JP2004183907A - Heat pump type hot-water supply and heating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、給湯に影響の少ない貯湯槽内下部の温水を循環させて、この循環される温水の熱を利用して暖房パネルから放熱させるようにしたヒートポンプ給湯暖房装置に関する。
【0002】
【従来技術】
従来、ヒートポンプ給湯暖房装置は、例えば特開2002−89867号公報に記載されているように、ヒートポンプ10、温水回路20、暖房回路30、及び制御装置40を備えている。床暖房パネル32の暖房運転の指示を受けた制御手段40は、先ず暖房初期モードを実行する。このモードでは、温水回路20と暖房回路30が運転される。これによって、暖房回路30の熱媒が、ヒートポンプ10の熱交換器11で温水回路20の温水から熱を受け取り、床暖房パネル32で放熱する。これによって床暖房パネル32を素早く温めることができる。制御手段40はその後暖房通常モードに切り換える。このモードでは、ヒートポンプ10の冷媒回路12と暖房回路30が運転され、熱媒が、熱交換器11で冷媒から熱を受け取り、床暖房パネル32で放熱するようになっている。
【0003】
しかし、このような、ヒートポンプ給湯暖房装置にれば、暖房通常モードではヒートポンプ10の冷媒回路12と暖房回路30が運転され、冷媒回路12の運転により暖房回路30に熱が与えられるため貯湯槽25内の温水は暖房初期モードのみ暖房運転に利用されるものである。
【0004】
ところで、この種ヒートポンプ給湯暖房装置の貯湯モードは、通常夜間の電気料金の安い時間帯に実行される。そして、この電気料金の安い時間帯で貯湯された温水は台所や浴槽などに給湯して利用される。しかし、特に大容量の貯湯槽を有するものにあっては貯湯された温水を使い切れない場合が多々ある。そこで、この使い切れない温水を例えば暖房パネル等の温水利用機器に使用してエネルギーの有効活用することが望まれる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開2002−89867号公報に記載されたヒートポンプ給湯暖房装置は、夜間の安い時間帯で貯湯された貯湯槽内の温水は暖房初期モードのみ暖房運転に利用され、その後の暖房通常モードでは昼間の通常の電気料金でヒートポンプを運転して暖房運転を行うものでエネルギーの有効活用という点では必ずし満足するものではなかった。
【0006】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、暖房通常モードにおいても貯湯槽内下部の温水を利用してエネルギーの有効活用が図れるヒートポンプ給湯暖房装置を提供することを目的とする。
【0007】
【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暖房装置は、圧縮機、冷媒熱交換器、集熱器としての蒸発器等を順次直列接続され冷媒が循環されるヒートポンプユニットと、貯湯槽の下部から上部に貯湯槽内の湯水を水熱交循環ポンプにより循環され前記冷媒熱交換器と熱交換される水熱交換器にて熱交換された温水を貯湯槽の上部から積層させる沸上用循環路と、貯湯槽下部から貯湯槽下部へ前記水熱交循環ポンプにより温水を循環させ暖房用熱交換器を有する暖房通常循環路と、この暖房通常循環路内の温水を暖房用循環ポンプにより循環され前記暖房熱交換器により熱交換させて暖房パネルから放熱させる暖房用熱媒循環路を備えたヒートポンプ給湯暖房装置において、前記暖房用熱媒循環路の戻り側に戻り水温度センサを設け、前記暖房用熱媒循環路運転時、戻り水温度センサが検知する温度が所定温度以上の時は前記水熱交循環ポンプを動作させて貯湯槽下部の温水を循環させこの温水の熱により暖房運転を行い、戻り水温度センサが検知する温度が所定温度以下を検知する時は前記ヒートポンプユニットにより暖房通常循環路内の温水を沸き上げて暖房運転を行うようにしたものである。
【0008】
そして、この構成により、暖房通常運転においても、貯湯槽内下部の温水を利用した暖房運転が実行されエネルギーの有効活用が図れる。
【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、ヒートポンプ給湯暖房装置1は、貯湯ユニット2と、ヒートポンプユニット3と、暖房ユニット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台所や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には貯湯槽5の下側から三方弁10と、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水熱交循環ポンプ11と水熱交換器12とが配設され、また、水熱交換器12と貯湯槽5上部との間には流量調節器としての切換弁13が配設されている。
【0013】
また、貯湯槽5には、貯湯槽5の上部から湯水を取り出し貯湯槽5の下部に湯水を循環させる暖房初期循環路14が接続されている。この暖房初期循環路14には貯湯槽5の上部から第1の分岐路15、三方弁10、水熱交循環ポンプ11、水熱交換器12、切換弁13、暖房用熱交換器18、第2の分岐路16、貯湯槽5下部と順次接続されている。
【0014】
また、貯湯槽5下部には、貯湯槽5下部から出て貯湯槽5下部に湯水を循環させる暖房通常循環路17が接続されている。この暖房通常循環路17には三方弁10、水熱交循環ポンプ11、水熱交換器12、切換弁13、暖房用熱交換器18、第2の分岐路16とが順次接続されている。
【0015】
ヒートポンプユニット3は、冷媒が充填された冷媒循環路19を有し、この冷媒循環路19には、圧縮機20、蒸発器の除霜運転時冷媒の流れ方向を反転させて使用する四方弁21、凝縮器として機能し沸上用循環路9内を流通する湯水を水熱交換器12との間で熱交換して湯水を所定の沸上温度に沸上げる冷媒熱交換器22、膨張弁23および集熱器としての蒸発器24が順に接続されている。また、蒸発器24には、蒸発器24の除霜運転を実行させるための蒸発器24の温度を検知する温度センサ25、外気を蒸発器24に送る送風ファン26および、この送風ファン26を回転させる送風モータ27を備えている。
【0016】
暖房ユニット4は、熱媒が充填された暖房用熱媒循環路28を有し、この暖房用熱媒循環路28は、暖房用熱交換器18、床暖房、パネルヒータ等の放熱部29a、放熱部29b、上方を大気に開放したシスターン30、暖房用循環ポンプ31、戻り水温度センサ40とが順に接続されている。また、シスターン30に電磁弁32を通じて水道水を供給する給水路33が接続されている。
【0017】
34はリモコンを示し、このリモコン34は、台所などの壁面に配設されて貯湯運転、給湯運転、暖房運転等を選択する操作部及び、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。
【0018】
35は運転制御手段としての制御装置で、この制御装置35は、リモコン34の操作で三方弁10、切換弁13を適宜切り換えて沸上用循環路9を循環動作させるとともヒートポンプユニット3を動作させて貯湯槽5の湯水の沸上制御を行ったり、貯湯槽5内の湯水を循環させるとともに暖房用熱媒循環路28の熱媒を循環させて暖房運転を実行させるようになっている。
【0019】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【0020】
先ず、図2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。
【0021】
給水管7から減圧弁6を介して貯湯槽5内に水道水が貯留される。そして、リモコン34の操作により制御装置35が制御され、三方弁10が沸上用循環路9側に切換えられるとともに、流量調節弁13が沸上用循環路9側に100%の量の湯水が流れるよう調節される。そして、ヒートポンプユニット3の圧縮機20が駆動される。これにより矢印で示すように、冷媒は、冷媒回路19の圧縮機20、四方弁21、凝縮器として機能する冷媒熱交換器22、膨張弁23、蒸発器24の順に流れる。蒸発器20で大気熱を集熱し気化された冷媒は圧縮機20に送られ、圧縮機20で圧縮されて出た高温高圧の冷媒ガスは、冷媒熱交換器22で熱交換される。
【0022】
一方、沸上用循環路9の沸上用循環ポンプ11が駆動され、矢印で示すように貯湯槽5下部の湯水が沸上用循環路9側を通じて水熱交換器12と冷媒熱交換器22との間で沸上用循環路9内の湯水が熱交換され湯水となって貯湯槽5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80℃の湯水が順次積層され貯湯槽5内の湯水が沸上げられる。そして、このように、貯湯槽5内に積層された温水は、給湯管8を通じて例えば台所や浴槽に送られ給湯されたり、暖房循環路に熱を与え暖房運転などに利用される。
【0023】
次に、図3により暖房運転初期の作用について説明する。
【0024】
リモコン34の操作により制御装置35が制御され、三方弁10が第1の分岐路15側に切り換えられるとともに、切換弁13が第2の分岐路17側に100%の量の湯水が流れるように調整されて暖房初期循環路14が構成される。次に、水熱交循環ポンプ11が駆動され、例えば、外気温度が10℃未満の場合は貯湯槽5内の約80℃の温水200Lを貯湯槽5の上部より三方弁10、水熱交換器12、切換弁13、暖房用熱交換器18を通じて貯湯槽5下部へと循環される。
【0025】
一方、暖房ユニット4の暖房用循環ポンプ31が駆動され暖房用熱媒循環路28内を流通する熱媒が循環される。そして、暖房初期循環路14内を流通する約80℃の温水の熱が暖房用熱交換器18ですぐに熱交換されて放熱部29a、放熱部29bから分散して放熱され暖房運転が実行される。また、この暖房用熱交換器18で熱交換されて約70℃に冷やされた暖房初期循環路14内の温水は貯湯槽5の下部へ戻され貯湯槽5上部の温水と交じり合うことがない。そして、暖房初期循環路14を通じた暖房運転は例えば、約50分間繰り返される。
【0026】
次に、図4により暖房通常運転時の作用について説明する。
【0027】
暖房初期循環路14を通じた暖房運転が約50分間経過すると、制御装置35の制御により暖房通常循環路17を通じた通常暖房運転に切り換わる。すなわち、制御装置35の制御により三方弁10が水熱交換器12側に切り換えられるとともに、切換弁13が第2の分岐路16側に100%の量の温水が流れるように切り換えら三方弁10、水熱交換器12、切換弁13、暖房用熱交換器18、第2の分岐路17を通じて貯湯槽5下部へと戻る暖房通常循環路17が形成される。そして、水熱交循環ポンプ11が駆動され暖房通常循環路17を通じて、貯湯槽5下部の温水が貯湯槽5下部から出て貯湯槽5下部に戻る循環が繰り返し行われる。したがって、貯湯槽5上部のと交じり合うことがない。
【0028】
一方、暖房運転初期時と同様に、暖房通常循環路17内を流通する温水の熱が暖房用熱交換器18を介して暖房循環路28内を流通する熱媒に熱交換され放熱部29a、29bから放熱され暖房用循環ポンプ31を駆動した通常の暖房運転が継続して行われる。そして、この暖房通常運転は、暖房循環路28の戻り側に設けられた戻り水温度センサ40の検知温度が所定温度以下を検知するまで繰り返し行われる。したがって、暖房通常運転時はヒートポンプユニット3を運転することなく貯湯槽5内下部の温水の熱を利用した暖房運転が行われエネルギーの有効活用が図れることになる。
【0029】
次に、図5により暖房ヒートポンプ運転時の作用について説明する。
【0030】
暖房通常循環路14を通じた暖房運転が繰り返し行われると暖房用熱交換器18で熱交換される温水温度が徐々に低下し、その結果、暖房循環路28内を流通する熱媒の温度が徐々に低下し、暖房用熱媒循環路28の戻り側に設けられた戻り水温度検知センサ40の検知温度が所定の温度以下を検知することになる。そして、戻り水温度検知センサ40の検知温度が所定の温度以下を検知すると制御装置35はヒートポンプユニット3を運転制御する。このヒートポンプユニット3の運転により暖房通常循環路14内の温水は冷媒熱交換器22により水熱交換器12を介して再加熱され、ヒートポンプユニット3の運転による暖房運転が行われる。
【0031】
【発明の効果】
請求項1記載のヒートポンプ給湯暖房装置によれば、暖房通常運転においても、貯湯槽内下部の温水を利用した暖房運転が実行され、エネルギーの有効活用が図られる。
【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暖房装置の構成を説明する説明図である。
【図2】同上、ヒートポンプ給湯暖房装置の沸上げ時の作用を説明する説明図である。
【図3】同上、ヒートポンプ給湯暖房装置の暖房運転初期の作用を説明する説明図である。
【図4】同上、ヒートポンプ給湯暖房装置の暖房通常運転時の作用を説明する説明図である。
【図5】同上、ヒートポンプ給湯暖房装置のヒートポンプによる暖房運転の作用を説明する説明図である。
【符号の説明】
1 ヒートポンプ給湯暖房装置
2 貯湯ユニット
3 ヒートポンプユニット
4 暖房ユニット
5 貯湯槽
9 沸上用循環路
10 三方弁
11 水熱交循環ポンプ
12 水熱交換器
13 流量調節器としての切換弁
14 暖房初期循環路
15 第1の分岐路
16 第2の分岐路
17 暖房通常循環路
18 暖房用熱交換器
19 冷媒循環路
20 圧縮機
21 四方弁
22 冷媒用熱交換器
23 膨張弁
24 蒸発器
25 温度センサ
28 暖房用熱媒循環路
29a,29b 放熱部
31 暖房用循環ポンプ
34 リモコン
35 制御装置
40 戻り水温度センサ[0001]
The present invention relates to a heat pump hot water supply / room heating device that circulates hot water in a lower portion of a hot water storage tank that has little influence on hot water supply, and uses the heat of the circulated hot water to radiate heat from a heating panel.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, a heat pump hot water supply / room heating device includes a
[0003]
However, in such a heat pump hot water supply / room heating device, in the normal heating mode, the refrigerant circuit 12 and the heating circuit 30 of the
[0004]
By the way, the hot water storage mode of this type of heat pump hot water supply / room heating device is usually executed during the nighttime when electricity rates are low. Then, the hot water stored at the time when the electricity rate is low is supplied to a kitchen or a bathtub for use. However, the hot water stored in a hot water storage tank having a large capacity often cannot be used up. Therefore, it is desired to use the hot water that cannot be used for, for example, a hot water utilization device such as a heating panel to effectively use energy.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the heat pump hot water supply / room heating device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-89867, the hot water in the hot water storage tank stored in a cheap time zone at night is used only in the heating initial mode for the heating operation, and in the subsequent heating normal mode. Heating is operated by operating a heat pump at a normal electricity rate in the daytime, and it was not always satisfactory in terms of effective use of energy.
[0006]
The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a heat pump hot water supply / room heating device that can effectively utilize energy by using hot water in a lower portion of a hot water tank even in a normal heating mode.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The heat pump hot water supply / room heating device according to
[0008]
With this configuration, even in the normal heating operation, the heating operation using the hot water in the lower portion of the hot water tank is executed, and the energy can be effectively used.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0010]
【Example】
As shown in FIG. 1, the heat pump hot water supply /
[0011]
The hot
[0012]
To the hot
[0013]
Further, the
[0014]
In addition, a heating normal circulation path 17 for circulating hot water from the lower part of the
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
[0018]
Reference numeral 35 denotes a control device as operation control means. The control device 35 operates the
[0019]
Next, the operation of the present embodiment will be described.
[0020]
First, the operation of boiling water in the hot
[0021]
Tap water is stored in the hot
[0022]
On the other hand, the boiling
[0023]
Next, the operation at the beginning of the heating operation will be described with reference to FIG.
[0024]
The controller 35 is controlled by the operation of the
[0025]
On the other hand, the
[0026]
Next, the operation during the normal heating operation will be described with reference to FIG.
[0027]
When the heating operation through the heating
[0028]
On the other hand, as in the initial stage of the heating operation, the heat of the hot water flowing in the heating normal circulation path 17 is exchanged with the heat medium flowing in the heating circulation path 28 via the heating heat exchanger 18 and the heat radiating portions 29a, The normal heating operation in which the heat is radiated from 29b and drives the
[0029]
Next, the operation during the operation of the heating heat pump will be described with reference to FIG.
[0030]
When the heating operation through the heating
[0031]
【The invention's effect】
According to the heat pump hot water supply / room heating device of the first aspect, even in the normal heating operation, the heating operation using the hot water in the lower portion of the hot water storage tank is executed, and the energy is effectively used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a heat pump hot water supply / room heating device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an operation of the heat pump hot water supply / room heating device at the time of boiling.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an operation of a heat pump hot water supply / room heating device in an initial heating operation.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an operation of the heat pump hot water supply / room heating device in a normal heating operation.
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an operation of a heating operation by the heat pump of the heat pump hot water supply / room heating system.
[Explanation of symbols]
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