JP2008309391A - ヒートポンプ式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】停電時においても、確実に凍結防止を図り、給湯熱交換器及び水配管の破損を防止することができるヒートポンプ式給湯装置を提供する。
【解決手段】圧縮機７、給湯用熱交換器４、膨張弁５、蒸発器６を冷媒配管２０で接続して構成したヒートポンプユニット２と、給湯用熱交換器４で加熱した水を貯留する貯湯タンク３と、ヒートポンプユニット２と貯湯タンク３を接続する出湯配管１０に設けられ、温度によって開閉する凍結防止弁１１とを備え、出湯配管１０内の水が低温になった時に凍結防止弁１１が開成し、出湯配管１０内の水が外部に排出されるようにしたもので、停電時でも、出湯配管１０内の水が低温になると、凍結防止弁１１が開成し、出湯配管１０内の水が外部に排出されるので、貯湯タンク３や水道より水が給湯熱交換器４及び出湯配管１０内に連続的に供給され、凍結を確実に防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプサイクルにより水を加熱するヒートポンプ式給湯装置に関するものである。

従来、この種のヒートポンプ式給湯装置は、給湯熱交換器や水配管の破裂防止のため、低温時にヒートポンプユニットの運転や循環ポンプを動作させて、凍結防止を図っていた（例えば、特許文献１参照）。

また、形状記憶合金を用いた凍結防止弁が、ボイラーやスチーム配管向けではあるが考案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−２１４７００号公報 特開２００３−２０７０６３号公報

しかしながら、前記従来のヒートポンプ式給湯装置の構成では、循環ポンプの運転、ヒートポンプユニットの運転といった運転動作やヒーターを用いた凍結対策を講じているため、停電時にそれらを動作させることができず、給湯熱交換器及び水配管の破損を防止することが出来ないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、停電時においても凍結防止の対策を図り、給湯熱交換器及び水配管の破損を防止することができるヒートポンプ式給湯装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ式給湯装置は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、蒸発器を冷媒配管で接続して構成したヒートポンプユニットと、前記給湯用熱交換器で加熱した水を貯留する貯湯タンクと、前記ヒートポンプユニットと前記貯湯タンクを接続する水配管に設けられ、温度によって開閉する開閉弁とを備え、前記水配管内の水が低温になった時に前記開閉弁が開成し、前記水配管内の水が外部に排出されるようにしたもので、停電時でも、前記水配管内の水が低温になると、水配管内の水が外部に排出されるので、貯湯タンク、水道より水が給湯熱交換器及び水配管内に連続的に供給されて、凍結を確実に防止するので、給湯熱交換器及び水配管の破損を防止することができる。

また、本発明のヒートポンプ式給湯装置は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、蒸発器を冷媒配管で接続して構成したヒートポンプユニットと、前記給湯用熱交換器で加熱した水を貯留する貯湯タンクと、前記ヒートポンプユニットと前記貯湯タンクを接続する水配管に設けられ、無通電時に開成する電磁弁とを備え、停電時に前記電磁弁が開成して、前記水配管内の水が外部に排出されるようにしたもので、無通電で、電磁弁が開成するので、最低限停電時にも凍結を防止することが可能となる。また、開閉弁と併設すれば、万が一開閉弁が誤動作して、通常の温度時に開いたままになっても、通電時に、電磁弁が閉成するので、無駄な排水をとめることができる。

本発明のヒートポンプ式給湯装置は、停電時に給湯熱交換器及び水配管の凍結を防ぎ破
損を防止することができる。

第１の発明は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、蒸発器を冷媒配管で接続して構成したヒートポンプユニットと、前記給湯用熱交換器で加熱した水を貯留する貯湯タンクと、前記ヒートポンプユニットと前記貯湯タンクを接続する水配管に設けられ、温度によって開閉する開閉弁とを備え、前記水配管内の水が低温になった時に前記開閉弁が開成し、前記水配管内の水が外部に排出されるようにしたもので、停電時でも、前記水配管内の水が低温になると、水配管内の水が外部に排出されるので、貯湯タンク、水道より水が給湯熱交換器及び水配管内に連続的に供給されて、凍結を確実に防止するので、給湯熱交換器及び水配管の破損を防止することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の開閉弁に、低温で変形する形状記憶合金を用いたもので、無通電でも、低温時に開閉弁が開成されるので、停電時に凍結を防止することができる。

第３の発明は、特に、第１又は第２の発明の貯湯タンク内の水を抜くためのドレン排水経路を設け、開閉弁が開成したときに、水配管内の水が、前記ドレン排水経路に排出されるようにしたもので、凍結防止時の排水を、ドレン排水経路に向けて排出することにより、排水処理設備の共用ができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明の水配管の途中に逆止弁を備えたもので、供給された水が直接排水されずに確実に給湯熱交換器及び水配管を循環してから排水を可能とすることができる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明のドレン排水経路に排出される水の量を制限する流量抑制構造を備えたもので、必要以上に排水せずに凍結防止に必要な最小限の排水にとどめることを可能とすることができる。

第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか一つの発明の開閉弁の開成動作時の温度を、凍結防止運転温度以下に設定し、平常運転時に前記開閉弁が動作しないようにしたもので、凍結防止に必要な最小限の排水にとどめることを可能とすることができる。

第７の発明は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、蒸発器を冷媒配管で接続して構成したヒートポンプユニットと、前記給湯用熱交換器で加熱した水を貯留する貯湯タンクと、前記ヒートポンプユニットと前記貯湯タンクを接続する水配管に設けられ、無通電時に開成する電磁弁とを備え、停電時に前記電磁弁が開成して、前記水配管内の水が外部に排出されるようにしたもので、無通電で、電磁弁が開成するので、最低限停電時にも凍結を防止することが可能となる。また、開閉弁と併設すれば、万が一開閉弁が誤動作して、通常の温度時に開いたままになっても、通電時に、電磁弁が閉成するので、無駄な排水をとめることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態におけるヒートポンプ式給湯装置のシステム図を示すものである。

図１において、ヒートポンプユニット２は、圧縮機７と、給湯熱交換器４と、膨張弁５
と、蒸発器６を冷媒配管２０で接続して構成されたものであり、貯湯タンク３には、給水配管１５と、カラン出湯１７と、ドレンバルブ１４と、三方弁１６を備えた貯湯ユニット１と、入水配管９と、出湯配管１０が接続され、給湯時は、循環ポンプ８の動作により、給湯加熱運転を行うヒートポンプ式給湯装置を構成している。

ヒートポンプユニット２と、貯湯ユニット１を接続する水配管である出湯配管１０の途中に逆止弁１２、ドレン排水経路１３を設け、そこに、温度に応じて開閉する開閉弁として、凍結防止弁１１を配置して、ヒートポンプ式給湯装置を構成としている。

本実施の形態では、凍結防止弁１１を、特に図示しないが、低温で変形する形状記憶合金からなる部材と、前記部材に連結された弁体で構成し、出湯配管１０内の水の温度が低温になると、開成動作するようになっている。

以上のように構成されたヒートポンプ式給湯装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず、形状記憶合金を用い、温度により動作する凍結防止弁１１が、運転停止中で凍結温度に近い低温になった場合に開放され水が排水される。そのとき給水配管１５から給水が行われるため、連続及び断続的に水が排出される。このとき水の流れは、給水配管１５から供給された水が、一旦貯湯タンク３に入り、入水配管９、給湯熱交換器４、出湯配管１０を通り排出される経路と、給水配管１５から供給された水が貯湯タンク３、三方弁１６を通り排出される経路である。

本実施の形態では、出湯配管１０と貯湯タンク３の間に通常運転時に支障の無い方向の逆止弁１２を設けており、水の流れを、給水配管１５から供給された水が、貯湯タンク３から入水配管９、給湯熱交換器４、出湯配管１０を通り排出される経路のみに限定している。

以上の構成により、停電時など、電源供給が無い場合においても、低温となった場合には、凍結防止弁１１が開成し、出湯配管１０、入水配管９内部の水を流動させることで給湯熱交換器４、入水配管９、出湯配管１０の凍結を防止することが可能となる。

更に本実施の形態では、凍結防止弁１１の開成動作時の温度を、通常低温時に動作する凍結防止運転である循環ポンプ８の運転や圧縮機７の凍結防止運転動作開始温度よりも低い温度に設定している。それにより、凍結防止弁１１が、平常時に開成することは無く、停電時などの緊急時のみ動作するような設定とし排水を最小限にすることが可能となる。

また本実施の形態では、ドレン排水経路１３をドレンバルブ１４と共用している。これによりドレン排水処理設備を共通としている。

更に、本実施の形態では、凍結防止弁１１の出口配管径を細くして流量抑制構造とし、排水流量を抑制するようにしている。これにより、凍結防止に必要な最小限の流量とすることで排水量を最小限にすることが可能である。

以上のように、本実施の形態においては、出湯配管１０に形状記憶合金を用いた温度動作式の凍結防止弁１１を配置し、その動作点を平常凍結防止運転未満とすることで、停電時のみ動作する凍結防止対策として排水を行い、入水配管９および給湯熱交換器４内部の水を流動させて、凍結を防止することができる。また本実施の形態における凍結防止弁１１の代りに、通電時に閉成し、停電時に開成する電磁弁を用いても、最小限の凍結防止効果を得ることが可能である。

また、凍結防止弁１１と上記電磁弁を併設すれば、万が一凍結防止弁１１が誤動作して、通常の温度時に開いたままになっても、通電時に、電磁弁が閉成するので、無駄な排水をとめることができる。

以上のように、本発明にかかるヒートポンプ式給湯装置は、停電時の凍結防止が可能となるので、床暖房等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ式給湯装置のシステム図

符号の説明

１ 貯湯ユニット
２ ヒートポンプユニット
３ 貯湯タンク
４ 給湯熱交換器
５ 膨張弁
６ 蒸発器
７ 圧縮機
８ 循環ポンプ
９ 入水配管
１０ 出湯配管（水配管）
１１ 凍結防止弁（開閉弁）
１２ 逆止弁
１３ ドレン排水経路
１４ ドレンバルブ
１５ 給水配管
１６ 三方弁
１７ カラン出湯
２０ 冷媒配管

Claims (7)

1. 圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、蒸発器を冷媒配管で接続して構成したヒートポンプユニットと、前記給湯用熱交換器で加熱した水を貯留する貯湯タンクと、前記ヒートポンプユニットと前記貯湯タンクを接続する水配管に設けられ、温度によって開閉する開閉弁とを備え、前記水配管内の水が低温になった時に前記開閉弁が開成し、前記水配管内の水が外部に排出されるようにしたヒートポンプ式給湯装置。
2. 開閉弁に、低温で変形する形状記憶合金を用いた請求項１に記載のヒートポンプ式給湯装置。
3. 貯湯タンク内の水を抜くためのドレン排水経路を設け、開閉弁が開成したときに、水配管内の水が、前記ドレン排水経路に排出されるようにした請求項１又は２に記載のヒートポンプ式給湯装置。
4. 水配管の途中に逆止弁を備えた請求項１〜３のいずれか１項に記載のヒートポンプ式給湯装置。
5. ドレン排水経路に排出される水の量を制限する流量抑制構造を備えた請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒートポンプ式給湯装置。
6. 開閉弁の開成動作時の温度を、凍結防止運転温度以下に設定し、平常運転時に前記開閉弁が動作しないようにした請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒートポンプ式給湯装置。
7. 圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、蒸発器を冷媒配管で接続して構成したヒートポンプユニットと、前記給湯用熱交換器で加熱した水を貯留する貯湯タンクと、前記ヒートポンプユニットと前記貯湯タンクを接続する水配管に設けられ、無通電時に開成する電磁弁とを備え、停電時に前記電磁弁が開成して、前記水配管内の水が外部に排出されるようにしたヒートポンプ式給湯装置。

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