JP2004225952A

JP2004225952A - ヒートポンプ給湯暖房装置

Info

Publication number: JP2004225952A
Application number: JP2003011945A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Irisawa; 一義入澤; Kaoru Katayama; 馨片山; Masahiko Yaguchi; 正彦矢口; Eiichi Machida; 栄一町田; Akihiro Sato; 彰弘佐藤
Original assignee: Toshiba Electric Appliances Co Ltd
Current assignee: Toshiba Electric Appliances Co Ltd
Priority date: 2003-01-21
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】給湯に支障を生じることなく貯湯槽内の温水の熱を暖房初期運転から利用してランニングコストを低減できるヒートポンプ給湯暖房装置を提供する。
【解決手段】ヒートポンプ給湯暖房装置は、ヒートポンプユニット３と、貯湯槽５と、貯湯槽５内の湯水を水熱交循環ポンプ１０により貯湯槽５の下部から上部に循環し、冷媒熱交換器１８と水熱交換器１１にてよって熱交換された温水を貯湯槽５の上部から積層させる沸上用循環路９と、貯湯槽５下部から貯湯槽５中間部へ水熱交循環ポンプ１０により温水を循環させる暖房用熱交換器１４を有する暖房用循環路１３と、この暖房用循環路１３内の温水を暖房用循環ポンプ２７により循環され暖房用熱交換器１４により熱交換させて暖房パネル２５ａ、２５ｂから放熱させる暖房用熱媒循環路２４を設ける。暖房運転時、貯湯槽５下部から中間部へ温水を循環させ暖房運転初期から貯湯槽５内の温水を利用して暖房運転を行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
本発明は、深夜電力を利用し大容量の貯湯槽内の湯水を沸き上げて貯留された温水を給湯に利用するとともに、温水の熱を暖房器に利用して特に暖房運転のランニングコストを安くでき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、例えば、特開２００２−８９８６７号公報に記載されているように、省エネ効果を有するヒートポンプの熱源を用い、しかも電力料金の安い夜間電力で貯湯槽内の湯水を沸き上げ、この沸き上げられた温水を給湯に利用したり、温水の熱を暖房器の初期運転に利用して暖房のランニングコストを低減するようにすることが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなヒートポンプ給湯暖房装置にれば、貯湯槽の容量に限度があり給湯に利用する温水と暖房に利用する温水とを使い分けしなければならず、自ずと暖房用として利用する部分の容量が少なくなり、暖房初期のみ貯湯槽内の温水の熱を利用して暖房運転を行い、その後の通常の暖房時には昼間の比較的電気料金の高い電力でヒートポンプを運転して暖房を行わなければならず、暖房運転のランニングコストの低減からは不十分であった。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、大容量の貯湯槽を有した給湯装置に適し、この大容量の貯湯槽に熱効率よいヒートポンプを用い、しかも、深夜電力時間帯の電気料金の安い電力を利用して大量の温水を貯めておき、給湯しながら暖房通常運転時においてもこの大量の温水の熱を利用して暖房運転時のランニングコストの低減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。
【０００５】
【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、大容量の貯湯槽と、この貯湯槽内の湯水を水熱交循環ポンプにより貯湯槽の下部から上部に循環し、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中間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用循環路と、この暖房用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用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ものである。
【０００６】
そして、この構成により、給湯に支障を生じることなく貯湯槽内の温水の熱を暖房初期運転から暖房通常運転に亘って利用され暖房運転のランニングコストが低減される。
【０００７】
【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。
【０００８】
【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。
【０００９】
貯湯ユニット２は、例えば５６０リットルの大容量の貯湯槽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。
【００１０】
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。すなわち、この沸上用循環路９は貯湯槽５の下側から出て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１０と水熱交換器１１とが配設され、また、水熱交換器１１と貯湯槽５上部との間には流量調節器としての切換弁１２が順次配設されている。
【００１１】
また、貯湯槽５下部には、貯湯槽５下部から出て貯湯槽５中間部（例えば貯湯槽５下部から上方に３６０リットルの位置）に温水を循環させる暖房用循環路１３が接続されている。すなわち、この暖房用循環路１３は水熱交循環ポンプ１０、水熱交換器１１、切換弁１２、暖房用熱交換器１４とが順次配設されている。
【００１２】
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１５を有し、この冷媒循環路１５には、圧縮機１６、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１７、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１１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１８、膨張弁１９および集熱器としての蒸発器２０が順に接続されている。また、蒸発器２０には、蒸発器２０の除霜運転を実行させるための蒸発器２０の温度を検知する温度センサ２１、外気を蒸発器２０に送る送風ファン２２および、この送風ファン２２を回転させる送風モータ２３を備えている。
【００１３】
暖房ユニット４は、熱媒が充填された暖房用熱媒循環路２４を有している。すなわち、この暖房用熱媒循環路２４は、暖房用熱交換器１４、床暖房、パネルヒータ等の暖房パネルとしての放熱部２５ａ、放熱部２５ｂ、上方を大気に開放したシスターン２６、暖房用循環ポンプ２７とが順次配設されている。また、シスターン２６に電磁弁２８を通じて水道水を供給する給水路２９が接続されている。
【００１４】
３０はリモコンを示し、このリモコン３０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。
【００１５】
３１は運転制御手段としての制御装置で、この制御装置３１は、リモコン３０の操作で切換弁１２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内の湯水の沸上制御を行ったり、貯湯槽５内の温水を循環させるとともに暖房用熱媒循環路２４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。
【００１６】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００１７】
先ず、図２により貯湯槽５内の湯水を沸上げる作用について説明する。
【００１８】
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３０の操作により制御装置３１が制御され、流量調節弁１２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、電気料金の安い夜間の時間帯（２３：００〜７：００）にヒートポンプユニット３の圧縮機１６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１６、四方弁１７、凝縮器として機能する冷媒熱交換器１８、膨張弁１９、蒸発器２０の順に流れる。一方、送風モータ２３が駆動され送風ファン２２が回転してに外気が送られる。そして、蒸発器２０は大気熱を集熱し、この集熱された大気熱により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１８で水熱交換器１１との間熱交換される。
【００１９】
一方、沸上用循環路９の沸上用循環ポンプ１０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１１と冷媒熱交換器１８との間で沸上用循環路９内の湯水が熱交換され温水となって貯湯槽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℃の温水が順次積層され貯湯槽５内全体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。
【００２０】
次に、図３により暖房運転時の作用について説明する。
【００２１】
リモコン３０の操作により制御装置３１が制御され暖房用循環路１３を通じた暖房運転に切り換わる。すなわち、制御装置３１の制御により切換弁１２が切り換えられ、貯湯槽５下部から出て水熱交循環ポンプ１０、水熱交換器１１、切換弁１２、暖房用熱交換器１４を通じて貯湯槽５中間部（貯湯槽５下から３６０リットルの位置）へと戻る暖房用循環路１３が形成される。そして、水熱交循環ポンプ１０が駆動され暖房用循環路１３を通じて、貯湯槽５下部の約８０℃の温水が貯湯槽５下部から出て暖房用熱交換器１４に入り暖房循環路２４内の熱媒と熱交換され、この熱交換により冷やさた温水が貯湯槽５の中間部に戻り、再び貯湯槽５中間部付近の約８０℃の温水を点線矢印の如く水熱交循環ポンプ１１の駆動により強制的に貯湯槽５下部に引き込み、この循環が繰り返し行われる。
【００２２】
一方、暖房用循環ポンプ２９が駆動され暖房循環路１７内を流通する温水の熱が暖房用熱交換器１４を介して暖房循環路２４内を流通する熱媒に熱交換され放熱部２５ａ、２５ｂから放熱され暖房運転が行われる。そして、この暖房運転は、給湯に支障をあたえることなく貯湯槽５下部から例えば上方３６０リットルの位置までの温水を利用して長時間に亘って行われる。したがって、昼間の電力でヒートポンプユニット３を運転することなく電気料金の安い時間帯に沸き上られた温水のみで暖房運転が行われ、暖房運転のランニングコストの低減が図れる。なお、暖房運転に利用される貯湯槽５下部の温水の量は暖房用循環路１３の戻りの開放位置を選択することにより決定される。
【００２３】
【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、給湯に支障を生じることなく貯湯槽内の温水の熱を暖房初期運転から暖房通常運転に亘って利用され暖房運転のランニングコストが低減される。
【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時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水熱交循環ポンプ
１１水熱交換器
１２切換弁
１３暖房用循環路
１４暖房用熱交換器
１５冷媒循環路
１６圧縮機
１７四方弁
１８冷媒用熱交換器
１９膨張弁
２０蒸発器
２２送風ファン
２３送風モータ
２４暖房用熱媒循環路
２５ａ，２５ｂ放熱部
２７暖房用循環ポンプ
３０リモコン
３１制御装置

Claims

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、大容量の貯湯槽と、この貯湯槽内の湯水を水熱交循環ポンプにより貯湯槽の下部から上部に循環し、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中間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用循環路と、この暖房用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用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ことを特徴とするヒートポンプ給湯暖房装置。