JP2005207651A - ヒートポンプ給湯暖房装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】貯湯槽内の湯水の量が不足している場合であっても、貯湯槽内の湯水を使用せずにすぐに速暖運転が行えるヒートポンプ給湯暖房装置を提供する。
【解決手段】暖房用循環路34の暖房用熱交換器36と貯湯槽15下部との間に第3の三方弁42を設ける。この第3の三方弁42と第2の三方弁26との間を接続し、第1の三方弁22、循環ポンプ23、水熱交換器24、流量調整弁25、暖房用熱交換器36、第3の三方弁42、第2の三方弁26、第1の三方弁22へと循環する第2の速暖用循環路41を設ける。貯湯槽15内の湯量が不足している場合、第2の速暖用循環路41及び暖房用熱媒循環路35を運転するとともに、ヒートポンプユニット13を運転して貯湯槽15の湯水を使用せずに速暖運転が行なえる。
【選択図】図1

Description

本発明は、ヒートポンプを用いて給湯および暖房を行うようにしたヒートポンプ給湯暖房装置に関する。

従来、貯湯運転と暖房運転を行えるようにしたヒートポンプ給湯暖房装置51は、図3に示されるように、貯湯ユニット12と、ヒートポンプユニット13と、暖房ユニット14とを備えて構成されている。

貯湯ユニット12は、貯湯槽15を備え、この貯湯槽15は、先止押上式の給湯方式を採用しており、貯湯槽15の下部には減圧弁16を介して水道水を給水する給水管17が接続されているとともに、上部には沸き上げた湯水を台所や風呂場などの給湯先に給湯される給湯管18が接続されている。そして、この給湯管18の先端にミキシングバルブ19が接続され、このミキシングバルブ9に給水管17から分岐した給水管20が接続され湯水と水とを混合し適温にして各種給湯先に給湯するようになっている。

また、貯湯槽15には、貯湯槽15の下部から出て貯湯槽15の上部に戻る沸上用循環路21が接続されている。すなわち、この沸上用循環路21には貯湯槽15の下側から第1の三方弁22、貯湯槽15の下部の水を沸上用循環路21内に強制的に引き込んで貯湯タンク15の上部に循環させる循環ポンプ23、沸上用循環路11の中間部はヒートポンプユニット13内において配置される水熱交換器24、流量調整弁25、第2の三方弁26とが順次配設されている。

ヒートポンプユニット13は、冷媒が充填された冷媒循環路27を有し、この冷媒循環路27には、圧縮機28、凝縮器として機能し沸上用循環路21内を流通する水を水熱交換器24との間で熱交換してこの水を所定の沸上温度に沸上げる冷媒熱交換器29、膨張弁30および集熱器としての蒸発器31が順次接続されている。また、外気を蒸発器31に送る送風ファン32と、この送風ファン32を回転駆動させる送風モータ33を備えている。

暖房ユニット14は、暖房用循環路34と暖房用熱媒循環路35とにより構成されている。

暖房用循環路34は、貯湯槽15下部から出て第1の三方弁22、循環ポンプ23、水熱交換器24、流量調整弁25、この流量調整弁25から分岐して暖房用熱交換器36を経由し貯湯槽15下部に戻る循環路で構成されている。

暖房用熱媒循環路35は、熱媒が充填され、暖房用熱交換器36、暖房パネル37、暖房用熱媒循環ポンプ38が順次接続されて構成されている。

39は第1の速暖用循環路で、この第1の速暖用循環路39は、貯湯槽15の上部から出て第2の三方弁26、第1の三方弁22、循環ポンプ23、水熱交換器24、流量調整弁25、暖房用熱交換器36を経由し貯湯槽15下部に戻る循環路で構成されている。

40は運転制御手段としての制御装置で、この制御装置40は、第1の三方弁22、第2の三方弁26、流量調整弁25、循環ポンプ23、暖房用循環ポンプ38を適宜制御するとともに、ヒートポンプユニット13を動作させ、貯湯槽15の水の沸上制御を行なったり、貯湯槽15内の水の沸き上げを行ないながら暖房運転を行なったり、朝の立ち上がり時に貯湯槽15内の沸き上がった湯水を貯湯槽15の上部より取出し速暖運転を行なったりするようになっている。

そして、このように構成されたヒートポンプ給湯暖房装置は、図4に示されるように貯湯槽15内の水を沸上げる。

すなわち、給水管7から減圧弁16を介して貯湯槽15内に水道水が貯留される。そして、図示しないリモコン等の操作により制御装置40が制御され、第1の三方弁22、第2の三方弁26が沸上用循環路21側に切り換えられるとともに、流量調整弁25が沸上用循環路21側に100%の水が流れるように調整される。そして、電気料金の安い深夜電力時間帯において、ヒートポンプユニット13の圧縮機28が駆動される。これにより矢印で示すように、冷媒は、圧縮機28、凝縮器として機能する冷媒熱交換器29、膨張弁30、蒸発器31の順に流れる。一方、送風モータ33が駆動され送風ファン32が回転して蒸発器31に大気熱を集熱させ、この集熱された熱により気化された冷媒は圧縮機28に送られ、圧縮機28で圧縮されて出た高温高圧の冷媒ガスは、冷媒熱交換器29で熱交換される。

一方、循環ポンプ23が駆動され、矢印で示すように貯湯槽15内の水が水熱交換器24に強制的に引き込まれ冷媒熱交換器29との間で熱交換され湯水となって貯湯槽15上部に入り、これを繰返して貯湯槽15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15内の水が沸上げられる。そして、このように貯湯タンク15内に積層された湯水は給湯管18を通じてミキシングバルブ19に送られ、給水管17からの水と混合され適温となって台所や浴槽の給湯用として用いられる。

また、ヒートポンプ給湯暖房装置は、図5に示されるように貯湯槽15の水を沸上げながら暖房運転が行なわれる。

すなわち、図示しないリモコン等の操作により沸上暖房運転が選択され、制御装置40の制御により、第1の三方弁22、第2の三方弁26が沸上用循環路21側に切り換えられるとともに、流量調整弁25が沸上用循環路21側と暖房用循環路34側の両方に水が流れるように制御される。

そして、ヒートポンプユニット13の圧縮機28が沸上運転時よりも高出力で駆動される。これにより、冷媒は沸上運転と同様に冷媒循環路27内を流通し、蒸発器31で大気熱を集熱し気化された冷媒は圧縮機28に送られ、圧縮機28で圧縮されて出た高温高圧の冷媒ガスは、冷媒熱交換器29で水熱交換器24と熱交換されることになる。

一方、沸上用循環路21の循環ポンプ23が駆動され、矢印で示すように貯湯槽15下部から出た水が第1の三方弁22、循環ポンプ23、水熱交換器24と流れ、水熱交換器24と冷媒熱交換器29との間で熱交換され湯水となり、この湯水が流量調整弁25で分流され、その一部が貯湯槽15の上部に入り、これを繰り返して貯湯槽15の上部から設定温度約80℃の湯水が順次積層され貯湯槽15内の水が沸上げられる。

また、流量調整弁25で分流された他の一部の湯水は暖房用循環路34に流れる。そして、暖房用循環ポンプ38が駆動され暖房用循環路34内の熱媒は暖房用循環路34内を矢印のように循環し、この熱媒は暖房用熱交換器36で熱交換されて暖房パネル37より放熱されて暖房に供される。

また、朝方の暖房初期運転は暖房運転の立ち上がりの速さが要求され、そのため、貯湯槽15内上部の沸き上げられた湯水の熱が利用される。すなわち、図6に示されるように図示しないリモコン等の操作により速暖運転が選択されると制御装置40により、第1の三方弁22及び第2の三方弁26が第1の速暖用循環路39側に切り換え制御されるとともに、流量調整弁25が第1の速暖用循環路39側に100%の量の湯水が流れるように調整され第1の速暖用循環路39が形成される。そして、循環ポンプ23が駆動され貯湯槽15の上部より貯湯槽15内の湯水が第2の三方弁26、第1の三方弁22、水熱交換器24、流量調整弁25、暖房用熱交換器36、貯湯槽15下部へと循環される。

一方、暖房ユニット14の暖房用循環ポンプ38が駆動され暖房用熱媒循環路35内の熱媒が循環される。そして、第1の速暖用循環路39内を流通する約80℃の湯水の熱が暖房用熱交換器36ですぐに熱交換され暖房パネル37より放熱されて暖房初期運転が行われる。

このように、従来のヒートポンプ給湯暖房装置では、深夜電力時間帯に貯湯槽内の水を沸き上げながら暖房運転を行なったり、深夜電力時間帯に沸き上げた湯水を使用して朝方の速暖運転を行なうことができた。しかし、深夜電力時間帯に湯水を多量に使用した等貯湯槽内の湯水の量が不足している場合にすぐに速暖運転ができない問題があった。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、貯湯槽内の湯水の量が不足している場合であっても、貯湯槽内の湯水を使用せずにすぐに速暖運転ができ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。

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、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、貯湯槽と、この貯湯槽の下部から上部に貯湯槽内の水を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湯水を貯湯槽の上部から積層させる沸上用循環路と、この沸上用循環路に前記貯湯槽下部と前記循環ポンプとの間に第1の三方弁、前記水熱交換器と前記貯湯槽の上部との間に第2の三方弁、前記水熱交換器と前記第2の三方弁との間に流量調整弁を設け、この流量調整弁から分岐し暖房用熱交換器を経由して前記貯湯槽下部へ戻る暖房用循環路と、この暖房用循環路内の湯水を暖房用循環ポンプにより循環され前記暖房用循環路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と、前記貯湯槽の上部から出て前記第2の三方弁、前記第1の三方弁、前記循環ポンプ、前記水熱交換器、前記流量調整弁、前記暖房用熱交換器、前記貯湯槽下部に戻る第1の速暖用循環路とを設けたヒートポンプ給湯暖房装置において、前記暖房用循環路の暖房用熱交換器と前記貯湯槽下部との間に第3の三方弁を設け、この第3の三方弁と前記第2の三方弁との間を接続し、前記第1の三方弁、前記循環ポンプ、前記水熱交換器、前記流量調整弁、前記暖房用熱交換器、前記第3の三方弁、前記第2の三方弁、前記第1の三方弁へと循環する第2の速暖用循環路を設け、前記貯湯槽内の湯量が不足している場合、前記第2の速暖用循環路及び前記暖房用熱媒循環路を運転するとともに、前記ヒートポンプユニットを運転して前記貯湯槽を介さずに速暖運転ができるようにしたものである。

そして、この構成では、貯湯槽内の湯量が不足している場合であっても貯湯槽の湯水を使用せずに速暖運転が可能である。

請求項2記載のヒートポンプ給湯暖房装置は、請求項1記載のヒートポンプ給湯暖房装置において、貯湯槽に残湯量検知センサを設け、この残湯量検知センサで残湯量が所定量以下を検知したとき、前記第2の速暖用循環路、前記暖房用熱媒循環路及び前記ヒートポンプユニットを運転させるようようにしたものである。

そして、この構成では、残湯量検知センサが貯湯槽内の残湯量が所定量以下であることを検知した時のみ、第2の速暖用循環路、暖房用熱媒循環路及びヒートポンプユニットを運転させる速暖運転を行なうため、無駄な電力消費及び電力料金の負担を抑制できる。

請求項1記載のヒートポンプ給湯冷暖房装置によれば、貯湯槽内の湯量が不足している場合であっても貯湯槽の湯水を使用せずに速暖運転が可能である。

請求項2記載のヒートポンプ給湯冷暖房装置は、請求項1記載のヒートポンプ給湯冷暖房装置の効果に加えて、残湯量検知センサが貯湯槽内の残湯量が所定量以下であることを検知したときのみ、第2の速暖用循環路、暖房用熱媒循環路及びヒートポンプユニットを運転させる速暖運転を行なうため、無駄な電力消費及び電力料金の負担を抑制できる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図1に、本実施の形態のヒートポンプ給湯暖房装置の構成を示す。図1のヒートポンプ給湯暖房装置11は、背景技術の項で説明した図3のヒートポンプ給湯暖房装置51において、第2の速暖用循環路41を追加するとともに、貯湯槽15に残湯量を検知する残湯量検知センサを設けたものである。したがって、本実施の形態のヒートポンプ給湯暖房装置11において、背景技術の項で説明した図3のヒートポンプ給湯暖房装置51と共通するものについては、図3の符号を付して説明は省略する。

ここで、図1のヒートポンプ給湯暖房装置11では、第2の速暖用循環路41を有している。すなわち、この第2の速暖用循環路41は、暖房用循環路34の暖房用熱交換器36と貯湯槽15との間に第3の三方弁42を設け、この第3の三方弁42と第2の三方弁26との間を配管で接続し、第1の三方弁22、循環ポンプ23、水熱交換器24、流量調整弁25、暖房用熱交換器36、第3の三方弁42、第2の三方弁26、第1の三方弁22に戻る循環路から構成されている。

また、図1のヒートポンプ給湯暖房装置11では、貯湯槽15の側面に、上部側から順に貯湯槽15内での例えば60L、120L、180Lの各残湯量に対応した高さ位置に貯湯槽15内の温度を検知して残湯量を検知する残湯量検知センサS1、S2、S3がそれぞれ配設され下部側に貯湯槽15内への給水温度及び全量沸上時の湯水温度を検知する水温湯温検知センサS4が配設されている。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

本実施の形態の作用において、背景技術と共通する作用、すなわち、貯湯槽15内の水の沸上作用、貯湯槽15内の水の沸上と同時に暖房運転を行う作用及び、朝方の暖房初期運転を行なう作用については共通するため説明は省略する。

図2のヒートポンプ給湯暖房装置11において、深夜の時間帯等多量の湯水が使用され湯不足を生じた場合、例えば60Lの位置に対応した残湯量検知センサS1が貯湯槽15内の温度の低下を検知したとき、この温度信号が制御装置40に入力され、これにより、制御装置40は、第1の三方弁22、第2の三方弁26、第3の三方弁42及び流量調整弁25を制御し、貯湯槽15内の湯水を使用しない第2の速暖用循環路41が形成される。

そして、ヒートポンプユニット13の圧縮機28が駆動される。これにより、冷媒は冷媒循環路27内を流通し、蒸発器31で大気熱を集熱し気化された冷媒は圧縮機28に送られ、圧縮機28で圧縮されて出た高温高圧の冷媒ガスは、冷媒熱交換器29で水熱交換器24と熱交換されることになる。

一方、循環ポンプ23が駆動され、矢印で示すように第2の速暖用循環路41内に滞留している湯水が第2の速暖用循環路41内を循環する。そして、この第2の速暖用循環路41内に循環する湯水は水熱交換器24と冷媒熱交換器29との間で熱交換されて加熱される。

また、水熱交換器24と冷媒熱交換器29との間で熱交換されて加熱た湯水の熱が暖房用熱交換器36で暖房用熱媒循環路35内の熱媒と熱交換されることとなる。そして、暖房用循環ポンプ38が駆動され暖房用循環路34内の熱媒は暖房用循環路34内を矢印のように循環し、暖房パネル37より放熱されて速暖運転が行われる。

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図である。 同上、ヒートポンプ給湯暖房装置の第2の速暖運転の作用を説明する説明図である。 従来のヒートポンプ給湯暖房装置の構成図である。 同上、ヒートポンプ給湯暖房装置の沸上時の作用を説明する説明図である。 同上、ヒートポンプ給湯暖房装置の沸上と暖房を同時に行なう作用を説明する説明図である。 同上、ヒートポンプ給湯暖房装置の第1の速暖運転の作用を説明する説明図である。

符号の説明

11 ヒートポンプ給湯冷暖房装置
12 貯湯ユニット
13 ヒートポンプユニット
14 暖房ユニット
15 貯湯槽
21 沸上用循環路
22 第1の三方弁
23 循環ポンプ
24 水熱交換器
25 流量調整弁
26 第2の三方弁
27 冷媒循環路
28 圧縮機
29 冷媒用熱交換器
30 膨張弁
31 蒸発器
34 暖房用循環路
35 暖房用熱媒循環路
36 暖房用熱交換器
37 暖房パネル
38 暖房用循環ポンプ
39 第1の速暖用循環路
40 制御装置
41 第2の速暖用循環路
42 第3の三方弁
S1、S2、S3 残湯量検知センサ

Claims (2)

  1. 圧縮機、冷媒熱交換器、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、貯湯槽と、この貯湯槽の下部から上部に貯湯槽内の水を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湯水を貯湯槽の上部から積層させる沸上用循環路と、この沸上用循環路に前記貯湯槽下部と前記循環ポンプとの間に第1の三方弁、前記水熱交換器と前記貯湯槽の上部との間に第2の三方弁、前記水熱交換器と前記第2の三方弁との間に流量調整弁を設け、この流量調整弁から分岐し暖房用熱交換器を経由して前記貯湯槽下部へ戻る暖房用循環路と、この暖房用循環路内の湯水を暖房用循環ポンプにより循環され前記暖房用循環路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と、前記貯湯槽の上部から出て前記第2の三方弁、前記第1の三方弁、前記循環ポンプ、前記水熱交換器、前記流量調整弁、前記暖房用熱交換器、前記貯湯槽下部に戻る第1の速暖用循環路とを設けたヒートポンプ給湯暖房装置において、前記暖房用循環路の暖房用熱交換器と前記貯湯槽下部との間に第3の三方弁を設け、この第3の三方弁と前記第2の三方弁との間を接続し、前記第1の三方弁、前記循環ポンプ、前記水熱交換器、前記流量調整弁、前記暖房用熱交換器、前記第3の三方弁、前記第2の三方弁、前記第1の三方弁へと循環する第2の速暖用循環路を設け、前記貯湯槽内の湯量が不足している場合、前記第2の速暖用循環路及び前記暖房用熱媒循環路を運転するとともに、前記ヒートポンプユニットを運転して前記貯湯槽を介さずに速暖運転ができるようにしたことを特徴とするヒートポンプ給湯暖房装置。
  2. 貯湯槽に残湯量検知センサを設け、この残湯量検知センサで残湯量が所定量以下を検知したとき、前記第2の速暖用循環路、前記暖房用熱媒循環路及び前記ヒートポンプユニットを運転させるようにしたことを特徴とする請求項1記載のヒートポンプ給湯暖房装置。
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