JP2002106963A - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 貯湯、給湯、風呂のお湯張り、追焚を１台で
行えるようにする。 【解決手段】 貯湯用の水を貯留する貯湯タンク２１
と、冷媒を圧縮する圧縮機１１と、該圧縮機１１からの
冷媒が循環する冷媒用伝熱管１２ａと、貯湯タンク２１
からの水が循環する貯湯用伝熱管１２ｂと、湯船３３の
湯が循環する追焚用伝熱管１２ｃとにより形成された放
熱器１２と、該放熱器１２からの冷媒を膨張させる膨張
弁１４と、該膨張弁１４からの冷媒と機外空気とを熱交
換させる蒸発器１５とによりヒートポンプ給湯機を構成
する。そして、圧縮機１１からの冷媒が冷媒用伝熱管１
２ａを介して循環することにより、貯湯タンク２１から
貯湯用伝熱管１２ｂに循環してきた水を加熱し、当該加
熱された水を貯湯タンク２１に戻すことにより貯湯する
と共に、追焚用伝熱管１２ｃを介して湯船３３の湯を循
環させて冷媒で加熱することにより風呂の追焚を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒の熱を利用し
て貯湯、風呂のお湯張り、風呂の追焚が行えるようにし
たヒートポンプ給湯機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、給湯機としてはガスや電気ヒータ
を熱源とするものが大勢的であるが、近年におけるエネ
ルギー利用の効率化の要望やガスや電気ヒータによる火
災防止等の観点からヒートポンプ給湯機が提案されてい
る。

【０００３】このようなヒートポンプ給湯機は、図５に
示すような冷媒回路が一般的に用いられている。この冷
媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機１１１、該圧縮機１１
１からの冷媒と給湯用の水とを熱交換させる凝縮器１１
２、冷媒を膨張させる膨張弁１１３、冷媒と機外空気と
を熱交換させる蒸発器１１４、該蒸発器１１４からの冷
媒が気液混合状態であるので気液分離を行い圧縮機１１
１にガス冷媒が戻るようにするアキュムレータ１１５等
を備えている。以下、この凝縮器１１２を放熱器１１２
という。

【０００４】このような構成で、冷媒は圧縮機１１１で
圧縮され高温高圧になって放熱器１１２に供給される。
放熱器１１２には給湯用の水が循環しているので、冷媒
の熱はこの水を加熱するために用いられる。

【０００５】水を加熱した冷媒は、膨張弁１１３で絞ら
れ、蒸発器１１４で機外空気と熱交換して蒸発する。

【０００６】このとき、冷媒は機外空気から熱を汲上げ
るために、電気ヒータ等による給湯機に比べエネルギー
効率が高くなっている。

【０００７】蒸発器１１４からの冷媒は、アキュムレー
タ１１５に供給され、ここで未蒸発の冷媒（液冷媒）と
ガス冷媒とが分離されて、ガス冷媒が圧縮機１１１に戻
るようになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな冷媒回路には、これまでＲ−２２等の冷媒が用いら
れてきたが、当該冷媒には塩素が含まれておりオゾン層
の破壊原因であることが判明してこれに代わる冷媒が望
まれていた。

【０００９】また、Ｒ−２２等の冷媒では、給湯できる
お湯の温度が約６０℃であり、風呂のお湯等には利用で
きるが飲料用の湯温としては低く、ときには電気ヒータ
等を用いてさらに加熱を行わなければならない場合があ
った。

【００１０】さらに、これまで提案されているヒートポ
ンプ給湯機では、貯湯、風呂の給湯、風呂の追焚を１台
で行うように構成されていないので、例えば貯湯や給湯
をヒートポンプ給湯機で行い、風呂のお湯張りや追焚を
ガス給湯機で行う等の使い分けが必要になっていた。

【００１１】従って、この様な場合にはヒートポンプ給
湯機とガス給湯機との２種類の給湯機が必要になり、近
年の住宅事情を勘案した際には設置スペースの確保が困
難になると共に、また折角ヒートポンプ給湯機を設置し
てエネルギーの利用効率を向上させてもガス給湯機や電
気給湯機を用いるため全体として十分なエネルギーの利
用効率を高めることが困難になる問題があった。

【００１２】そこで、本発明は、自然冷媒である二酸化
炭素を用いて環境に優しく、かつ、貯湯、給湯、風呂の
お湯張り、追焚を１台で行えるようにしてエネルギーの
利用効率を高めると共に設置スペースが小さくて済むヒ
ートポンプ給湯機を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１にかかる発明は、貯湯用の水を貯留する貯
湯タンクと、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機からの
冷媒が循環する冷媒用伝熱管と、貯湯タンクからの水が
循環する貯湯用伝熱管と、湯船の湯が循環する追焚用伝
熱管とにより形成された放熱器と、該放熱器からの冷媒
を膨張させる膨張弁と、該膨張弁からの冷媒と機外空気
とを熱交換させる蒸発器とを有し、圧縮機からの冷媒が
冷媒用伝熱管を介して循環することにより、貯湯タンク
から貯湯用伝熱管に循環してきた水を加熱し、当該加熱
された水を貯湯タンクに戻すことにより貯湯すると共
に、追焚用伝熱管を介して湯船の湯を循環させて冷媒で
加熱することにより風呂の追焚を行うようにして、貯
湯、給湯、風呂のお湯張り、追焚を１台で行ってエネル
ギーの有効利用を図ると共に設置スペースが小さくでき
るようにしたことを特徴とする。

【００１４】請求項２にかかる発明は、貯湯用の水を貯
留する貯湯タンクと、貯湯用の水を貯留すると共に風呂
の湯が循環する追焚用伝熱管が内設されると共に、貯湯
タンクの水が逆止弁を介して給水されて貯留する追焚タ
ンクと、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機からの冷媒
が循環する冷媒用伝熱管と、貯湯タンクからの水が循環
する貯湯用伝熱管とにより形成された放熱器と、該放熱
器からの冷媒を膨張させる膨張弁と、該膨張弁からの冷
媒と機外空気とを熱交換させる蒸発器とを有し、圧縮機
で圧縮された冷媒が冷媒用伝熱管を介して循環すること
により、貯湯タンクから貯湯用伝熱管に循環してきた水
を加熱し、当該加熱された水を貯湯タンクに戻して追焚
タンク及び貯湯タンクに貯湯すると共に、追焚用伝熱管
を介して循環する湯船の湯を追焚タンクに貯湯された湯
で加熱して風呂の追焚を行うようにして、サイクル効率
を高めながら貯湯、給湯、風呂のお湯張り、追焚を１台
で行ってエネルギーの有効利用を図ると共に設置スペー
スが小さくできるようにしたことを特徴とする。

【００１５】請求項３にかかる発明は、貯湯タンク又は
追焚タンクの頂部に設けられ、貯湯タンク又は追焚タン
クに貯湯された湯を水道水と混合して所定温度にして給
湯する給湯混合弁を有して、適温給湯が可能なようにし
たことを特徴とする。

【００１６】請求項４にかかる発明は、放熱器から膨張
弁に循環する冷媒と蒸発器から圧縮機に戻る冷媒とを熱
交換させる内部熱交換器を設けて、サイクル効率を向上
させてエネルギー利用効率を向上させたことを特徴とす
る。

【００１７】請求項５にかかる発明は、蒸発器が着霜し
た場合には、膨張弁を閉じて圧縮機からの冷媒を当該蒸
発器に供給させることにより、該蒸発器の除霜を行わせ
る除霜用弁を設けて、着霜時におけるサイクル効率の低
下を防止してエネルギー利用効率を向上させたことを特
徴とする。

【００１８】請求項６にかかる発明は、圧縮機の回転数
が調整可能に設けられて、少なくとも給湯時間、外気温
度、給水温度に基づきサイクル効率が最大になるように
当該回転数を設定するようにして、エネルギーの利用効
率を高めたことを特徴とする。

【００１９】請求項７にかかる発明は、冷媒として二酸
化炭素冷媒を用いて、自然環境に優しい装置にすると共
に、高温給湯が可能にしたことを特徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図を
参照して説明する。図１は、本発明にかかるヒートポン
プ給湯機の回路図で、自然冷媒である二酸化炭素冷媒が
用いられる冷媒回路１０と、給湯のための貯湯、給湯、
風呂のお湯張り、追焚等を行う給湯回路２０とを主要構
成としている。

【００２１】なお、本実施の形態においては、外部から
給水される水として水道水を想定して説明するが本発明
はこれに限定されるものではないことを敢て付言する。

【００２２】冷媒回路１０は、冷媒を圧縮する圧縮機１
１、冷媒と貯湯や風呂の追焚用の水と熱交換させる放熱
器１２、該放熱器１２からの冷媒を膨張させる膨張弁１
４、該膨張弁１４からの冷媒を機外空気と熱交換させる
蒸発器１５、放熱器１２からの冷媒と圧縮機１１に戻る
冷媒とを熱交換させる内部熱交換器１３、蒸発器１５が
着霜した際に圧縮機１１からの高温冷媒を当該蒸発器１
５に循環させて除霜させる除霜用弁１８、回路を循環す
る冷媒の圧力が異常に高くなったときに冷媒を放出させ
て機器の破損等を防止する安全弁１７等を有している。

【００２３】なお、放熱器１２は、冷媒が循環する冷媒
用伝熱管１２ａ、貯湯用の水が循環する貯湯用伝熱管１
２ｂ、追焚用の水（風呂の湯）が循環する追焚用伝熱管
１２ｃ等により形成されている。

【００２４】給湯回路２０は、お湯を貯留する断熱構造
の貯湯タンク２１、該貯湯タンク２１の底部から水を放
熱器１２の貯湯用伝熱管１２ｂを介して循環させる貯湯
用ポンプ２２、貯湯用伝熱管１２ｂで冷媒と熱交換する
水量を調整する流量調整弁２３等を有している。

【００２５】また給湯回路２０は、貯湯タンク２１の頂
部に設けられて当該貯湯タンク２１に貯留されている湯
を水道水と混合させて所定温度にして取水させる給湯混
合弁２５、ヒートポンプ給湯機が運転中は常時開弁して
いて、給湯を行うことにより貯湯タンク２１の水量が減
少するとその分を水道水が貯湯タンク２１の底部に設け
られた給水管２８から補給されるようにする給水弁２
６、貯湯タンク２１の湯を排水する際に開弁する排水弁
２７を有している。

【００２６】さらに、給湯回路２０には、カランやシャ
ワー等の湯を利用する際の取水口をなす取水器３２に給
湯を行うか否かを制御する給湯制御弁２９、風呂のお湯
張りを行うか否かを制御する湯張制御弁３０、風呂の追
焚を行う際に湯船３３の湯を追焚用伝熱管１２ｃを介し
て循環させる追焚用ポンプ３１等を有している。

【００２７】そして、このようなヒートポンプ給湯機
は、例えば風呂場に設置されるコントローラ３４や台所
に設置されるコントローラ３５により運転指示が行われ
て貯湯、給湯、風呂のお湯張り、風呂の追焚動作する。

【００２８】通常、貯湯タンク２１は常に満水状態を維
持するように設定されており、このため給水弁２６は開
弁している。但し、メンテナンス等を行うために貯湯タ
ンク２１内の水を排水するような場合には、当該給水弁
２６を閉じ排水弁２７を開弁する。

【００２９】貯湯タンク２１への給水は、給水弁２６を
介して水道水が貯湯タンク２１の底部に設けられている
給水管２８から当該貯湯タンク２１内の水を攪拌しない
ように静かに行われる。

【００３０】そして、貯湯用ポンプ２２が運転されると
共に流量調整弁２３の開弁度が調整され、圧縮機１１の
運転が開始する。

【００３１】この際の圧縮機の回転数や開弁度は、後述
するように外気温度や給水される水道水の温度等に基づ
き制御される。

【００３２】圧縮機１１の運転が開始すると、当該圧縮
機１１で圧縮されて高温高圧になった冷媒は、放熱器１
２の冷媒用伝熱管１２ａに供給される。

【００３３】この放熱器１２の貯湯用伝熱管１２ｂに
は、貯湯タンク２１からの水が循環しており、また追焚
を行う場合には風呂の湯が循環しているので、冷媒はこ
れらの水と熱交換して内部熱交換器１３に供給される。

【００３４】なお、放熱器１２を流動する冷媒と水と
は、対向流なすように流動している。図１において実線
矢印は冷媒の循環方向を示し、点線矢印は貯湯タンクか
らの水の循環方向及び湯船からの湯の循環方向を示して
いる。

【００３５】このように対向流で循環させることによ
り、放熱器１２での循環方向に沿った冷媒の温度勾配と
水の温度勾配とが逆の温度勾配になって効率的に熱交換
ができるようになっている。

【００３６】また、追焚用伝熱管１２ｃは貯湯用伝熱管
１２ｂより冷媒の循環方向に対して下流側に設けられて
いる。これは、貯湯用の水を加熱するために必要な熱量
が追焚をするために必要な熱量より大きいためである。

【００３７】即ち、貯湯等の水を加熱する際には、貯湯
タンク２１の底部に貯留されている水温が水道水と同じ
温度で例えば１５℃であり、これを９０℃にする場合に
必要な熱量に対して、風呂の追焚は例えば３０℃に冷め
た湯を４５℃にするのに必要な熱量であるので、圧倒的
に追焚の方が少ない熱量で済む。

【００３８】また、入浴中に風呂の追焚を行う場合もあ
り、かかる場合に追焚用伝熱管１２ｃから湯船３３に戻
る湯温が高すぎると火傷等危険があり、当該追焚用伝熱
管１２ｃからの湯温が余り高くする必要がないためであ
る。

【００３９】このようにして放熱器１２で熱交換した冷
媒は内部熱交換器１３に供給され、当該内部熱交換器１
３には圧縮機１１に戻る冷媒も循環しているので、放熱
器１２からの冷媒はこの圧縮機１１に戻る冷媒を加熱し
て膨張弁１４に供給される。

【００４０】これにより、放熱器１２から膨張弁１４を
介して蒸発器１５に供給される冷媒の温度が下がり、蒸
発器１５で機外空気と熱交換した際に当該機外空気から
汲上げる熱量が増加すると共に、圧縮機１１に戻る冷媒
は熱交換により熱回収して温度上昇する。これらの作用
によりサイクル効率の改善が図られるようになってい
る。

【００４１】膨張弁１４からの冷媒は蒸発器１５に供給
され、上述したように機外空気と熱交換器して蒸発して
圧縮機に戻る。このとき、冷媒は気液混合状態であるの
で、液冷媒が圧縮機１１に戻って液圧縮等を起さないよ
うにするために、アキュムレータで気液分離が行われ、
圧縮機１１にガス冷媒が戻るようにしている。

【００４２】なお、冬季等のように外気温度が低く、湿
度が高い状態で上述したサイクルを継続していると、蒸
発器１５が着霜して冷媒と機外空気との熱交換効率が低
下する場合がある。

【００４３】このような場合には、膨張弁１４を閉じる
と共に除霜用弁１８を開いて冷媒の循環路を切換えて、
圧縮機１１からの冷媒を除霜用弁１８、蒸発器１５、ア
キュムレータ１６、内部熱交換器１３に順次循環させ
る。

【００４４】これにより圧縮機１１で圧縮されて高温に
なった冷媒は、蒸発器１５に供給されるので、当該蒸発
器１５の温度が上昇して霜や氷が溶け、冷媒と機外空気
との熱交換効率を回復させることが可能になる。

【００４５】このようなヒートポンプ給湯機の運転（以
下、貯湯運転という）は、深夜電力時間帯に運転される
ことが多い。これは当該時間帯の電力料金が安価であ
り、また朝の給湯に合わせて貯湯ができるためである。

【００４６】無論、入浴時間が夕方６時頃であるとすれ
ば、この時間に間に合うようにお湯張りしてもよいよう
に貯湯運転を行なうことは言うまでもない。

【００４７】例えば朝の給湯に合わせて貯湯運転を行う
場合、余り早い時間に貯湯が完了しても、実際に使用さ
れる時間帯まで時間があると、湯が冷めてしまいエネル
ギーの利用効率が低下することになる。

【００４８】そこで、本発明では、かかる不都合を防止
すべく利用する時間帯の直前に貯湯運転が完了するよう
に当該貯湯運転を制御する。

【００４９】このため貯湯タンク２１の湯温、外気温
度、給水温度等を勘案して圧縮機１１の回転数を制御し
て最大のサイクル効率で所望の時間に貯湯が完了するよ
うにしている。

【００５０】即ち、ヒートポンプ給湯機においては、給
水温度、外気温度が同じであっても放熱器１２や蒸発器
１５での熱交換効率が変動すると最適な圧縮効率を達成
するための回転数も変動し、これに伴いサイクル効率も
変動する。

【００５１】放熱器１２では循環する水量が少なくなる
と熱交換効率が低下し、また蒸発器１５では着霜が生じ
ると熱交換効率が低下するが、放熱器１２を循環する水
量が一定で、蒸発器１５は着霜していないとした場合で
も給水温度や外気温度の変動に対して例えば図３に示す
ように最適な圧縮機１１の回転数が変動する。

【００５２】圧縮機１１の回転数が変動すると放熱器１
２での加熱能力は、例えば図４に示すように変動するの
でサイクル効率もこれに伴い変動する。

【００５３】このような事情を勘案して、本発明では、
外気温度、貯湯タンク２１内の温度分布、給水温度を計
測する図示しない複数の計測器を設け、また給湯パター
ン、外気温度の変化、給水温度の変化等を統計的に推測
して、これらに基づき最大のサイクル効率で、かつ、所
望する時間に貯湯が完了するように圧縮機１１の回転数
を設定して運転する。

【００５４】このとき、例えば貯湯運転中に給湯が行わ
れる等の通常と異なる時間帯に給湯が行われたために、
予め設定した運転スケジュールでは所望の時間帯に給湯
が完了できない場合が生じ得るが、そのときは貯湯の完
了時間を優先して圧縮機１１の回転数を調整する。

【００５５】このような制御により、ヒートポンプ給湯
機は最良のサイクル効率で運転することが可能になりエ
ネルギーの利用効率を高めることが可能になると共に、
利便性が向上する。

【００５６】なお、何らかの理由により冷媒回路内の圧
力が異常圧になることもあり得る。このような異常圧
は、例えば冷媒配管の接続破損等の障害原因となるの
で、かかる障害が発生しないように安全弁１７が設けら
れて信頼性及び安全性を高めるよういになっている。

【００５７】以上のようにして貯湯用の水や追焚用の水
が加熱される。貯湯用の水は、貯湯用伝熱管１２ｂで加
熱された後、貯湯タンク２１の頂部から当該貯湯タンク
２１内の水を攪拌しないようにして戻る。

【００５８】従って、貯湯タンク２１内には温度が異な
る湯が層をなして貯留されることになり、当該貯湯タン
ク２１内に設けられている図示しない温度検出器により
貯湯タンク２１全体の水が所定温度になったことを検出
すると貯湯運転が停止する。

【００５９】但し、上述したように放熱器１２からの湯
は貯湯タンク２１の頂部から戻り、また給湯は当該貯湯
タンク２１の頂部に設けられた給湯混合弁２５を介して
取水されるので、貯湯タンク２１全体が所定温度に達す
る前でも（給湯運転が完了する前でも）給湯が行えるよ
うになっている。

【００６０】貯湯タンク２１からの湯は給湯混合弁２５
を介して取出され、給湯制御弁２９が開弁することによ
りシャワーやカラン等の取水器３２から給湯されるよう
になる。

【００６１】また、湯張制御弁３０が開弁すると、貯湯
タンク２１からの湯は、湯船に給湯されて風呂のお湯張
りが行われる。

【００６２】一方、風呂の追焚の場合には、湯張制御弁
３０は閉じられて、追焚用ポンプ３１が動作する。これ
により、湯船３３の湯が追焚用伝熱管１２ｃを介して循
環するようになって追焚が行われる。

【００６３】なお、本発明では、冷媒として二酸化炭素
冷媒を用いているので、放熱器１２で加熱された水の温
度は約９０℃にすることができ、従来のＲ−２２冷媒を
用いる場合（約５０℃）に比べ高温にすることが可能に
なるので飲料用としても十分な温度の湯を得ることがで
きる。

【００６４】このような高温の湯をシャワー等に供給し
たり、風呂の風呂のお湯張りに用いると不都合な場合も
あるので、このような場合には給湯混合弁２５により水
道水と混合して所望の温度にした後給湯するようになっ
ている。

【００６５】また、風呂の追焚において、湯船３３の水
が少なくなっているような場合には、貯湯タンク２１か
ら不足分を給湯するようにし、その後追焚を行うように
してもよい。

【００６６】次に、本発明の第２の実施の形態を図を参
照して説明する。なお、上述した実施の形態と同一構成
に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。

【００６７】先の実施の形態においては、追焚を行うた
めの追焚用伝熱管１２ｃを放熱器１２に設けていた。

【００６８】しかし、このような構成では、冷媒は湯船
からの水（湯）と熱交換するようになり、当該冷媒の放
熱量は温度の低い貯湯用の水に放熱する場合に比べて少
なくなる。

【００６９】このため、冷媒は十分に熱を放熱すること
ができず、サイクル効率低下させてしまう場合がある。

【００７０】そこで、本発明では、図２に示すように貯
湯タンク２１の頂部に逆止弁４３を介して追焚タンク４
１を設け、該追焚タンク４１に追焚用伝熱管４２を内設
している。

【００７１】このような構成で、上述したと同様に冷媒
回路１０が動作して放熱器１２で冷媒により貯湯タンク
２１からの水が加熱される。

【００７２】加熱された水は、貯湯タンク２１に戻り、
当該貯湯タンク２１の水が予め設定された温度に達する
と貯湯運転が停止する。

【００７３】そして、給湯を行うときには、追焚タンク
４１の頂部に設けられた給湯混合弁２５を介して当該追
焚タンク４１の湯が給湯に用いられ、給湯制御弁２９が
開弁されていると取水器３２から給湯される。

【００７４】また、湯張制御弁３０が開弁していると、
湯船３３に給湯されてお湯張りが行われる。

【００７５】無論、このとき給湯する湯の温度調整は、
給湯混合弁２５の混合栓機能により水道水が適宜混ぜら
れて調整される。

【００７６】このようにして給湯が行われると同時に給
水管２８から水道水が補給されて、貯湯タンク２１の水
が逆止弁４３を介して追焚タンク４１に流入し、貯湯タ
ンク２１及び追焚タンク４３が常時満水状態を保つよう
になっている。

【００７７】一方、風呂の追焚を行う場合には、追焚用
ポンプ３１が運転されて、風呂の湯が追焚用伝熱管１２
ｃを循環して、当該追焚用伝熱管１２ｃで追焚タンク４
１内の湯により加熱されて湯船３３に戻る。

【００７８】このような構成にすることにより、給湯用
の湯は貯湯タンク２１及び追焚タンク４１に貯留される
ので、給湯水量（貯湯タンク２１の容量＋追焚タンク４
１の容量）を保つことが可能になる。

【００７９】また、冷媒用伝熱管１２ａを循環する冷媒
は、貯湯運転時及び追焚運転時を問わず貯湯タンク２１
の底部から貯湯用伝熱管１２ｂに供給されて循環する温
度の低い水と熱交換するようになるので、放熱量が増大
して蒸発器１５での熱の汲上げ量が十分に行えるように
なってサイクル効率が向上する。

【００８０】なお、これまでの説明では貯湯用ポンプ２
２により貯湯用伝熱管１２ｂを介して貯湯タンク２１の
水を循環させる場合を例に説明したが、貯湯用伝熱管１
２ｂで水が加熱されることにより温度差が生じ、これに
ともなう比重差により自然対流が生じる。

【００８１】そこで、この自然対流を利用して貯湯タン
ク２１の水を貯湯用伝熱管１２ｂを介して循環させるよ
うにすることも可能であり、かかる場合には貯湯用ポン
プ２２が不要になる利点がある。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１にかかる発
明によれば、貯湯用の水を貯留する貯湯タンクと、冷媒
を圧縮する圧縮機と、該圧縮機からの冷媒が循環する冷
媒用伝熱管と、貯湯タンクからの水が循環する貯湯用伝
熱管と、湯船の湯が循環する追焚用伝熱管とにより形成
された放熱器と、該放熱器からの冷媒を膨張させる膨張
弁と、該膨張弁からの冷媒と機外空気とを熱交換させる
蒸発器とを有し、圧縮機からの冷媒が冷媒用伝熱管を介
して循環することにより、貯湯タンクから貯湯用伝熱管
に循環してきた水を加熱し、当該加熱された水を貯湯タ
ンクに戻すことにより貯湯すると共に、追焚用伝熱管を
介して湯船の湯を循環させて冷媒で加熱することにより
風呂の追焚を行うようにしたので、貯湯、給湯、風呂の
お湯張り、追焚を１台で行ってエネルギーの有効利用を
図ると共に設置スペースが小さくできるようになる。

【００８３】請求項２にかかる発明によれば、貯湯用の
水を貯留する貯湯タンクと、貯湯用の水を貯留すると共
に風呂の湯が循環する追焚用伝熱管が内設されると共
に、貯湯タンクの水が逆止弁を介して給水されて貯留す
る追焚タンクと、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機か
らの冷媒が循環する冷媒用伝熱管と、貯湯タンクからの
水が循環する貯湯用伝熱管とにより形成された放熱器
と、該放熱器からの冷媒を膨張させる膨張弁と、該膨張
弁からの冷媒と機外空気とを熱交換させる蒸発器とを有
し、圧縮機で圧縮された冷媒が冷媒用伝熱管を介して循
環することにより、貯湯タンクから貯湯用伝熱管に循環
してきた水を加熱し、当該加熱された水を貯湯タンクに
戻して追焚タンク及び貯湯タンクに貯湯すると共に、追
焚用伝熱管を介して循環する湯船の湯を追焚タンクに貯
湯された湯で加熱して風呂の追焚を行うようにしたの
で、サイクル効率を高めながら貯湯、給湯、風呂のお湯
張り、追焚を１台で行ってエネルギーの有効利用を図る
と共に設置スペースが小さくできるようになる。

【００８４】請求項３にかかる発明によれば、貯湯タン
ク又は追焚タンクの頂部に設けられ、貯湯タンク又は追
焚タンクに貯湯された湯を水道水と混合して所定温度に
して給湯する給湯混合弁を設けたので、適温給湯が可能
になり利便性が向上する。

【００８５】請求項４にかかる発明によれば、放熱器か
ら膨張弁に循環する冷媒と蒸発器から圧縮機に戻る冷媒
とを熱交換させる内部熱交換器を設けたので、サイクル
効率が向上してエネルギー利用効率を高めることが可能
になる。

【００８６】請求項５にかかる発明によれば、蒸発器が
着霜した場合には、膨張弁を閉じて圧縮機からの冷媒を
当該蒸発器に供給させることにより、該蒸発器の除霜を
行わせる除霜用弁を設けたので、着霜時におけるサイク
ル効率の低下を防止してエネルギー利用効率を向上させ
ることが可能になる。

【００８７】請求項６にかかる発明によれば、圧縮機の
回転数が調整可能に設けられて、少なくとも給湯時間、
外気温度、給水温度に基づきサイクル効率が最大になる
ように当該回転数を設定するようにしたので、エネルギ
ーの利用効率を高めることが可能になる。

【００８８】請求項７にかかる発明によれば、冷媒とし
て二酸化炭素冷媒を用いて、自然環境に優しい装置にす
ると共に、高温給湯が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の説明に適用される
ヒートポンプ給湯機の概略回路図である。

【図２】第２の実施の形態の説明に適用されるヒートポ
ンプ給湯機の概略回路図である。

【図３】外気温度及び給水温度と圧縮機の最適な回転数
等の関係を例示する図である。

【図４】外気温度及び給水温度に対して最適な回転数で
圧縮機を運転した際の放熱器における加熱能力を示す図
である。

【図５】従来の技術の説明に適用されるヒートポンプ給
湯機の概略回路図である。

【符号の説明】

１０ 冷媒回路 １１ 圧縮機 １２ 追焚用伝熱管 １２ｂ 貯湯用伝熱管 １２ａ 冷媒用伝熱管 １２ 放熱器 １３ 内部熱交換器 １４ 膨張弁 １５ 蒸発器 １７ 安全弁 １８ 除霜用弁 ２０ 給湯回路 ２１ 貯湯タンク ２２ 貯湯用ポンプ ２３ 流量調整弁 ２５ 給湯混合弁 ２６ 給水弁 ２８ 給水管 ２９ 給湯制御弁 ３０ 湯張制御弁 ３１ 追焚用ポンプ ３２ 取水器 ４１ 追焚タンク ４２ 追焚用伝熱管 ４３ 追焚タンク ４３ 逆止弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向山 洋 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 桑原 修 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 井崎 博和 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貯湯用の水を貯留する貯湯タンクと、 冷媒を圧縮する圧縮機と、 該圧縮機からの冷媒が循環する冷媒用伝熱管と、前記貯
   湯タンクからの水が循環する貯湯用伝熱管と、湯船の湯
   が循環する追焚用伝熱管とにより形成された放熱器と、 該放熱器からの冷媒を膨張させる膨張弁と、 該膨張弁からの冷媒と機外空気とを熱交換させる蒸発器
   とを有し、 前記圧縮機からの冷媒が冷媒用伝熱管を介して循環する
   ことにより、前記貯湯タンクから貯湯用伝熱管に循環し
   てきた水を加熱し、当該加熱された水を貯湯タンクに戻
   すことにより貯湯すると共に、前記追焚用伝熱管を介し
   て湯船の湯を循環させて冷媒で加熱することにより風呂
   の追焚を行うことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
2. 【請求項２】 貯湯用の水を貯留する貯湯タンクと、 貯湯用の水を貯留すると共に風呂の湯が循環する追焚用
   伝熱管が内設されると共に、前記貯湯タンクの水が逆止
   弁を介して給水されて貯留する追焚タンクと、 冷媒を圧縮する圧縮機と、 該圧縮機からの冷媒が循環する冷媒用伝熱管と、貯湯タ
   ンクからの水が循環する貯湯用伝熱管とにより形成され
   た放熱器と、 該放熱器からの冷媒を膨張させる膨張弁と、 該膨張弁からの冷媒と機外空気とを熱交換させる蒸発器
   とを有し、 前記圧縮機で圧縮された冷媒が冷媒用伝熱管を介して循
   環することにより、前記貯湯タンクから貯湯用伝熱管に
   循環してきた水を加熱し、当該加熱された水を追焚タン
   ク又は貯湯タンクに戻すことにより貯湯すると共に、追
   焚用伝熱管を介して循環する湯船の湯を追焚タンクに貯
   湯された湯で加熱して風呂の追焚を行うことを特徴とす
   るヒートポンプ給湯機。
3. 【請求項３】 前記貯湯タンク又は追焚タンクの頂部に
   設けられ、前記貯湯タンク又は追焚タンクに貯湯された
   湯を水道水と混合して所定温度にして給湯する給湯混合
   弁を有することを特徴とする請求項１又は２記載のヒー
   トポンプ給湯機。
4. 【請求項４】 前記放熱器から膨張弁に循環する冷媒と
   前記蒸発器から圧縮機に戻る冷媒とを熱交換させる内部
   熱交換器を設けたことを特徴とする請求項１乃至３いず
   れか１項記載のヒートポンプ給湯機。
5. 【請求項５】 前記蒸発器が着霜した場合には、前記膨
   張弁を閉じて前記圧縮機からの冷媒を当該蒸発器に供給
   させることにより、該蒸発器の除霜を行わせる除霜用弁
   を設けたことを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項
   記載のヒートポンプ給湯機。
6. 【請求項６】 前記圧縮機の回転数が調整可能に設けら
   れて、少なくとも給湯時間、外気温度、給水温度に基づ
   きサイクル効率が最大になるように当該回転数を設定す
   るようにしたことを特徴とする請求項１乃至５いずれか
   １項記載のヒートポンプ給湯機。
7. 【請求項７】 前記冷媒が二酸化炭素冷媒であることを
   特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載のヒートポ
   ンプ給湯機。