressor 23. A check valve 25 is provided between the two, and the water / refrigerant heat exchanger 26, the compressor 27, and the air / refrigerant heat exchanger 28 are sequentially connected by a closed circuit refrigerant flow path 29, and the refrigerant flow path 29 is connected to the water / refrigerant heat exchanger 28. A predetermined amount of refrigerant is sealed in the cycle so that a predetermined performance can be obtained. The circuit indicated by the solid line arrow in the figure is the hot water supply operation, and the circuit indicated by the broken line arrow is the cold water operation. A blower 30 that collects atmospheric heat or dissipates the heat of the air / refrigerant heat exchanger 28 is arranged in front of the air / refrigerant heat exchanger 28, and the water / refrigerant heat exchanger 26 faces the flow of the refrigerant. A water flow path 31 is provided, a water supply pipe 32 is provided on the inlet side, a cold / hot water supply pipe 33 is provided on the outlet side, and the water supply pipe 32 has a flow sensor 34A for detecting the amount of water and a closing function for measuring the amount of water. A water control valve 35A for controlling is provided, and the hot / cold water supply pipe 33 is connected to a hot water supply thermista 36 for detecting the hot water supply temperature and a mixing means 37 composed of a plurality of electromagnetic valves or the like on the downstream side.
0024
On the other hand, the combustion unit 38, which is another unit, discharges the combustion unit 40 having the combustion fan 39, the heat exchange unit 42 having the water supply pipe 32 at the inlet and the hot water discharge pipe 41 on the outlet side, and the exhaust gas after combustion. The hot water discharge pipe 41 is connected to the mixing means 37 and is internally connected or separated from the hot and cold water supply pipe 33. The water supply pipe 32 of the combustion unit 38 is also provided with a flow sensor 34B and a water control valve 35B for detecting the amount of water. Has been done. Further, the combustion unit 40 is connected to a gas block 46 having a main solenoid valve for turning on and off the fuel supply, a proportional valve for proportionally controlling the supply amount, and the like, and a combustion fan 39.
0025
Next, the operation will be described. First, in the case of hot water supply operation, the water control valves 35A and 35B that close the water supply pipe 32 when the power is turned off are fully opened at the same time when the power is turned on.
0026
Next, when the hot water tap 47 is opened, tap water is supplied to each unit from the water supply pipe 32. Explaining each individual operation, first, the operation by the combustion unit 38 is shown by an example of a gas water heater. When the flow rate sensor 34B detects a water amount value equal to or higher than the minimum operating flow rate, the combustion fan 39 starts and the ignition state is set. The main electromagnetic valve and proportional valve of the gas block 46 are opened and ignited at the combustion unit 40 to start combustion. Then, the heat exchange unit 42 passes the water supplied from the water supply pipe 32 through a pipe having a large number of fins to exchange heat, and the gas block 46 is based on the detected values from the flow sensor 34B, the water inlet thermista 44, and the hot water thermista 45. The water control valve 35B and the combustion fan 39 are controlled to supply hot water at a set temperature in the optimum combustion state, and are supplied from the hot water outlet pipe 41 to the hot water supply tap 47 through the hot water supply pipe 48.
[0027]
On the other hand, in the operation by the heat pump unit 22, when the flow sensor 34A detects a water amount value equal to or higher than the preset minimum operating flow rate, the blower 30 is first driven, then the compressor 23 is started, and the set temperature is reached. The amount of water flowing through the water / refrigerant heat exchanger 26 is controlled by the water control valve 35A as compared with the detected value of the hot water supply thermista 36, and is supplied from the hot / cold water supply pipe 33 to the hot water supply tap 47 through the hot water supply pipe 48. At that time, it is determined whether to supply hot water at the same temperature through the single hot water supply pipe 48 or to supply hot water at different temperatures in parallel with the two solenoid valves provided in the mixing means 37 opened and closed. In the case of the single hot water supply pipe 48, when the hot water supply application is a large flow rate, both units are operated at the same time, hot water is produced from both units, and hot water is supplied through the single hot water supply pipe 48 through the hot / cold water supply pipe 33 and the hot water supply pipe 41. It is supplied from the stopper 47. If another hot water supply pipe 48 is provided, the hot water supply from the combustion unit 38 and the hot water supply from the heat pump unit 22 can be supplied independently. Therefore, for example, hot water supply at different temperatures can be performed simultaneously in the bath and the kitchen. Can be done.
[0028]
On the other hand, in the case of a small flow rate application, the amount of hot water supplied by the heat pump unit 22 is preferentially used. Next, in the case of cold water operation, the refrigerant circulates in the reverse cycle of the hot water supply operation, absorbs heat from the tap water supplied to the water flow path 31 by the water / refrigerant heat exchanger 26, and is absorbed by the air / refrigerant heat exchanger 28. The heat is dissipated by the blower 30. Further, cold water is supplied from the hot water supply pipe 33 through the hot water supply pipe 48 and from the hot water supply tap 47.
[0029]
(Example 2)
FIG. 2 is a configuration diagram of a cold / hot water supply device according to a second embodiment of the present invention.
[0030]
The difference from the first embodiment is that the air / refrigerant heat exchanger 28 faces the exhaust flow from the exhaust section 43 of the combustion unit 38, the combustion fan 39 is used instead of the blower 30, and the hot water supply pipe is used as the supply flow path. It is that 33 and the hot water pipe 41 were communicated with each other. As a result, the air / refrigerant heat exchanger 28 can obtain high-temperature waste heat generated from the combustion unit 38, so that heat exchange is performed with higher efficiency than atmospheric heat. By providing the evaporation thermistor 49 on the outlet side of the air / refrigerant heat exchanger 28, the degree of superheat of the refrigerant gas in the air / refrigerant heat exchanger 28 that absorbs waste heat can be optimized. Further, while both units are in operation, the high-temperature exhaust gas after combustion is endothermic by the air / refrigerant heat exchanger 28 and discharged to the outside of the unit from the exhaust unit 43.
0031
On the other hand, during cold water operation, the combustion unit 38 is not burned and only the combustion fan 39 operates to supply heat dissipation air for the air / refrigerant heat exchanger 28.
[0032]
(Example 3)
FIG. 3 is a configuration diagram of a cold / hot water supply device according to a third embodiment of the present invention.
0033
The difference from the second embodiment is that the air / refrigerant heat exchanger 28 and the heat exchange unit 42 of the combustion unit 38 are shared. A fin with an increased heat transfer area of the heat exchange unit 42 is shared, and a part of the copper pipe is connected to the refrigerant flow path 29 and used as the air / refrigerant heat exchanger 28.
0034
(Example 4)
FIG. 4 is a configuration diagram of a cold / hot water supply device according to a fourth embodiment of the present invention.
0035.
A hot water supply control unit 50 is provided to control the operation of the combustion unit 38 and the heat pump unit 22 by supplying power from a commercial power source, taking in signals from various sensors, and outputting operations to various actuators, and further supplies cold and hot water to the terminal side. The remote control 51 of the main body of the apparatus is provided with a selection button 52 for switching the four-way valve 24 to switch between hot water supply operation and cold water operation.
0036
(Example 5)
FIG. 5 is a control flowchart of the cold / hot water supply device according to the fifth embodiment of the present invention.
When the hot water supply operation is selected by the selection button 52, the hot water supply control unit 50 first operates the combustion unit 38 with priority at the start of hot water supply when the cap is opened, and the amount of water in the flow rate sensor 34B of the combustion unit 38. The value is taken in and compared with the flow rate set value, and if the flow rate is larger than the set value, the combustion unit 38 operation is continuously continued, and then the heat pump unit 22 is also started. In addition, when the flow rate is small below the set value, the water control valve 35B is closed, the combustion unit 38 operation is controlled to the stop operation, and only the heat pump unit 22 operation is switched. The next operation selection is made from.
0037
(Example 6)
FIG. 6 is a control flowchart of the cold / hot water supply device according to the sixth embodiment of the present invention.
[0038]
When the hot water supply operation is selected by the selection button 52, the hot water supply control unit 50 starts the operation of the heat pump unit 22 following the operation of the combustion unit 38, but evaporates the outlet temperature of the air / refrigerant heat exchanger 28 during operation. It is detected by the thermista 49, and the proportional valve or the like constituting the gas block 46 and the combustion fan 39 are controlled so that the value becomes equal to or less than the set upper limit value to change the overheating capacity of the combustion unit 38. ..
[0039]
【Effect of the invention】
As described above, according to the present invention, cold water having a lower temperature than tap water, which has not been obtained so far, can be supplied, so that an effect of expanding applications can be obtained. In addition, since hot water with different temperatures can be supplied at the same time, the convenience of the user is greatly improved. Furthermore, when the flow rate is large, it is assisted by the hot water supply operation by the heat pump unit at the same time as the combustion unit operation, and when the flow rate is small, which is frequently used for applications, the single hot water supply of the heat pump unit alone is sufficient, so a significant energy saving effect can be obtained. Can be done. In addition, the immediate hot water of the combustion unit eliminates the need for a hot water storage tank and heater, making it significantly more compact. It can also be used in homes that could not be installed in the past, and it does not require the installation of a heater that requires 200V power supply work. Workability in tank installation can also be greatly simplified.
0040
In addition, since the air / refrigerant heat exchanger is placed at the position where the waste heat and ventilation of the combustion unit are used, the energy released by the combustion unit to the atmosphere is effectively utilized, and the heat pump is always used in a high temperature environment higher than the atmospheric heat. The unit can be operated, and heat pump hot water can be supplied with a stable energy-saving effect for a year regardless of the season.
[0041]
On the other hand, as an advantage from the combustion unit side, since the high-temperature exhaust gas blown out from the exhaust unit is lowered in temperature, there is no problem in the installation height of the exhaust unit, which is advantageous in terms of safety. By sharing the blower, it is possible to combine compact units.
[Simple explanation of drawings]
FIG. 1
Configuration diagram of the cold / hot water supply device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2
Configuration diagram of the cold / hot water supply device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 3
Configuration diagram of the cold / hot water supply device according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 4
Configuration diagram of the cold / hot water supply device according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5
Flow chart of the cold / hot water supply device according to the fifth embodiment of the present invention
FIG. 6
Flow chart of the cold / hot water supply device according to the sixth embodiment of the present invention
FIG. 7
Configuration diagram of a conventional combustion type water heater
FIG. 8
Configuration diagram of a conventional heat pump water heater
[Explanation of symbols]
22 Heat pump unit
23 Compressor
24 four-way valve
26 Water / Refrigerant Heat Exchanger
27 decompressor
28 Air / Refrigerant Heat Exchanger
29 Refrigerant flow path
30 blower
31 Water channel
32 water supply pipe
33 Cold / hot water supply pipe
37 Mixing means
38 Combustion unit
39 Combustion fan
40 Combustion part
41 Hot water pipe
42 Heat exchanger
43 Exhaust part
40 Hot water supply control unit
45 remote control
50 select button