JP2004150652A

JP2004150652A - ヒートポンプ式給湯機

Info

Publication number: JP2004150652A
Application number: JP2002313801A
Authority: JP
Inventors: Akinobu Okamura; 哲信岡村; Shuuton Rimu; シュウトンリム; Kenichi Saito; 健一齊藤; Koichi Fukushima; 功一福島
Original assignee: Hitachi Home and Life Solutions Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】ヒートポンプ式給湯機において、小型及び軽量で輸送性及び据付け性を良好にすると共に、湯切れを起こすことなくエネルギー効率に優れ、しかも運転停止時に貯湯タンクに溜まっている温水の使用を可能にする。
【解決手段】ヒートポンプ式給湯機は、ヒートポンプ回路３０と、貯給湯回路４１と、機器の動作を制御する運転制御手段２１とを備える。貯給湯回路４１は、切換弁１３の切換えによって、貯湯タンク１０、循環ポンプ１１、水熱交換器２ｂに水を循環させて貯湯タンク１０に貯湯する貯湯回路と、貯湯タンク１０から給湯弁１４を通して給湯する第１給湯回路と、水熱交換器２ｂから給湯弁１４を通して給湯する第２給湯回路とを形成する。運転制御手段２１は、使用端末側に貯湯タンク１０からの給湯が可能な状態でヒートポンプ回路３０の運転を停止する運転停止機能を有する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプ式給湯機に係り、特に貯湯タンクから給湯する第１給湯回路と水冷媒熱交換器から給湯する第２給湯回路とを備えたヒートポンプ式給湯機に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の給湯機には、貯湯タンクを持たずにガス等を燃焼させてその強力な燃焼熱で瞬間的に水を沸き上げて湯を供給する燃焼式給湯機や、大容量の貯湯タンクを持ち夜間割引の安い電力を利用して夜の間に電気ヒーターで加熱した大量の湯を貯湯タンクに貯蔵し日中に貯湯タンクに貯蔵した湯を使う電気温水器等があった。
【０００３】
そして、最近では電気温水器に比較してエネルギー効率が良いと云われるヒートポンプ式給湯機が普及し始めてきた。ヒートポンプ式給湯機は、熱源に冷媒の状態変化を利用しているので、電気ヒーター加熱よりエネルギー効率が数倍良く、またガス等を燃焼しないのでＣＯ２を排出せず地球環境にやさしい給湯機と云われている。しかし、ガス等を燃焼したときのように強力な熱量がないため、電気温水器と同様に大容量の貯湯タンクを設け、夜間の安価な電力を使って夜中にヒートポンプ回路で湯を沸き上げて貯湯タンクに貯蔵し、貯蔵した湯を日中に使うものが一般的であった。すなわち、従来のヒートポンプ式給湯機ではヒートポンプ回路と、ヒートポンプ回路で加熱した大量の湯を貯蔵しておく貯湯タンクをそれぞれ別個の装置として設け、両装置の間を配管等で接続して給湯機として機能させていた。
【０００４】
係る従来のヒートポンプ式給湯機としては、特開平９−１２６５４７号公報（特許文献１）に開示されたものがある。これを図１０に示して説明する。
【０００５】
ヒートポンプ式給湯機は、圧縮機１０１、凝縮器１０２、減圧装置１０３、蒸発器１０４から構成されたヒートポンプ回路と、大容量の貯湯タンク１０５とを別個の装置として設けている。また、ヒートポンプ式給湯機は、貯湯タンク１０５の下部から循環ポンプ１１２を介してヒートポンプ回路の凝縮器１０２と熱交換的に配置した水熱交換器１１３に水配管を接続し、水熱交換器１１３の出口と貯湯タンク１０５の上部に温水配管を接続した貯給湯回路を設けている。
【０００６】
そして、このヒートポンプ式給湯機は、夜間の安価な電力を利用してエネルギー効率の良いヒートポンプ回路を運転し、貯湯タンク１０５内の水を循環ポンプ１１２で循環させながら水熱交換器１１３で所定の湯温になるまで徐々に温め、所定の湯温に達したことを温度検知器１１４で検知してヒートポンプ回路の運転を停止するようにしている。日中、使用端末１１８で湯を使用する際にはミキシングバルブ１１７で水道水と混合して適当な温度に薄めて供給する。貯湯タンク１０５に貯蔵する湯の温度をできるだけ高くすることにより、ミキシングバルブ１１７により薄める水道水の量を多くし、貯湯タンク１０５から取り出す湯の量を少なくするようにしている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１２６５４７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のヒートポンプ式給湯機は、大容量の貯湯タンクを有するため、ヒートポンプ式給湯機を設置するための充分な広さの設置スペースが必要となっていた。また、貯湯タンクの容量一杯に湯を貯めた場合を考えると、その質量は一般的なヒートポンプ式給湯機では４００ｋｇを超える重さになるので、設置場所の基礎工事を行なって充分な強度を確保しなければならず、また、アパートやマンションのベランダのような狭い場所や強度の不十分な場所にすえつけることが困難であり、さらには、ヒートポンプ式給湯機を顧客の設置場所に運搬する際にもその費用や手間を多く要するものであった。
【０００９】
そして、従来のヒートポンプ式給湯機は、夜間の安い電気料金を利用するように夜中にヒートポンプ回路を運転し、高温の湯にして貯湯タンクに貯えておき、日中にヒートポンプ回路を運転しないで貯湯タンクに貯まっている湯を使用するという使い方をしている。このため、時には貯湯タンクの湯を使いきってしまい、直ぐに沸き上げることができずに湯切れを起こすことがあった。また、空気温度より温度の高い大量の湯を貯蔵しておくため、貯湯タンクの大きな表面から熱が放射されてエネルギーの無駄使いになり、それによって温度が下がる分を夜間に余裕を持って温めておく必要があった。
【００１０】
また、従来のヒートポンプ式給湯機には、貯湯タンクに溜まっている温水の運転停止中における利用、さらには異常が発生して運転を強制的に停止した時における貯湯タンクに溜まっている温水の利用に関しては開示されていない。
【００１１】
本発明の目的は、小型及び軽量で輸送性及び据付け性に優れると共に湯切れを起こすことなくエネルギー効率に優れ、しかも運転停止時に貯湯タンクに溜まっている温水の使用が可能なヒートポンプ式給湯機を提供することにある。
【００１２】
本発明の別の目的は、小型及び軽量で輸送性及び据付け性に優れると共に湯切れを起こすことなくエネルギー効率に優れ、しかも異常が発生して強制的に運転を停止した時でも貯湯タンクに溜まっている温水の使用が可能なヒートポンプ式給湯機を提供することにある。
【００１３】
なお、本発明のその他の目的と有利点は以下の記述から明らかにされる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、空気と熱交換を行なう蒸発器を冷媒配管を介して順次接続したヒートポンプ回路と、貯湯タンク、循環ポンプ、前記凝縮器と熱交換する水熱交換器、切換弁、給湯弁を水配管を介して接続した貯給湯回路と、前記圧縮機、前記循環ポンプ、前記切換弁、前記給湯弁の動作を制御する運転制御手段とを備え、前記貯給湯回路は、前記切換弁の切換えによって、前記貯湯タンク、前記循環ポンプ、前記水熱交換器に水を循環させて前記貯湯タンクに貯湯する貯湯回路と、前記貯湯タンクから前記給湯弁を通して給湯する第１給湯回路と、前記水熱交換器から前記給湯弁を通して給湯する第２給湯回路とを形成するように構成され、前記運転制御手段は、使用端末側に前記貯湯タンクからの給湯が可能な状態で前記ヒートポンプ回路の運転を停止する運転停止機能を有する構成にしたものである。
【００１５】
上述した別の目的を達成するために、本発明は、前記構成に加えて、前記運転制御手段がヒートポンプ運転中に異常の発生を検出する異常検出機能を有し、前記運転停止機能が検出した異常に基づいて使用端末側に前記貯湯タンクからの給湯を可能な状態にして前記ヒートポンプ回路の運転を強制的に停止する構成としたものである。
【００１６】
なお、本発明のその他の手段は以下の記述から明らかにされる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の複数の実施例を、図を用いて説明する。各実施例の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
まず、本発明の第１実施例のヒートポンプ式給湯機を図１から図８を用いて説明する。
ヒートポンプ式給湯機５０は、ヒートポンプ回路３０、給湯回路４０および運転制御手段２１を備えて構成されている。このヒートポンプ回路３０、給湯回路４０および運転制御手段２１は、小容量の貯湯タンク１０を用いて一つの筐体５０ａ内に収納されるようになっている。これによって、ヒートポンプ回路３０および給湯回路４０が別体の筐体に収納されている従来の一般的なヒートポンプ式給湯機に比較して、輸送性、据付け性を良好なものすることができる。
【００１８】
ヒートポンプ回路３０は、圧縮機１、凝縮器２ａ、減圧装置３、蒸発器４を、冷媒配管５ａ〜５ｄを介して順次接続して構成されており、その中に冷媒が封入されている。
【００１９】
圧縮機１は、容量制御が可能で、多量の給湯を行なう際に大きな容量で運転される。ここで、圧縮機１は、ＰＷＭ制御、電圧制御（例えばＰＡＭ制御）及びこれらの組合せ制御により、低速（例えば２０００回転／分）から高速（例えば８０００回転／分）まで回転数制御されるようになっている。特に、第１水熱交換器２ｂから直接給湯する際（換言すれば、第２給湯回路で給湯する際）には、圧縮機１が高速回転数で運転される。
【００２０】
凝縮器２ａは第１水熱交換器２ｂおよび第２水熱交換器２ｃと熱交換を行なうように構成されている。水冷媒熱交換器２は凝縮器２ａ、第１水熱交換器２ｂおよび第２水熱交換器２ｃを備えて構成されている。蒸発器４は空気と冷媒との熱交換を行なう空気冷媒熱交換器で構成されている。
【００２１】
除霜用電磁弁６は圧縮機１から吐出される高温高圧の冷媒ガスを蒸発器４の入口側にバイパスして導くためのものである。除霜用電磁弁６の一端は冷媒配管７ａを介して圧縮機１の吐出側（凝縮器２ａの入口側）に接続され、除霜用電磁弁６の他端は冷媒配管７ｂを介して蒸発器４の入口側（減圧装置３の出口側）に接続されている。除霜用電磁弁６は開閉弁で構成されている。
【００２２】
給湯回路４０は貯給湯回路４１および風呂追炊回路４２を備えて構成されている。貯給湯回路４１は、減圧弁９、貯湯タンク１０、循環ポンプ１１、逆止弁１２、第１水熱交換器２ｂ、切換弁１３、給湯弁１４および水比例弁１５が水配管を介して接続されて構成されている。貯給湯回路４１内には、給水源８から水が供給されて充満される。風呂追炊回路４２は、風呂循環ポンプ２０、第２水熱交換器２ｃが水配管を介して接続されて構成されている。風呂追炊回路４２には浴槽１９の湯が循環される。なお、本発明の説明において、水は冷水と温水とを含むものであり、冷水は温水になる前の状態であり、温水は冷水が加熱された状態（湯とも言う）である。
【００２３】
運転制御手段２１は、図２に示すように、圧縮機１、減圧装置３、除霜用電磁弁６、循環ポンプ１１、切換弁１３、給湯弁１４、水比例弁１５、風呂循環ポンプ２０の動作を制御するものである。そして、運転制御手段２１は、運転停止時に、給湯弁１４を開放して、使用端末側に貯湯タンク１０からの給湯が可能な状態にする運転停止機能を有している。
【００２４】
ヒートポンプ式給湯機には、給湯機の状態を検出する温度センサを備えている。給湯回路４０側には、給湯弁１４の前後の給湯管４１ｂ、第１水熱交換器２ｂと切換弁１３との間の水配管、減圧弁９の出口側の給水管４１ａ、風呂循環ポンプ２０の出口側の水配管にそれぞれ温度センサが設けられ、運転制御手段２１に検出信号が入力されるように構成されている。また、ヒートポンプ回路３０側には、外気温度を検出する外気温センサが設けられ、運転制御手段２１に検出信号が入力されるように構成されている。運転制御手段２１はこれらの信号に基づいて各機器を制御する。
【００２５】
貯給湯回路４１は、切換弁１３の切換えによって、貯湯タンク１０、循環ポンプ１１、第１水熱交換器２ｂ、切換弁１３に水を循環させて貯湯タンク１０に貯湯する貯湯回路と、給水源８の給水を受けながら貯湯タンク１０から切換弁１３および給湯弁１４を通して給湯する第１給湯回路と、給水源８の給水を受けながら水熱交換器２ｂから切換弁１３および給湯弁１４を通して給湯する第２給湯回路とを形成するように水配管を介して構成されている。風呂追炊回路４２は風呂循環ポンプ２０、第２水熱交換器２ｃに浴槽１９の湯を循環するように水配管を介して構成されている。
【００２６】
貯給湯回路４１は、給水管４１ａを給水源８に接続して給水源８から給水されると共に、給湯管４１ｂを使用端末である台所蛇口１６、風呂蛇口１７、シャワー１８に接続して台所蛇口１６、風呂蛇口１７、シャワー１８へ給湯されるようになっている。
【００２７】
給水管４１ａは入口側に減圧弁９を設けている。給水管４１ａは、減圧弁９の出口側で三つに分岐されて、貯湯タンク１０に直接的に接続され、第１水熱交換器２ｂに逆止弁１２を介して接続され、給湯弁１４に水比例弁１５を介して接続されている。
【００２８】
逆止弁１２は、圧力差によって一方向のみに水を流通させるものであり、循環ポンプ１１と並列に接続され、第２給湯回路を構成する際に給水源８の冷水を循環ポンプ１１をバイパスして導くように構成されている。
【００２９】
切換弁１３は、第１給湯回路における第１水熱交換器２ｂの出口側、第２給湯回路における貯湯タンク１０の出口側、および貯湯回路における第１水熱交換器２ｂと貯湯タンク１０との間に位置して設けられている。切換弁１３は、図３に示すように三方弁で構成されており、ステッピングモータ１３ｄの動作により弁体１３ｅが移動して流通口１３ａ、１３ｂ、１３ｃ間の連通、閉塞が行なわれる。流通口１３ａは貯湯タンク１０に接続され、流通口１３ｂは第１水熱交換器２ｂに接続され、流通口１３ｃは給湯弁１４の流入口１４ａに接続されている。切換弁１３は本実施例では三方弁で構成したが、切換機能を有するように複数の弁で構成してもよい。
【００３０】
給湯弁１４は、給湯管４１ｂの出口側に設けられ、流量を調整して所定温度の給湯を行なうために設けられている。給湯弁１４は、図４に示すように三方弁で構成され、ステッピングモータ１４ｄの動作により弁体１４ｅが移動して流通口１４ａと１４ｂ、１４ｃとの間の連通、閉塞および流量の調整が行なわれる。流通口１４ａは切換弁１３を介して貯湯タンク１０に接続されると共に、水比例弁１５を介して給水源８に接続されている。流通口１４ｂは台所蛇口１６に接続され、流通口１４ｃは風呂蛇口１７およびシャワー１８に接続されている。
【００３１】
水比例弁１５は給水源８の冷水を貯湯タンク１０および第１水熱交換器２ｂをバイパスして直接給湯弁１４の入口側に導くように給水管４１ａと給湯管４１ｂとの間に接続されている。水比例弁１５から冷水を給湯弁１４の入口側に導くことにより、給湯流量を確保しながら給湯温度を調節することができる。水比例弁１５は、二方弁で構成され、ステッピングモータの動作により弁体が移動して流通口１５ａ、１５ｂ間の連通、閉塞および流量の調整が行なわれる。
【００３２】
貯湯タンク１０は円筒状で縦長に形成された小容量のタンクで構成されている。貯湯タンク１０は従来貯湯方式の貯湯タンクに比べ３分の１程度の小さな貯湯タンクである。
【００３３】
貯湯タンク１０の周囲には図５〜図７に示す水冷媒熱交換器２が巻かれて配置されている。水冷媒熱交換器２は、凝縮器２ａの間に第１水熱交換器２ｂおよび第２水熱交換器２ｃが交互に配置されるようにスパイラル状に形成され、全体として円筒状に形成されている。凝縮器２ａ、第１水熱交換器２ｂおよび第２水熱交換器２ｃは、扁平状に形成されており、その平坦部が熱的に接触して一体的に形成されている。
【００３４】
このような構成において、本実施例のヒートポンプ給湯機は、電気温水器に比較してエネルギー効率が３００〜５００％良いといわれるヒートポンプ回路３０を利用して、水熱交換器２ｂで焚き上げた湯を直接使用端末に供給すると共に、浴槽１９の湯を第２水熱交換器２ｃで追炊きしようとするものである。
【００３５】
次に、本ヒートポンプ式給湯機の動作について図８のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３６】
ヒートポンプ式給湯機５０は製造場所から運搬されて利用者の希望する設置場所に据付られ、電源に接続されると、給水源８（例えば水道）から給水された水が減圧弁９によって一定圧力に減圧調整され、貯湯タンク１０および凝縮器２ａ並びに各水配管内が満水状態にされる（ステップ６１）。ヒートポンプ給湯機５０の据付時の各機器は次のような初期状態に設定されている。即ち、切換弁１３は流通口１３ａと流通口１３ｂとが連通され、水比例弁１５は閉じられた状態となっている。
【００３７】
電源スイッチが投入されると、運転制御手段２１の制御によりヒートポンプ回路３０および貯給湯回路４１の運転が開始され、加熱運転が行なわれる（ステップ６３）。この加熱運転では、圧縮機１の運転が開始され、圧縮機１内のガス状冷媒が加熱圧縮され高温高圧の冷媒となって凝縮器２ａに送り込まれる。これによって、水冷媒熱交換器２では、凝縮器２ａの冷媒回路を流れる高温冷媒と第１水熱交換器２ｂの水回路を流れる水とが熱交換し、冷媒は放熱され、水は加熱される。放熱された冷媒は減圧装置３で減圧され、更に蒸発器４で膨脹蒸発してガス状となり再び圧縮機１に戻る。このヒートポンプ運転を繰返し続けることにより、第１水熱交換器２ｂ内を通過する水が加熱される。
【００３８】
上述した加熱運転では、循環ポンプ１１の運転が開始され、貯湯タンク１０の下部の通水口から、循環ポンプ１１、第１水熱交換器２ｂ、切換弁１３、貯湯タンク１０の上部の通水口へ水が循環する。これにより、水冷媒熱交換器２で加熱された温水が貯湯タンク１０の上部より貯湯されてゆき、貯湯タンク１０全体が沸き上がった状態で運転を停止する。なお、図８ではこの運転停止ステップの表示を省略してある。
【００３９】
運転制御手段２１は、係る運転停止時に、切換弁１３の水熱交換器２ｂ側を閉止して補助タンク１０と給湯弁１４との間を開放状態とし、給湯弁１４を開放状態とし、標準的給湯温度になるような水比例弁１５の開放状態とし、加熱運転を停止する、という運転停止機能を有する。例えば、給水源８である水道水が１７℃で、第１水熱交換器２ｂによって６０℃に加熱されて貯湯タンク１０に貯湯されており、水比例弁１５は混合水が通常使用温度４２℃付近になるよう給水源８からの水の供給量を調整する設定状態で運転停止するようになっている。ヒートポンプ式給湯機５０に異常状態が発生してヒートポンプ回路３０の運転ができない状態においても、係る運転停止機能により貯湯タンク１０内の温水を通常使用温度で使用できる。
【００４０】
そして、使用端末１６〜１８で湯が使われると（ステップ６４）、運転制御手段２１は制御信号を発信して、圧縮機１を起動させてヒートポンプ回路３０の運転を開始すると共に、貯湯タンク１０の下部から水が供給され、その水圧により貯湯タンク１０の上部に貯まっていた高温の湯が切換弁１３を通って給湯管４１ｂに押し出され、給湯弁１４を通って使用端末１６〜１８に供給されることになる。即ち、第１給湯回路が構成されることによってタンク給湯が行なわれる（ステップ６５）。
【００４１】
ここで、運転を開始したばかりのヒートポンプ回路３０は、凝縮器３に冷媒を送り込み、第１水熱交換器２ｂに溜まっている少量の水を加熱してゆく。そして、凝縮器３に送り込まれてくる冷媒の量は時間の経過とともに増加するので、それにしたがって発生する凝縮熱が増加して第１水熱交換器２ｂの中に溜まっている少量の水の温度を急激に上昇させてゆく。
【００４２】
そして、運転開始直後の所定時間（例えば数分間）を貯湯タンク１０から湯を供給するタンク給湯を行なった後は、運転制御手段２１が動作して第１給湯回路によるタンク給湯から第２給湯回路による加熱給湯に切換えられる（ステップ６６）。即ち、第２給湯回路は、給水源８からの冷水を第１水熱交換器２ｂを通して加熱し、切換弁１３および給湯弁１４を通して使用端末１６〜１８に供給する。これによって、運転立ち上り時の加熱遅れを解消できる。
【００４３】
このように貯湯タンク１０から過渡的に給湯し、その後は水加熱器１１から給湯するようにしているので、貯湯タンク１０の容量を従来例と比較して格段に小さくすることができる。なお、水加熱器１１に貯溜している水の温度をできるだけ速く上昇させて、貯湯タンク１０を使用する過渡的な給湯回路を使用する時間を短縮することが貯湯タンク１０の容量をさらに小さくすることになるので、ヒートポンプ回路３０の能力、特に圧縮機出力を従来一般に用いられている５ＫＷ程度より３倍以上の１５ＫＷ程度（より好ましくは５倍以上の２０ＫＷ程度）に大きくすることが望ましい。
【００４４】
なお、使用端末の台所蛇口１６、風呂蛇口１７、シャワー１８で同時に出湯した場合は、同時に給水源８から同量の水が供給され、貯湯タンク１０及び給湯回路４０は常に満水となるように構成されている。また、この同時給湯における給湯量が極端に多い場合には、切換弁１３の弁体１３ｅを中間位置に動作させて第１水熱交換器２ｂからの給湯に加えて貯湯タンク１０からの給湯も併用できるようになっている。
【００４５】
そして、使用端末１６〜１８での給湯使用がなくなると（ステップ６７）、貯湯回路による貯湯運転が行なわれる（ステップ６８）。この貯湯運転は、第１給湯回路および第２給湯回路が閉じられると共に、貯湯回路が構成されてヒートポンプ回路３０の運転が行なわれるものである。この貯湯運転は、ステップ６３で述べた加熱運転と同じ動作を行なうので、ここで重複して説明することを省略する。
【００４６】
この貯湯運転中に使用端末１６〜１８での給湯使用の有無を継続して判定し（ステップ６９）、給湯使用が有ればステップ６６に戻って動作し、給湯が無ければ貯湯タンク１０の温度が所定温度かを判定する（ステップ７０）。この判定で、所定温度未満であればステップ６８に戻って貯湯運転が継続され、所定温度以上であれば運転制御手段２１によりタンク給湯が可能な状態に各機器を設定して運転が終了される（ステップ７２）。
【００４７】
一方、ヒートポンプ運転中において、異常発生検出機能によって機器または外部要因により運転に異常が発生したか否かを常に判定する（ステップ７３）。その判定で、異常が発生していない場合には通常の運転制御が行なわれ、異常が発生している場合には異常状態の重要度の判別を行なう（ステップ７４）。この異常重要度判別機能にて、過負荷や誤操作で復帰後通常状態に戻ることができる軽微なものと判別された場合には、発生回数の判定を行なう（ステップ７５）。この発生回数の判定で、規定回数内の場合には通常の運転状態に戻り、規定回数以上になった場合には異常表示を行なう（ステップ７６）。上述した異常重要度判別機能にて、運転不能等の重要なものと判別された場合には、異常表示を行なう（ステップ７６）。この異常表示を行なって、タンク給湯が可能な状態にし（ステップ７１）、ヒートポンプ運転を停止する（ステップ７２）。
【００４８】
前記異常表示は、制御パネルに点滅等で視覚的に異常表示する方法またはチャイム等で音声的に表示する方法等で行なう。更に確実な方法として、前記視覚的表示と音声的表示を併用して報知することが望ましい。
【００４９】
次に、タンク追焚きについて説明する。貯湯タンク１０内の温水が長時間使用されない場合、所定温度以下になると自動検知して、ヒートポンプ運転を開始すると共に、循環ポンプ１１運転を開始することにより、貯湯タンク１０、循環ポンプ１１、水熱交換器２ｂ、切換弁１３、貯湯タンク１０の貯湯回路にて貯湯タンク１０内の水温が所定温度に達するまで貯湯運転を行なう。
【００５０】
同様にして、風呂追焚きは、浴槽１９内の温水が長時間使用されない場合、所定温度以下になると自動検知してヒートポンプ運転を開始し、風呂循環ポンプ２０により、浴槽１９、風呂循環ポンプ２０、水冷媒熱交換器２、浴槽１９の水循環回路にて浴槽１９内の水温が所定温度に達するまで貯湯運転を行なう。
【００５１】
本実施例によれば、使用端末側に貯湯タンク１０からの給湯が可能な状態でヒートポンプ回路３０の運転を停止する運転停止機能を運転制御手段２１に持たせているので、運転停止中に使用端末１６〜１８から貯湯タンク１０に溜まっている温水を利用することができる。特に、運転停止機能は、貯湯回路の貯湯運転中に異常を検出した時に、貯湯タンク１０と給湯弁１４との間を連通すると共に、前記切換弁と前記使用端末との間の給湯弁を開放状態にするようにしたので、異常状態で運転停止中であっても使用端末１６〜１８から貯湯タンク１０に溜まっている温水を利用することができる。
【００５２】
また、ヒートポンプ回路３０の運転を開始する時の過渡期だけ貯湯タンク１０内に貯蔵している高温の湯を使用して補助的に使用端末１６〜１８に湯を供給し、ヒートポンプ回路３０の安定時には水熱交換器２ｂで焚き上げた湯を直接使用端末１６〜１８に供給するので、貯湯タンク１０を格段に小さくすることができると共に、湯切れすることなく給湯することができる。小容量の貯湯タンク１０を用いたことにより、運搬費用等を低減することができる。さらには、ヒートポンプ給湯機を設置するのに広い設置スペースを必要とせず、また質量も軽いので特に強固な地盤や基礎工事を必要とせず、アパートやマンションのベランダ等にも設置することが可能になる。
【００５３】
また、小容量の貯湯タンク１０をヒートポンプ回路３０などと共に、ヒートポンプ給湯機本体に内蔵するようにしたことにより、ヒートポンプ給湯機本体一個を運搬し、設置すれば良く、運搬費用、設置工事費、それらにかかる諸経費を低減することができると共に、ヒートポンプ給湯機を設置するのに広い設置スペースを必要とせず、また質量も軽いので特に強固な地盤や基礎工事を必要とせず、アパートやマンションのベランダ等にも設置することが可能になる。
【００５４】
また、単管パイプの凝縮器パイプと水加熱器パイプを接触させた組パイプで水熱交換器２を構成し、その組パイプを密着させて円筒形に巻き上げて水熱交換器２を形成しているので、円筒形の径を小さくすることができる。これによって、小さな貯湯タンク１０の周囲に設置することができる。
【００５５】
また、貯湯タンク１０を小さくすることができるので、貯湯タンク１０からの放熱量を低減することができ、熱エネルギーを無駄なく利用することができる。さらには、貯湯タンク１０を小さくしたことによって、水熱交換器２を巻き付けた貯湯タンク１０全体を小さな断熱材２９で被覆することができるようになり、ヒートポンプ回路３０で加熱した湯をさめ難くし、熱エネルギーを無駄なく利用することができる。
【００５６】
次に、本発明の第２実施例を図９を用いて説明する。この第２実施例は、次に述べる通り第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。
【００５７】
この第２実施例では、通常の運転停止時は給湯弁１４を閉状態にして停止し、運転中の異常発生により運転停止する場合に貯湯タンク１０から使用端末１６〜１８への給湯が可能な状態にして運転停止するようにしたものである。即ち、通常状態で運転を終了する場合には、ステップ７０から給湯弁１４を閉じた状態にした後（ステップ７７）、ステップ７２のように運転を停止する（ステップ７８）。また、重要な異常状態で停止する場合および軽微な異常が規定回数以上になった場合には、タンク給湯が可能な状態にし（ステップ７１）、ヒートポンプ運転を停止する（ステップ７２）。
【００５８】
このように、異常が発生した場合のみ、貯湯タンク１０から使用端末１６への給湯が可能な状態にして運転停止する様にしても、異常発生時でも貯湯タンクに貯留している温水を使用することができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、小型及び軽量で輸送性及び据付け性に優れると共に湯切れを起こすことなくエネルギー効率に優れ、しかも運転停止時に貯湯タンクに溜まっている温水の使用が可能なヒートポンプ式給湯機を得ることができる。
【００６０】
また、本発明によれば、小型及び軽量で輸送性及び据付け性に優れると共に湯切れを起こすことなくエネルギー効率に優れ、しかも異常が発生して強制的に運転を停止した時でも貯湯タンクに溜まっている温水の使用が可能なヒートポンプ式給湯機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のヒートポンプ式給湯機の構成図である。
【図２】図１のヒートポンプ式給湯機における運転制御手段の構成図である。
【図３】図１のヒートポンプ式給湯機に用いる切換弁の断面図である。
【図４】図１のヒートポンプ式給湯機に用いる給湯弁の断面図である。
【図５】図１のヒートポンプ式給湯機に用いる水熱交換器の正面図である。
【図６】図５の水熱交換器の平面図である。
【図７】図５の水熱交換器の部分断面拡大図である。
【図８】図１のヒートポンプ式給湯機における運転制御動作のフローチャート図である。
【図９】本発明の第２実施例のヒートポンプ式給湯機における運転制御動作のフローチャート図である。
【図１０】従来のヒートポンプ式給湯機の構成図である。
【符号の説明】
１…圧縮機、２…水冷媒熱交換器、２ａ…凝縮器、２ｂ…第１水熱交換器、２ｃ…第２水熱交換器、３…減圧装置、４…蒸発器、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ…冷媒配管、６…除霜用電磁弁、７ａ、７ｂ…冷媒配管、８…給水源、９…減圧弁、１０…貯湯タンク、１１…循環ポンプ、１２…逆止弁、１３…切換弁、１４…給湯弁、１５…水比例弁、１６…台所蛇口、１７…風呂蛇口、１８シャワー、１９…浴槽、２０…風呂循環ポンプ、２１…運転制御手段、３０…ヒートポンプ回路、４０…給湯回路、４１…貯給湯回路、４２…風呂追炊回路、５０…ヒートポンプ式給湯機。

Claims

圧縮機、凝縮器、減圧装置、空気と熱交換を行なう蒸発器を冷媒配管を介して順次接続したヒートポンプ回路と、
貯湯タンク、循環ポンプ、前記凝縮器と熱交換する水熱交換器、切換弁、給湯弁を水配管を介して接続した貯給湯回路と、
前記圧縮機、前記循環ポンプ、前記切換弁、前記給湯弁の動作を制御する運転制御手段とを備え、
前記貯給湯回路は、前記切換弁の切換えによって、前記貯湯タンク、前記循環ポンプ、前記水熱交換器に水を循環させて前記貯湯タンクに貯湯する貯湯回路と、前記貯湯タンクから前記給湯弁を通して給湯する第１給湯回路と、前記水熱交換器から前記給湯弁を通して給湯する第２給湯回路とを形成するように構成され、
前記運転制御手段は、使用端末側に前記貯湯タンクからの給湯が可能な状態で前記ヒートポンプ回路の運転を停止する運転停止機能を有する
ことを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
前記切換弁は前記第１給湯回路における水熱交換器の出口側および前記第２給湯回路における貯湯タンクの出口側に位置して設けられ、前記運転停止機能は貯湯回路の貯湯運転が終了する時に前記貯湯タンクと前記給湯弁との間を連通すると共に前記切換弁と前記使用端末との間の給湯弁を開放状態にするようにしたことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式給湯機。
前記運転制御手段はヒートポンプ運転中に異常の発生を検出する異常検出機能を有し、前記運転停止機能は検出した異常に基づいて使用端末側に前記貯湯タンクからの給湯を可能な状態にして前記ヒートポンプ回路の運転を強制的に停止するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式給湯機。
前記切換弁は前記第１給湯回路における水熱交換器の出口側および前記第２給湯回路における貯湯タンクの出口側に位置して設けられ、前記運転停止機能は、前記貯湯回路の貯湯運転中に異常を検出した時に、前記切換弁の貯湯タンクと前記給湯弁との間を連通すると共に、前記切換弁と前記使用端末との間の給湯弁を開放状態にするようにしたことを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプ式給湯機。
前記運転制御手段はヒートポンプ運転中に異常が発生した場合にその異常発生を報知する異常報知機能を有することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のヒートポンプ式給湯機。
前記運転制御手段はヒートポンプ運転中に異常が発生した場合に異常現象の重要度を判別して運転停止可否を決める異常重要度判別機能を有することを特徴とする請求項１から５の何れかに記載のヒートポンプ式給湯機。
前記運転停止機能は、通常の運転停止時は給湯弁を閉状態にして停止し、運転中の異常発生により運転停止する場合に貯湯タンクから使用端末への給湯が可能な状態にして運転停止するようにしたことを特徴とする請求項３から６の何れかに記載のヒートポンプ式給湯機。