JP2010032112A

JP2010032112A - 給湯装置

Info

Publication number: JP2010032112A
Application number: JP2008194396A
Authority: JP
Inventors: Masami Negishi; 正美根岸
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2008-07-29
Publication date: 2010-02-12

Abstract

【課題】運転効率の向上を図るとともに、貯湯タンクの水を沸き上げる運転を行うと同時に風呂の追い炊きや床暖房の熱源としての温水の利用を安定的に行うことのできる給湯装置を提供する。
【解決手段】貯湯タンク２１の上部の温水を加熱用熱交換器２３に流入させ、加熱用熱交換器２３から流出した温水を、第１循環回路２７の給湯用熱交換器１２の流入側に流通させる第２循環回路２８と、第２膨張手段１５と給湯用熱交換器１２との間の冷媒流路に接続され、第２循環回路２８の加熱用熱交換器２３から流出する温水と冷媒とを熱交換する熱回収用熱交換器１４とを備えたので、貯湯タンク２１の温水を暖房に利用した後の中温水を熱回収用熱交換器１４において冷却した後に給湯用熱交換器１２において加熱することができるとともに、熱回収用熱交換器１４において温水の熱を回収した冷媒を、吸熱用熱交換器１６において更に吸熱させることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、貯湯タンクに貯留された温水を、風呂の追い炊きや床暖房の熱源として利用可能なヒートポンプ式の給湯装置に関するものである。

従来、この種の給湯装置としては、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張手段及び吸熱用熱交換器を有する冷媒回路と、貯湯タンクと、貯湯タンクの下部の水を水熱交換器に流入させ、給湯用熱交換器において加熱された温水を貯湯タンクの上部に戻す給湯用循環回路と、貯湯タンクに貯留された温水と被加熱流体とを熱交換させるための加熱用熱交換器とを備え、加熱用熱交換器から放出される熱エネルギーを風呂の追い炊きや暖房の熱源として用いるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８−３２２８２号公報

前記給湯装置では、加熱用熱交換器において放熱することにより約４０℃の温度となった中温水を、給湯用熱交換器において冷媒と熱交換することにより加熱して貯湯タンクの上部に戻している。このため、給湯用熱交換器では、貯湯タンクの下部の水と比べて温度の高い中温水が冷媒回路の冷媒と熱交換して給湯装置の成績係数（ＣＯＰ）が低くなり、運転効率が悪くなる。

また、前記給湯装置では、貯湯タンクの水を沸き上げる運転を行うと同時に、風呂の追い炊きや床暖房の熱源として温水を利用する場合に、給湯用熱交換器において水を加熱するのに必要な熱量が不足するおそれがある。

本発明の目的とするところは、運転効率の向上を図るとともに、貯湯タンクの水を沸き上げる運転を行うと同時に風呂の追い炊きや床暖房の熱源としての温水の利用を安定的に行うことのできる給湯装置を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張手段及び吸熱用熱交換器を有する冷媒回路と、貯湯タンクと、貯湯タンクの下部の水を給湯用熱交換器に流入させ、給湯用熱交換器において加熱された温水を貯湯タンクの上部に戻す給湯用循環回路と、貯湯タンクに貯留された温水と被加熱流体とを熱交換させる加熱用熱交換器とを備えた給湯装置において、前記貯湯タンクの上部の温水を加熱用熱交換器に流入させ、加熱用熱交換器から流出した温水を、給湯用循環回路の給湯用熱交換器の流入側に流通させる加熱用循環回路と、冷媒回路の吸熱用熱交換器の冷媒流入側に設けられた膨張手段と給湯用熱交換器との間の冷媒流路に接続され、加熱用循環回路の加熱用熱交換器から流出する温水と冷媒とを熱交換する熱回収用熱交換器と、冷媒回路の熱回収用熱交換器の冷媒流入側に設けられた熱回収用膨張手段とを備えている。

これにより、貯湯タンクの温水を被加熱流体と熱交換させた後の中温水が熱回収用熱交換器において冷却された後に給湯用熱交換器において加熱されるとともに、熱回収用熱交換器において温水の熱を回収した冷媒が、吸熱用熱交換器において更に吸熱される。

本発明によれば、貯湯タンクの温水を被加熱流体と熱交換させた後の中温水を熱回収用熱交換器において冷却した後に給湯用熱交換器において加熱することができるとともに、熱回収用熱交換器において温水の熱を回収した冷媒を、吸熱用熱交換器において更に吸熱させることができるので、成績係数（ＣＯＰ）を向上させて運転効率の向上を図るとともに、沸き上げ運転と同時に暖房の熱源としての温水の利用を安定的に行うことが可能となる。

図１乃至図４は本発明の一実施形態を示すもので、図１は給湯装置の概略構成図、図２は通常の沸き上げ運転を示す給湯装置の概略構成図、図３は暖房運転を示す給湯装置の概略構成図、図４は沸き上げ運転と同時に暖房運転を行う給湯装置の概略構成図である。

この給湯装置は、水を加熱するためのヒートポンプユニット１０と、ヒートポンプユニット１０において加熱された温水を貯留するためのタンクユニット２０と、タンクユニット２０に貯留された温水を暖房の熱源として利用するための暖房ユニット３０とを備えている。

ヒートポンプユニット１０は、圧縮機１１、給湯用加熱用熱交換器１２、熱回収用膨張弁としての第１膨張弁１３、熱回収用熱交換器１４、第２膨張弁１５及び吸熱用熱交換器１６を順次銅管またはステンレス管によって接続することによって冷媒回路としてのヒートポンプ回路が構成され、冷媒として二酸化炭素が用いられる。また、ヒートポンプユニット１０は、吸熱用熱交換器１６において冷媒と熱交換する空気を流通させるための送風機１７を備えている。また、第１膨張弁１３としては、弁開度が可変の電子膨張弁が用いられる。

タンクユニット２０は、上端及び下端が閉鎖された上下方向に延びる円筒状の貯湯タンク２１と、貯湯タンク２１の下部の水を給湯用熱交換器１２に送るための第１ポンプ２２と、暖房の熱源として被加熱流体を加熱するための加熱用熱交換器２３と、貯湯タンク２１の上部の温水を加熱用熱交換器２３に送るための第２ポンプ２４とを有している。

また、タンクユニット２０は、上水道から貯湯タンク２１に水を供給するための給水管２５と、給湯用の温水を浴室や台所などに供給するための給湯管２６と、貯湯タンク２１の下部の水を給湯用熱交換器１２の水流路に流入させて貯湯タンク２１の上部に戻すための給湯用循環回路としての第１循環回路２７と、貯湯タンク２１の上部の温水を加熱用熱交換器２３の熱源側流路に流入させて熱回収用熱交換器１４の水流路に流入させて第１循環回路２７の給湯用熱交換器１２の水流路の上流側に接続された加熱用循環回路としての第２循環回路２８とを有している。

給水管２５は、貯湯タンク２１の下部に接続されており、減圧弁２５ａによって所定の圧力に減圧された水を貯湯タンク２１内に流入させるようになっている。また、給水管２５は、貯湯タンク２１の下部以外に給湯管２６に接続されている。

給湯管２６は貯湯タンク２１の上部に接続され、貯湯タンク２１に流入する給水の圧力によって貯湯タンク２１の上部の温水が給湯管２６を流通するようになっている。また、給湯管２６には、混合弁２６ａを介して給水管２５が接続され、貯湯タンク２１の温水と水を混合することにより得られた所定温度の温水を浴室や台所に供給するようになっている。

第１循環回路２７は、貯湯タンク２１の下部、第１ポンプ２２、給湯用熱交換器１２及び貯湯タンク２１の上部が順次接続することにより構成され、第１ポンプ２２の吐出側に第１逆止弁２７ａが設けられている。

第２循環回路２８は、貯湯タンク２１の上部、第２ポンプ２４、加熱用熱交換器２３、熱回収用熱交換器１４及び第１循環回路２７の逆止弁２７ａと給湯用熱交換器１２との間に順次接続することにより構成され、熱回収用熱交換器１４の流出側に第２逆止弁２８ａが設けられている。

また、加熱用熱交換器２３の被加熱側流路には温水暖房回路３０が接続され、温水暖房回路３０の被加熱流体としての温水が第３ポンプ３１によって床暖房や空調機等の機器に送られるようになっている。

以上のように構成された給湯装置において、例えば深夜電力の時間帯（２３時から７時までの間）に通常の沸き上げ運転を行う場合には、圧縮機１１、送風機１７及び第１ポンプ２２を運転し、第１膨張弁１３の弁開度を全開とする。これにより、図２に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒は、給湯用熱交換器１２を流通した後に熱回収用熱交換器１４を通過し、熱回収用熱交換器１４を通過した冷媒は、第２膨張弁１５を介して吸熱用熱交換器１６に流入し、吸熱用熱交換器１６から流出した冷媒は、圧縮機１１に吸入される。また、貯湯タンク２１の下部の水は、第１ポンプ２２によって第１循環回路２７を流通し、給湯用熱交換器１２において加熱され、貯湯タンク２１の上部に貯留される。

また、沸き上げ運転の時間帯以外において暖房運転を行う場合には、圧縮機１１、送風機１７、第２ポンプ２４及び第３ポンプ３１を運転する。これにより、図３に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒は、給湯用熱交換器１２を流通した後に第１膨張弁１３を介して熱回収用熱交換器１４に流入し、熱回収用熱交換器１４から流出した冷媒は、第２膨張弁１５を介して吸熱用熱交換器１６に流入し、吸熱用熱交換器１６から流出した冷媒は、圧縮機１１に吸入される。また、貯湯タンク２１の上部の温水は、第２ポンプ２４によって第２循環回路２８を流通し、加熱用熱交換器２３において放熱した後に熱回収用熱交換器１４において冷却され、給湯用熱交換器１２において加熱されて貯湯タンク２１の上部に貯留される。

また、沸き上げ運転の時間帯に暖房運転を行う場合には、圧縮機１１、送風機１７、第１ポンプ２２、第２ポンプ２４及び第３ポンプ３１を運転する。これにより、図４に示すように、圧縮機１１から吐出された冷媒は、給湯用熱交換器１２を流通した後に第１膨張弁１３を介して熱回収用熱交換器１４に流入し、熱回収用熱交換器１４から流出した冷媒は、第２膨張弁１５を介して吸熱用熱交換器１６に流入し、吸熱用熱交換器１６から流出した冷媒は、圧縮機１１に吸入される。また、貯湯タンク２１の下部の水は、第１ポンプ２２によって第１循環回路２７を流通し、給湯用熱交換器１２において加熱され、貯湯タンク２１の上部に貯留される。更に、貯湯タンク２１の上部の水は、第２ポンプ２４によって第２循環回路２８を流通し、加熱用熱交換器２３において放熱した後に熱回収用熱交換器１４において冷却され、第１循環回路２７を流通する水と共に給湯用熱交換器１２において加熱されて貯湯タンク２１の上部に貯留される。

このように、本実施形態の給湯装置によれば、貯湯タンク２１の上部の温水を加熱用熱交換器２３に流入させ、加熱用熱交換器２３から流出した温水を、第１循環回路２７の給湯用熱交換器１２の流入側に流通させる第２循環回路２８と、第２膨張手段１５と給湯用熱交換器１２との間の冷媒流路に接続され、第２循環回路２８の加熱用熱交換器２３から流出する温水と冷媒とを熱交換する熱回収用熱交換器１４と、ヒートポンプ回路の熱回収用熱交換器１４の冷媒流入側に設けられた第１膨張弁１３とを備えたので、貯湯タンク２１の温水を暖房に利用した後の中温水を熱回収用熱交換器１４において冷却した後に給湯用熱交換器１２において加熱することができるとともに、熱回収用熱交換器１４において温水の熱を回収した冷媒を、吸熱用熱交換器１６において更に吸熱させることができ、ヒートポンプ回路の成績係数（ＣＯＰ）を向上させて運転効率の向上を図るとともに、沸き上げ運転と同時に暖房の熱源としての温水の利用を安定的に行うことが可能となる。

また、第１膨張弁１３の弁開度を可変としたので、暖房運転を行うことなく沸き上げ運転のみを行う時に第１膨張弁１３の弁開度を全開とすることができ、通常の沸き上げ運転時に第１膨張弁１３の弁開度を全開とすることにより、熱回収用熱交換器１４付近の凍結を防止することができる。

尚、前記実施形態では、暖房運転を行うことなく沸き上げ運転のみを行う時に第１膨張弁１３の弁開度を全開とするようにしたものを示したが、図５に示すように、給湯用熱交換器１２の冷媒流出側を、第１膨張弁１３及び熱回収用熱交換器１４を流通することなく、第２膨張弁１５の冷媒流通方向上流側の冷媒流路に接続するバイパス流路１８と、バイパス流路を開閉する電磁弁１８ａとを備え、暖房運転を行うことなく沸き上げ運転のみ行う時に電磁弁１８ａを開放するようにしても、前記実施形態と同様に、熱回収用熱交換器１４付近の凍結を防止することができる。また、前記電磁弁１８ａの代わりに三方弁によって流路を切り換えるようにしてもよい。

また、前記実施形態では、貯湯タンク２１の温水を暖房の熱源として利用するようにしたものを示したが、貯湯タンク２１の温水を浴槽に張った湯と熱交換させることにより、風呂の追い炊き用の熱源としても利用することが可能となる。

本発明の一実施形態を示す給湯装置の概略構成図通常の沸き上げ運転を示す給湯装置の概略構成図暖房運転を示す給湯装置の概略構成図沸き上げ運転と同時に暖房運転を行う給湯装置の概略構成図その他の例を示す給湯装置の概略構成図

符号の説明

１１…圧縮機、１２…給湯用熱交換器、１３…第１膨張弁、１４…熱回収用熱交換器、１５…第２膨張弁、１６…吸熱用熱交換器、１８…パイパス流路、１８ａ…電磁弁、２１…貯湯タンク、２３…加熱用熱交換器、２７…第１循環回路、２８…第２循環回路。

Claims

圧縮機、給湯用熱交換器、膨張手段及び吸熱用熱交換器を有する冷媒回路と、貯湯タンクと、貯湯タンクの下部の水を給湯用熱交換器に流入させ、給湯用熱交換器において加熱された温水を貯湯タンクの上部に戻す給湯用循環回路と、貯湯タンクに貯留された温水と被加熱流体とを熱交換させる加熱用熱交換器とを備えた給湯装置において、
前記貯湯タンクの上部の温水を加熱用熱交換器に流入させ、加熱用熱交換器から流出した温水を、給湯用循環回路の給湯用熱交換器の流入側に流通させる加熱用循環回路と、
冷媒回路の吸熱用熱交換器の冷媒流入側に設けられた膨張手段と給湯用熱交換器との間の冷媒流路に接続され、加熱用循環回路の加熱用熱交換器から流出する温水と冷媒とを熱交換する熱回収用熱交換器と、
冷媒回路の熱回収用熱交換器の冷媒流入側に設けられた熱回収用膨張手段とを備えた
ことを特徴とする給湯装置。
前記熱回収用膨張手段を、絞り量可変とした
ことを特徴とする請求項１記載の給湯装置。
前記冷媒回路の給湯用熱交換器の冷媒流出側を、熱回収用膨張手段及び熱回収用熱交換器を流通することなく、膨張手段の冷媒流通方向上流側に接続するバイパス流路と、
バイパス流路を開閉する開閉弁とを備えた
ことを特徴とする請求項１記載の給湯装置。