JP2001289506A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ソーラ集熱運転時、低温低圧に膨張気化され
た冷媒が膨張弁と集熱器との配管の間で生じる吸熱作用
を極力少なくし、運転効率の低下を招くことのない貯湯
式給湯装置を提供する。 【解決手段】 圧縮機１０、凝縮器１１、集熱電磁弁２
２およびソーラ用集熱器２３を順次直列に接続する閉回
路にて構成されるソーラ集熱器と、ソーラ用集熱器２３
をヒートポンプ用の蒸発器として兼用させると共に、ヒ
ーポン電磁弁１２および膨張弁１３を介して圧縮機１０
および凝縮器１１に直列に接続されるヒートポンプ集熱
器とを備える。蒸発器１４の吸熱を促進する送風ファン
２１と、ソーラ用集熱器２３の温度を検知する集熱温度
検知手段２６と、この集熱温度検知手段２６で検知され
る集熱温度により集熱電磁弁２２およびヒーポン電磁弁
１２を開閉してソーラ集熱運転およびヒートポンプ集熱
運転のいずれか一方を選択する制御装置２７とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ソーラ集熱運転お
よびヒートポンプ集熱運転を選択的に切換えて貯湯槽内
の湯水を効率的に沸き上げる貯湯式給湯装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来技術】従来、例えば特開平１１−８３２１０号公
報に記載されているように、ソーラ集熱器を用いて貯湯
槽内の湯水を沸上げを行うようにした貯湯式給湯装置が
知られている。この貯湯式給湯装置では、ソーラ集熱器
が、太陽エネルギを用いる省エネルギ機器としての利点
を持ち合わせる一方で、天候に左右されやすく、必要時
に集熱沸上げが得られない不便さがあるため、大気熱か
らでも常時集熱が得られるヒートポンプ集熱器を併用し
て、ソーラ集熱の不安定要素を補う方式が採用されてい
る。

【０００３】そして、この貯湯式給湯装置では、晴天の
日で日照量が所定以上になる時など、ソーラ集熱の条件
が満たされたときには、ソーラ集熱運転を実行し、太陽
エネルギを利用して低ランニングコストで貯湯槽の湯水
を沸上げし、また、曇りや雨の日で日照量が所定以下と
なるときなど、ソーラ集熱の条件が満たされないときに
ヒートポンプ集熱運転を実行し、大気熱を利用して貯湯
槽の湯水の沸上げを行うようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
貯湯式給湯装置では、ソーラ集熱用のソーラ集熱器と大
気熱集熱用の蒸発器を夫々設けているので、コスト高と
なると共にヒートポンプ運転用の蒸発器の設置場所は台
所や風呂場に近い北側の日当たりの悪い所が多く日中の
気温が日向に比べて低く、そのため日向よりも効率が悪
くなる不都合がある。そこで、特公平６−９２８４５号
公報に示されるように、太陽熱と大気熱を同一の集熱器
から集熱させるようにした貯湯式給湯装置が存在する。
しかしながら、この貯湯式給湯装置においては、圧縮機
を駆動することにより、高温高圧に圧縮された冷媒ガス
を凝縮器と伝熱関係にある水加熱器を循環ポンプの作用
により流動する給湯水に放熱し、凝縮液化された冷媒を
低温低圧にする膨張弁を日射のある太陽熱を主体とした
ソーラ集熱運転時においても膨張弁による減圧機構を介
するため圧縮機の負荷が大きくなり運転効率が悪くな
る。また、膨張弁が集熱器から離れた給湯装置側に設け
られているため、低温低圧に膨張気化された冷媒が膨張
弁と集熱器との比較的長い配管の間で吸熱作用が行なわ
れ、集熱器本来の集熱作用に悪影響を及ぼす不都合があ
る。

【０００５】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、集熱器、集熱電磁弁、ヒーポン電磁弁および膨張
弁等をユニットとして一体化することにより、ソーラ集
熱運転時、低温低圧に膨張気化された冷媒が膨張弁と集
熱器との配管の間で吸熱作用を起こすことによる運転効
率の低下を極力少なくすると共に、集熱器本来の集熱作
用により悪影響を及ぼすことのない貯湯式給湯装置を提
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記載の貯湯式給
湯装置は、圧縮機、凝縮器、集熱電磁弁およびソーラ用
集熱器を順次直列に接続する閉回路にて構成されるソー
ラ集熱器と、前記ソーラ用の集熱器をヒートポンプ用の
蒸発器として兼用させると共に、ヒーポン電磁弁および
膨張弁を介して前記圧縮機および凝縮器に直列に接続さ
れるヒートポンプ集熱器と、前記蒸発器の吸熱を促進す
る送風ファンと、前記ソーラ用集熱器の温度を検知する
集熱温度検知手段と、この集熱温度検知手段で検知され
る集熱温度により前記集熱電磁弁およびヒーポン電磁弁
を開閉してソーラ集熱運転およびヒートポンプ集熱運転
のいずれか一方を選択する制御装置と、前記凝縮器との
熱交換により貯湯槽内の湯水を沸き上げる貯湯式給湯装
置において、前記ソーラ用集熱器、集熱電磁弁、ヒーポ
ン電磁弁、膨張弁および送風ファン等をユニットとして
一体化したものである。

【０００７】そして、この構成により、ソーラ集熱運転
時は、集熱電磁弁を開放し、膨張弁による減圧機構を介
さずに圧縮器の負荷が軽い状態で運転ができ、運転効率
よく貯湯槽の湯水を沸上げる。また、ヒートポンプ集熱
運転時は、膨張弁が集熱器と一体化されることにより、
膨張弁と集熱器との間の配管が短縮され低温低圧に膨張
気化された冷媒による配管間での吸熱作用が少なくな
り、集熱器本来の集熱作用に悪影響を及ぼすことなく貯
湯槽の湯水を沸上げる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の貯湯式給湯装置の
一実施の形態を図面を参照して説明する。

【０００９】図１は、貯湯式給湯装置の構成図を示し、
１は貯湯槽で、先止め押し上げ式の給湯方式を採用して
おり、貯湯槽１の下部に給水管路に連なる給水管２が接
続されるとともに、上部に給湯管路に連なる給湯管３が
接続されている。給水管路は、水道管に対して止水弁４
を介して接続され、また、給湯管路は、止水弁５を介し
て、例えば風呂場、台所および洗面所などに設置される
給湯給水栓などに接続される。

【００１０】貯湯槽１の下部には排水弁６を有する排水
管７が接続され、給湯管３には沸上時の水の膨張分を逃
がすための図示しない圧力逃し弁が接続されている。

【００１１】貯湯槽１の下部近傍には循環配管８が接続
され、この循環配管８には貯湯槽１内の湯水を強制的に
循環させる循環ポンプ９が配設されている。

【００１２】また、ソーラ集熱器は、圧縮機１０、凝縮
器１１、配管１７、集熱電磁弁２２およびソーラ用集熱
器２３、配管１８および気液分離器１５を順次直列接続
させた閉回路にて構成されている。そして、ソーラ用集
熱器２３は、例えば屋根の上などの日照条件の良い場所
に設置される。また、凝縮器１１は循環配管８に接続さ
れた凝縮器１１とで熱交換器１９が構成されている。

【００１３】一方、ヒートポンプ集熱器は、圧縮機１
０、凝縮器１１、配管１７、ヒーポン電磁弁１２、膨張
弁１３、ソーラ用集熱器２３を大気熱集熱用として兼用
させた蒸発器１４、配管１８および気液分離器１５を順
次直列接続させた閉回路にて構成され、この閉回路に冷
媒が封入されている。蒸発器１４は吸熱を促進するため
の送風ファン２０およびこの送風ファン２０を回転させ
るモータ２１を有している。

【００１４】また、貯湯槽１の胴部外壁には、貯湯槽１
の湯水の温度および残湯量を検知する湯水温度検知手段
としての複数の湯水温度検知センサ２４が配設されいる
とともに、貯湯槽１内に導かれる給水温度を検知する給
水温度検知センサ２５が配設されている。

【００１５】また、ソーラ用集熱器２３には、集熱温度
を検知する集熱温度検知手段としての集熱温度検知セン
サ２６が配設されている。

【００１６】なお、ソーラ用集熱器２３（蒸発器１
４）、集熱電磁弁２２、ヒーポン電磁弁１２、膨張弁１
３、送風ファン２０、モータ２１などは集熱箱内にユニ
ットＡとして一体化されている。

【００１７】また、２７は運転制御手段としての制御装
置で、この制御装置２７には、複数の湯水温度検知セン
サ２４、給水温度検知センサ２５、集熱温度検知センサ
２６などから検知信号が入力される。制御装置２７によ
り、循環ポンプ９、圧縮機１０、モータ２１、ヒートポ
ンプ電磁弁１２、集熱電磁弁２２などが駆動制御され
る。

【００１８】制御装置２７は、集熱温度検知センサ２６
で検知される集熱温度に応じて、ソーラー集熱運転およ
びヒートポンプ集熱運転のいずれか一方を運転させる運
転制御手段の機能を有している。

【００１９】次に、天候が晴れにおけるソーラー集熱運
転についてその動作を説明する。制御装置２７は集熱温
度検知センサ２６により検出される集熱温度が設定値よ
りも高い信号を入力すると、集熱電磁弁２２を開放する
とともに、ヒーポン電磁弁１２を閉じ、圧縮機１０が低
回転数で駆動される。これにより、図１に実線矢印で示
すように、圧縮機１０、凝縮器１１、集熱電磁弁２２、
ソーラ用集熱器２３、気液分離器１５の順に冷媒が流れ
る。この時、ヒーポン電磁弁１２は閉じられているため
膨張弁１３による減圧機構を介さずに圧縮機１０の負荷
が軽い状態で運転効率が良くなる。

【００２０】ソーラ用集熱器２３で太陽熱で気化された
冷媒が凝縮器１１に送られて液化され、冷媒の熱が凝縮
器１１から循環配管８内の湯水に与えられて熱交換され
る。この時、循環ポンプ９が駆動され、貯湯槽１の下部
側の水が循環配管８を通じて貯湯槽１内に再び戻るよう
に強制循環され、貯湯槽１内の全量を対象に沸き上げら
れる。

【００２１】次に、天候が曇り等におけるヒートポンプ
集熱運転についてその動作を説明する。制御装置２７は
集熱温度検知センサ２６により検出される集熱温度が設
定値よりも低い信号を入力すると、集熱電磁弁２２を閉
じるとともに、ヒーポン電磁弁１２を開放し、圧縮機１
０が高回転数で駆動されるとともにファン２０が駆動さ
れる。これにより、図１に破線矢印で示すように、圧縮
機１０、凝縮器１１、ヒーポン電磁弁１２、膨張弁１
３、蒸発器１４、気液分離器１５の順に冷媒が流れる。

【００２２】送風ファン２０により吸熱し、蒸発器１４
により外気との間で熱交換されて気化された冷媒が圧縮
機１０で圧縮されて凝縮器１１で液化され、冷媒の熱が
凝縮器１１から循環配管８内の湯水に与えられて熱交換
される。この時、循環ポンプ９が駆動され、貯湯槽１の
下部側の水が循環配管８を通じて貯湯槽１内に再び戻る
ように強制循環され、貯湯槽１内の全量を対象に沸き上
げられる。

【００２３】また、この場合ヒーポン電磁弁１２および
膨張弁１３が集熱ユニットＡ内に配置されているため、
従来のように、膨張弁１３が給湯装置側に設けられてい
ることにより集熱器と膨張弁との間の配管で生じる冷媒
による吸熱作用が少なくなり、集熱器本来の集熱作用が
行われる。

【００２４】

【発明の効果】請求項１記載の貯湯式給湯装置によれ
ば、ソーラ用集熱器をヒートポンプ用の蒸発器として兼
用させるとともに、ソーラ用集熱器、集熱電磁弁、ヒー
ポン電磁弁、膨張弁および送風ファン等をユニットとし
て一体化したので、集熱器を日当たりの良い場所に設置
することで設置スペースの削減およびヒートポンプ集熱
運転での運転効率が向上するとともに、蒸発器を削減で
きる。また、ソーラ集熱運転時、膨張弁による減圧機構
を介さずに圧縮器の負荷が軽い状態で運転ができ、低温
低圧に膨張気化された冷媒が膨張弁と集熱器との配管が
短縮され、膨張弁と集熱器との配管の間での吸熱作用が
少なくなり運転効率の低下を防止するとともに、集熱器
本来の集熱作用により、効率よく貯湯槽の湯水を沸き上
げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の形態を示す貯湯式給湯装置
の構成図である。

【符号の説明】 １ 貯湯槽 １０ 圧縮機 １１ 凝縮器 １２ ヒーポン電磁弁 １３ 膨張弁 １４ 蒸発器 ２０ 送風ファン ２２ 集熱電磁弁 ２３ ソーラ用集熱器 ２６ 集熱温度検知手段としての集熱温度検知センサ ２７ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 入野 賢志 群馬県前橋市古市町180番地 東芝機器株 式会社内 Ｆターム(参考） 3L073 AA06 AA07 AA15 AB02 AB09 AC01 AE03 AE06

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、集熱電磁弁およびソー
   ラ用集熱器を順次直列に接続する閉回路にて構成される
   ソーラ集熱器と、前記ソーラ用の集熱器をヒートポンプ
   用の蒸発器として兼用させると共に、ヒーポン電磁弁お
   よび膨張弁を介して前記圧縮機および凝縮器に直列に接
   続されるヒートポンプ集熱器と、前記蒸発器の吸熱を促
   進する送風ファンと、前記ソーラ用集熱器の温度を検知
   する集熱温度検知手段と、この集熱温度検知手段で検知
   される集熱温度により前記集熱電磁弁およびヒーポン電
   磁弁を開閉してソーラ集熱運転およびヒートポンプ集熱
   運転のいずれか一方を選択する制御装置と、前記凝縮器
   との熱交換により貯湯槽内の湯水を沸き上げる貯湯式給
   湯装置において、前記ソーラ用集熱器、集熱電磁弁、ヒ
   ーポン電磁弁、膨張弁および送風ファン等をユニットと
   して一体化したことを特徴とする貯湯式給湯装置。