JP2010112630A - ヒートポンプ式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートポンプユニットの加熱能力が十分に発揮できない場合でも確実に沸き上げができるヒートポンプ式給湯装置を提供する。
【解決手段】制御部３０は、ヒートポンプユニット１およびヒータ２３による沸き上げ運転において、温度センサＴ１０により検出された戻り温度および目標沸き上げ温度に基づいて、第１沸き上げ用三方弁２５と第２沸き上げ用三方弁２６を制御する。上記ヒートポンプユニット１とヒータ２３の両方を用いた沸き上げ運転中に、温度センサＴ１０により検出された戻り温度が予め設定された温度よりも低くなると、制御部３０は、ヒートポンプユニット１を停止して、ヒータ２３による沸き上げを行う。
【選択図】図１

Description

この発明は、ヒートポンプ式給湯装置に関する。

従来、ヒートポンプ式給湯装置としては、貯湯タンク内の水をヒートポンプユニットの熱交換部を介して循環させて沸き上げるものがある(例えば、特開２００８−５７８０９号公報(特許文献１)参照)。

上記ヒートポンプ式給湯装置では、貯湯タンク内の下側の温水を下端から出水してヒートポンプユニットの熱交換部で加熱した後、貯湯タンクの上部から温水を注水している。このため、上記ヒートポンプ式給湯装置では、ヒートポンプユニットによる沸き上げ時に、設置状況や外気温低下などの要因によりヒートポンプユニットからの戻り温度が低くなって、ヒートポンプユニットの加熱能力が十分に発揮できない場合、貯湯タンク内の積層状態(温度勾配)の乱れたり、確実に沸き上げができなかったりするという問題がある。
特開２００８−５７８０９号公報

そこで、この発明の課題は、ヒートポンプユニットの加熱能力が十分に発揮できない場合でも確実に沸き上げができるヒートポンプ式給湯装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のヒートポンプ式給湯装置は、
圧縮機を有するヒートポンプユニットと、
上記圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度を検出する吐出温度センサと、
上記ヒートポンプユニットからの戻り配管が接続された入水口が、上部と中間部の少なくとも２つに設けられた貯湯タンクと、
上記ヒートポンプユニットからの戻り温度を検出する温度センサと、
上記ヒートポンプユニットからの戻り配管と上記貯湯タンクの入水口との接続を切り換えるバルブと、
上記貯湯タンク内の中間部または上記中間部近傍に配置されたヒータと、
上記ヒートポンプユニットと上記バルブおよび上記ヒータを制御する制御部と
を備え、
上記制御部は、
上記ヒートポンプユニットによる沸き上げ運転において、上記温度センサにより検出された上記戻り温度および目標沸き上げ温度に基づいて、上記バルブを制御すると共に、
上記吐出温度センサにより検出された上記吐出温度が所定温度以上である状態における沸き上げ運転中に、上記温度センサにより検出された上記戻り温度が予め設定された温度よりも低い場合は、上記ヒートポンプユニットを停止して、上記ヒータによる沸き上げを行うことを特徴とする。

上記構成のヒートポンプ式給湯装置によれば、ヒートポンプユニットによる沸き上げ時に、貯湯タンク内の積層状態(温度勾配)の乱れを低減できると共に、設置状況や外気温低下などの要因によりヒートポンプユニットからの戻り温度が予め設定された温度よりも高くならず、ヒートポンプユニットの加熱能力が十分発揮できない場合でも、ヒータに切り換えて確実に沸き上げができる。

また、一実施形態のヒートポンプ式給湯装置では、上記貯湯タンクの入水口が上部と中間部と下部の少なくとも３つである。

上記実施形態によれば、ヒートポンプユニットからの戻り温水の温度に応じて、貯湯タンク内の適切な温度領域に戻り温水を供給することができ、貯湯タンク内の上側が高く下側が低い積層状態(温度勾配)の乱れをより低減できる。

また、一実施形態のヒートポンプ式給湯装置では、上記ヒートポンプユニットからの戻り配管が接続される上記貯湯タンクの中間部の入水口を、上記ヒータの下側に設けた。

上記実施形態によれば、ヒートポンプユニットからの戻り温水が余り高くないために貯湯タンクの中間部に供給するときに、貯湯タンク内の中間部の入水口よりも上側領域をヒータにより加熱することで、貯湯タンク内の上側が高く下側が低い積層状態(温度勾配)の乱れをより低減できる。

以上より明らかなように、この発明のヒートポンプ式給湯装置によれば、ヒートポンプユニットの加熱能力が十分に発揮できない場合でも確実に沸き上げができるヒートポンプ式給湯装置を実現することができる。

以下、この発明のヒートポンプ式給湯装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１はこの発明の第１実施形態のヒートポンプ式給湯装置を用いた暖房給湯装置の構成を示す回路図である。

この暖房給湯装置は、図１に示すように、ヒートポンプユニット１と、貯湯部２と、暖房端末の一例としてのラジエータ４１,４２,…と、給湯器(図示せず)に温水を供給する暖房給湯部を備えている。上記ヒートポンプユニット１には、地球温暖化係数が小さくオゾンを破壊しないＣＯ_２冷媒を用いている。これにより、ヒートポンプユニット１による出湯温度を高くできる(例えば９０℃)。

上記ヒートポンプユニット１は、圧縮機１１と、上記圧縮機１１の吐出側に一端(一次側)が接続されたガスクーラ(水冷媒熱交換器)１２と、上記ガスクーラ１２の他端(一次側)に一端が接続された膨張弁１３と、上記膨張弁１３の他端に一端が接続され、他端が圧縮機１１の吸込側に接続された蒸発器１４と、上記蒸発器１４に外気を供給する送風ファン１５と、沸き上げ制御部１０とを有している。上記圧縮機１１とガスクーラ１２と膨張弁１３および蒸発器１４で冷媒回路を構成している。

また、上記圧縮機１１の吐出側に、吐出温度を検出する吐出温度センサＴ７を配置すると共に、吐出圧力を検出する圧力センサ(HPS)１６を配置している。また、上記蒸発器１４に蒸発器温度を検出する蒸発器温度センサＴ８を配置し、蒸発器１４近傍に、外気温度を検出する外気温度センサＴ９を配置している。そして、上記吐出温度センサＴ７と蒸発器温度センサＴ８と外気温度センサＴ９および圧力センサ(HPS)１６の検出信号に基づいて、沸き上げ制御部１０は、圧縮機１１,膨張弁１３,送風ファン１５などを制御する。

また、上記貯湯タンク２１の下部に設けられた沸き上げ往き接続部２１cに配管Ｌ１１の一端を接続し、その配管Ｌ１１の他端をガスクーラ１２の一端(二次側)に接続している。上記配管Ｌ１１に、貯湯タンク２１下部からガスクーラ１２側に向かって水を送出する沸き上げ用循環ポンプ２４を配設している。上記ヒートポンプユニット１のガスクーラ１２の他端(二次側)に配管Ｌ１２の一端を接続し、その配管Ｌ１２の他端を第１沸き上げ用三方弁２５の入力側に接続している。上記第１沸き上げ用三方弁２５の一方の出力側に第２沸き上げ用三方弁２６の入力側を接続している。上記第２沸き上げ用三方弁２６の一方の出力側に配管Ｌ２４の一端を接続し、その配管Ｌ２４の他端を暖房用三方弁３２の一方の入力側に接続している。上記第１沸き上げ用三方弁２５と第２沸き上げ用三方弁２６で、ヒートポンプユニット１からの戻り配管と貯湯タンク２１の入水口との接続を切り換えるバルブを構成している。

さらに、上記暖房用三方弁３２の一方の入力側を、貯湯タンク２１の上部に設けられた第２暖房往き接続部２１d(第１沸き上げ戻り接続部(入水口)を兼ねる)に配管Ｌ３５を介して接続している。また、第２沸き上げ用三方弁２６の他方の出力側に配管Ｌ２５の一端を接続し、その配管Ｌ２５の他端を貯湯タンク２１の中間部の第３沸き上げ戻り接続部(入水口)に接続している。この貯湯タンク２１の中間部の第３沸き上げ戻り接続部は、ヒータ２３よりも下側に設けられている。一方、第１沸き上げ用三方弁２５の他方の出力側に配管Ｌ２３の一端を接続し、その配管Ｌ２３の他端を貯湯タンク２１の下側の第２沸き上げ戻り接続部(入水口)に接続している。

上記ガスクーラ１２の二次側上流の配管Ｌ１１に、入水温度を検出する入水温度センサＴ５を配置し、ガスクーラ１２の二次側下流の配管Ｌ１２に、出湯温度を検出する出湯温度センサＴ６を配置している。

また、上記貯湯タンク２１は、断熱材(図示せず)で囲まれた略円筒形状をしている。上記貯湯タンク２１内に、コイル状のパイプからなる給湯用熱交換器２２を配置している。この給湯用熱交換器２２は、所定の間隔をあけて接続された下側コイル部２２aと上側コイル部２２bとを有している。上記貯湯タンク２１に接続された給水配管Ｌ２１の一端を、下側コイル部２２aの下端に連なる給水口２１aに接続し、貯湯タンク２１に接続された給湯配管Ｌ２２の一端を、上側コイル部２２bの上端と接続している。上記給水配管Ｌ２１と給湯配管Ｌ２２は、貯湯タンク２１の外側で給湯用混合弁３１により接続されている。また、上記給湯配管Ｌ２２の給湯用混合弁３１よりも下流側に給湯温度センサＴ１３を配置している。

上記給水配管Ｌ２１を介して外部から供給された水は、下側コイル部２２aの下端側から上側コイル２２bの上端側に向かって流れて、給湯配管Ｌ２２を介して給湯器(図示せず)に供給される。

また、上記貯湯タンク２１は、側面に４つの温度センサＴ１〜Ｔ４を下側から上側に向かって順に互いに離間し配置している。上記温度センサＴ１により貯湯タンク２１内の下端近傍の第１タンク温度を検出し、温度センサＴ２により貯湯タンク２１内の下端と中間部分との間の第２タンク温度を検出する。また、温度センサＴ３により貯湯タンク２１内の中間部分の第３タンク温度を検出し、温度センサＴ４により貯湯タンク２１内の上側部分の第４タンク温度を検出する。また、配管Ｌ１２の第１沸き上げ用三方弁２５近傍に、ヒートポンプユニット１からの戻り温度を検出する戻り温度センサＴ１０を設けている。

この実施形態では、貯湯タンク２１内の水温を検出する４つの温度センサＴ１〜Ｔ４を設けたが、貯湯タンク内の水温を検出する温度センサは複数あればよい。複数の温度センサにより、給湯水が貯湯タンクの上からどの高さまで貯湯されているか判断することができる。

また、上記貯湯タンク２１内の中間部かつ下側コイル部２２aと上側コイル部２２bとの間にヒータ２３を配置している。なお、ヒータ２３は、貯湯タンク２１内の中間部近傍に配置されていればよい。

上記貯湯タンク２１と給湯用熱交換器２２とヒータ２３と沸き上げ用循環ポンプ２４と第１沸き上げ用三方弁２５と第２沸き上げ用三方弁２６および温度センサＴ１〜Ｔ４で貯湯部２を構成している。

次に、上記暖房用三方弁３２の他方の入力側に配管Ｌ３１の一端を接続し、その配管Ｌ３１の他端を貯湯タンク２１の第１暖房往き接続部２１fに接続している。上記第１暖房往き接続部２１fは、貯湯タンク２１の上側コイル部２２bとヒータ２３との間の位置に設けられている。

そして、上記暖房用三方弁３２の出力側を暖房用混合弁３３の一方の入力側に接続し、その暖房用混合弁３３の出力側に配管Ｌ３２の一端を接続している。上記配管Ｌ３２に、暖房用混合弁３３側から順に暖房往き温度センサＴ１１と暖房用循環ポンプ３４を配設している。上記配管Ｌ３２の暖房用循環ポンプ３４よりも下流側に、ラジエータ４１,４２,…の一端を夫々接続している。また、上記貯湯タンク２１の下部に設けられた暖房戻り口としての暖房戻り接続部２１gに配管Ｌ３３の一端を接続し、その配管Ｌ３３の他端側にラジエータ４１,４２,…の他端を夫々接続している。上記配管Ｌ３３に暖房戻り温度センサＴ１２を配置している。また、上記配管Ｌ３３の暖房戻り温度センサＴ１２よりも貯湯タンク２１側と、暖房用混合弁３３の他方の入力側とを配管Ｌ３４により接続している。

また、この暖房給湯装置は、温度センサＴ１〜Ｔ４と暖房往き温度センサＴ１１および暖房戻り温度センサＴ１２からの検出信号に基づいて、沸き上げ用三方弁２５と第２沸き上げ用三方弁２６と暖房用三方弁３２と沸き上げ用循環ポンプ２４と暖房用循環ポンプ３４を制御する制御部の一例としての暖房給湯制御部３０を備えている。

上記暖房往き温度センサＴ１１と暖房戻り温度センサＴ１２と給湯用混合弁３１と暖房用三方弁３２と暖房用混合弁３３と暖房用循環ポンプ３４および暖房給湯制御部３０で暖房給湯部を構成している。

上記構成の暖房給湯装置において、貯湯タンク２１内の水を沸き上げるとき、貯湯部２の第１沸き上げ用三方弁２５の出力側を第２沸き上げ用三方弁２６側に切り換えると共に、第２沸き上げ用三方弁２６の出力側を配管Ｌ２４側に切り換え、ヒートポンプユニット１の圧縮機１１を駆動すると共に送風ファン１５の運転を開始する。さらに、貯湯部２の沸き上げ用循環ポンプ２４を駆動する。そうすると、圧縮機１１から吐出された高圧ガス冷媒は、ガスクーラ１２で放熱した後、膨張弁１３で減圧された低圧冷媒は、蒸発器１４で外気から熱を吸収して蒸発する。そうして、蒸発器１４で蒸発した低圧ガス冷媒は、圧縮機１１の吸込側に戻る。このとき、沸き上げ用循環ポンプ２４により貯湯タンク２１の下部(沸き上げ往き接続部２１c)から配管Ｌ１１を介してガスクーラ１２の二次側に流入した水は、ガスクーラ１２で加熱されて９０℃近い温水となり、配管Ｌ１２,第１沸き上げ用三方弁２５,第２沸き上げ用三方弁２６,配管Ｌ２４,配管Ｌ３５,第２暖房往き接続部(第１沸き上げ戻り接続部)２１dを介して貯湯タンク２１内に戻る。こうして、貯湯タンク２１内の水を沸き上げ用循環ポンプ２４とガスクーラ１２を介して循環させることにより、貯湯タンク２１内の水を沸き上げる。貯湯タンク２１内の温水は、上側に高温の温水、下側に比較的低温の温水が位置するように湯層(温度分布)が形成されている。

なお、ヒートポンプユニット１の起動時などの際、まだヒートポンプユニット１のガスクーラ１２から出る温水が十分に高温となっていない場合、温水は配管Ｌ２４等を介して貯湯タンク２１の上部に戻るのではなく、配管Ｌ２５を介して貯湯タンク２１の中間部の第３沸き上げ戻り接続部に戻るように、または、配管Ｌ２３を介して貯湯タンク２１の下部の第２沸き上げ戻り接続部に戻るように、第１,第２沸き上げ用三方弁２５,２６が制御される。このように、温水の温度により戻り口を切り替えるのは、十分に高温になっていない温水を貯湯タンク２１の上部に戻すと貯湯タンク２１内の温度分布が乱れる可能性があり、これを防止するためである。この第１,第２沸き上げ用三方弁２５,２６の切り替えはガスクーラ１２と三方弁２５との間に設けられた出湯温度センサＴ６の出力および戻り温度センサＴ１０の出力などに基づいて行われる。

次に、暖房運転を行う場合、暖房用三方弁３２を、配管Ｌ３１側と暖房用混合弁３３側が接続されるように切り換えて、暖房用循環ポンプ３４を駆動する。そうすると、貯湯タンク２１の中間部の温水が配管Ｌ３１,暖房用三方弁３２,暖房用混合弁３３,暖房用循環ポンプ３４を介してラジエータ４１,４２,…に夫々流入する。そして、上記ラジエータ４１,４２,…から出た戻り水は、配管Ｌ３３を介して貯湯タンク２１の下部から貯湯タンク２１内に戻る。また、上記ラジエータ４１,４２,…から出た戻り水の一部は、配管Ｌ３４を介して暖房用混合弁３３に流入し、暖房用混合弁３３で貯湯タンク２１の温水と混合される。

ここで、上記温度センサＴ１〜Ｔ４からの検出信号と暖房往き温度センサＴ１１により検出された暖房往き温度および暖房戻り温度センサＴ１２により検出された暖房戻り温度に基づいて、暖房給湯制御部３０により暖房用混合弁３３および暖房用循環ポンプ３４を制御する。

上記暖房給湯制御部３０は、貯湯タンク２内の各部の温水の温度を検出するための複数の温度センサＴ１〜Ｔ４からの信号に基づいて、高温水の湯量を判断して、暖房用三方弁３２の切り替えを行う。

次に、給湯運転を行う場合、給湯器(図示せず)の給湯用蛇口を開くと、外部からの給水圧力により供給された水は、給水配管Ｌ２１,給湯用熱交換器２２,給湯配管Ｌ２２を介して給湯器に流れて、給湯用熱交換器２２で加熱された温水が給湯器に供給される。ここで、給湯温度センサＴ１３により検出された給湯温度に基づいて、暖房給湯制御部３０により給湯用混合弁３１を制御して、給湯器に供給される温水の温度を所望の温度に調節する。

図２は上記ヒートポンプ式給湯装置の暖房給湯制御部３０の沸き上げ運転時の動作を説明するためのフローチャートを示しており、図３,図４は図２に続くフローチャート示している。

まず、沸き上げ運転がスタートすると、図２に示すステップＳ１でヒートポンプユニット１からの戻り温水を貯湯タンク２１の下部に注水する。ここで、上記暖房給湯制御部３０により第１沸き上げ用三方弁２５と第２沸き上げ用三方弁２６を制御して、ヒートポンプユニット１からの戻り配管(Ｌ１２,Ｌ２３)を、貯湯タンク２１の下部に設けられた第２沸き上げ戻り接続部(入水口)に接続する。

次に、ステップＳ２に進み、ヒートポンプユニット１(図２〜図４では「ＨＰユニット」)の動作を開始する。ここで、暖房給湯制御部３０から沸き上げ制御部１０に対してヒートポンプユニット１の運転開始指令信号が出力される。

次に、ステップＳ３で、温度センサＴ４により検出された貯湯タンク２１内の上側部分の第４タンク温度が目標沸き上げ温度よりも低く、かつ、温度センサＴ３により検出された貯湯タンク２１内の上側部分の第３タンク温度が目標沸き上げ温度よりも低いと判定すると、ステップＳ４に進み、ヒータ２３をオンする。一方、ステップＳ３で第４タンク温度または第３タンク温度の少なくとも一方が目標沸き上げ温度以上のとき、図４に示すステップＳ２１に進む。

次に、ステップＳ５で、戻り温度センサＴ１０により検出されたヒートポンプユニット１からの戻り温度(図２〜図４では「ＨＰ戻り温度」)が、温度センサＴ２により検出された貯湯タンク２１内の上側部分の第２タンク温度よりも高く、かつ、ヒートポンプユニット１からの戻り温度が温度センサＴ１により検出された貯湯タンク２１内の上側部分の第１タンク温度よりも高いと判定すると、ステップＳ６に進む。一方、ステップＳ５で第２タンク温度または第１タンク温度以下の少なくとも一方がヒートポンプユニット１からの戻り温度以上のときは、ステップＳ５を繰り返す。

次に、ステップＳ６で、ヒートポンプユニット１からの戻り温度が第４タンク温度よりも高く、かつ、ヒートポンプユニット１からの戻り温度が第３タンク温度よりも高いと判定すると、図３に示すステップＳ１１に進む。

一方、ステップＳ６で第４タンク温度または第３タンク温度の少なくとも一方が、ヒートポンプユニット１からの戻り温度以上のとき、ステップＳ７に進む。

次に、ステップＳ７でヒートポンプユニット１からの戻り温水を貯湯タンク２１の中間部に注水する。ここで、上記暖房給湯制御部３０により第１沸き上げ用三方弁２５と第２沸き上げ用三方弁２６を制御して、ヒートポンプユニット１からの戻り配管(Ｌ１２,Ｌ２５)を、貯湯タンク２１の中間部に設けられた第３沸き上げ戻り接続部(入水口)に接続する。

そして、ステップＳ８に進み、ヒートポンプユニット１からの出湯温度が所定時間(例えば５分間)内に上昇しないと判定すると、図３に示すステップＳ１４に進む一方、ヒートポンプユニット１からの出湯温度が所定時間内に上昇すると判定すると、ステップＳ６に戻る。ここで、ヒートポンプユニット１からの出湯温度が所定時間内に上昇しないということは、ヒートポンプユニット１からの出湯温度が最大値に達していることを意味する。

図３に示すステップＳ１１では、ヒートポンプユニット１からの戻り温水を貯湯タンク２１の上部に注水する。ここで、上記暖房給湯制御部３０により第１沸き上げ用三方弁２５と第２沸き上げ用三方弁２６を制御して、ヒートポンプユニット１からの戻り配管(Ｌ１２,Ｌ２４)を、貯湯タンク２１の上部に設けられた第２暖房往き接続部２１d(第１沸き上げ戻り接続部(入水口)を兼ねる)に接続する。

次に、ステップＳ１２に進み、出湯温度センサＴ６により検出されたヒートポンプユニット１の出湯温度(図２では「ＨＰ出湯温度」)が目標沸き上げ温度よりも高く、かつ、ヒートポンプユニット１からの戻り温度が目標沸き上げ温度よりも高いと判定すると、ステップＳ１５に進む。

一方、ステップＳ１２でヒートポンプユニット１の出湯温度または戻り温度の少なくとも一方が目標沸き上げ温度以下のとき、ステップＳ１３に進む。ここで、吐出温度センサＴ７により検出された吐出温度が所定温度以上であるとする。また、ヒートポンプユニット１の運転中は、戻り温度が常に出湯温度よりも低くなり、ステップＳ１３に進むときは、必ずヒートポンプユニット１の戻り温度が目標沸き上げ温度以下である。

そして、ステップＳ１３でヒートポンプユニット１の出湯温度が所定時間(例えば５分間)内に上昇しないと判定すると、図３に示すステップＳ１４に進む一方、ヒートポンプユニット１の出湯温度が所定時間内に上昇すると判定すると、ステップＳ１２に戻る。

ステップＳ１４では、ヒートポンプユニット１を停止して、ヒータ２３のみによる沸き上げとし、ステップＳ１５に進む。ここで、暖房給湯制御部３０から沸き上げ制御部１０に対してヒートポンプユニット１の運転停止指令信号が出力される。

次に、ステップＳ１５で第４タンク温度が目標沸き上げ温度よりも高く、かつ、第３タンク温度が目標沸き上げ温度よりも高いと判定すると、ステップＳ１６に進み、ヒータ２３をオフし、ステップＳ１７に進む。

一方、ステップＳ１５で第４タンク温度または第３タンク温度の少なくとも一方が目標沸き上げ温度以下のとき、ステップＳ１２に戻る。

また、ステップＳ１７では、ヒートポンプユニット１が停止中と判定すると、ステップＳ１９に進む一方、ヒートポンプユニット１が停止中でないと判定すると、ステップＳ１８に進む。

そして、ステップＳ１８で第２タンク温度が目標沸き上げ温度よりも高く、または、第１タンク温度が目標沸き上げ温度よりも高いと判定すると、ステップＳ１９に進む一方、第２タンク温度と第１タンク温度以下の両方がヒートポンプユニット１からの戻り温度以下のときは、ステップＳ１８を繰り返す。

次に、ステップＳ１９でヒートポンプユニット１を停止して、この処理を終了する。

また、図４のステップＳ２１では、ヒートポンプユニット１からの戻り温度が第２タンク温度よりも高く、かつ、ヒートポンプユニット１からの戻り温度が第１タンク温度よりも高いと判定すると、ステップＳ２２に進む一方、第２タンク温度または第１タンク温度以下の少なくとも一方がヒートポンプユニット１からの戻り温度以上のとき、ステップＳ２１を繰り返す。

次に、ステップＳ２２で、ヒートポンプユニット１からの戻り温度が第４タンク温度よりも高く、かつ、ヒートポンプユニット１からの戻り温度が第３タンク温度よりも高いと判定すると、ステップＳ２３に進み、ヒートポンプユニット１からの戻り温水を貯湯タンク２１の上部に注水して、ステップＳ２５に進む。

一方、ステップＳ２２で第４タンク温度または第３タンク温度以下の少なくとも一方がヒートポンプユニット１からの戻り温度以上のとき、ステップＳ２４に進み、ヒートポンプユニット１からの戻り温水を貯湯タンク２１の中間部に注水して、ステップＳ２５に進む。

次に、ステップＳ２５で第２タンク温度が目標沸き上げ温度よりも高く、または、第１タンク温度が目標沸き上げ温度よりも高いと判定すると、ステップＳ２６に進む。

そして、ステップＳ２６でヒートポンプユニット１を停止して、この処理を終了する。

一方、ステップＳ２５で第２タンク温度が目標沸き上げ温度以下か、かつ、第１タンク温度が目標沸き上げ温度以下のとき、ステップＳ２７に進む。

そして、ステップＳ２７で第４タンク温度が目標沸き上げ温度よりも低く、かつ、第３タンク温度が目標沸き上げ温度よりも低いと判定すると、ステップＳ２８に進み、ヒータ２３をオンして、図２に示すステップＳ６に戻る。

一方、ステップＳ２７で第４タンク温度または第３タンク温度の少なくとも一方が目標沸き上げ温度以上のとき、ステップＳ２２に戻る。

上記暖房給湯装置の沸き上げ運転によれば、ヒートポンプユニット１による沸き上げ時に、貯湯タンク２１内の積層状態(温度勾配)の乱れを低減できると共に、設置状況や外気温低下などの要因によりヒートポンプユニット１からの戻り温度が低くなって、ヒートポンプユニット１の加熱能力が十分発揮できない場合でも、ヒータ２３に切り換えて確実に沸き上げができる。

また、上記ヒートポンプユニット１からの戻り温水の温度に応じて、貯湯タンク２１内の適切な温度領域に戻り温水を供給することができ、貯湯タンク２１内の上側が高く下側が低い積層状態(温度勾配)の乱れをより低減することができる。

また、上記ヒートポンプユニット１からの戻り温水が余り高くないために貯湯タンク２１の中間部に供給するときに、貯湯タンク２１内の中間部の入水口よりも上側領域をヒータ２３により加熱することで、貯湯タンク２１内の上側が高く下側が低い積層状態(温度勾配) の乱れをより低減することができる。

上記実施の形態では、ヒートポンプ式給湯装置を用いた暖房給湯装置について説明したが、暖房機能を有しないヒートポンプ式給湯装置にこの発明を適用してもよい。

また、上記実施の形態では、図２に示すステップＳ３で、ＨＰ戻り温度が第４タンク温度よりも高く、かつ、ＨＰ戻り温度が第３タンク温度よりも高いと判定したとき、ヒートポンプユニット１からの戻り温水を貯湯タンク２１の上部に注水したが、ＨＰ戻り温度が第４タンク温度よりも高いか、または、ＨＰ戻り温度が第３タンク温度よりも高いときのいずれか一方であるときに、ヒートポンプユニットからの戻り温水を貯湯タンクの上部に注水してもよい。

また、上記実施の形態では、上記貯湯タンク２１の入水口が上部と中間部と下部の少なくとも３つとしたが、貯湯タンクの入水口は４以上であってもよい。

また、上記実施の形態では、沸き上げ運転時、ヒートポンプユニット１とヒータ２３により貯湯タンク２１内の水を沸き上げたが、ヒートポンプユニットのみで貯湯タンク内の水を沸き上げてもよく、この場合、ヒートポンプユニットの加熱能力が十分発揮できないときは、ヒートポンプユニットをヒータに切り換えて沸き上げ運転を行う。

図１はこの発明の実施の一形態のヒートポンプ式給湯装置を用いた暖房給湯装置の構成図である。 図２は上記暖房給湯装置の暖房給湯制御部の沸き上げ運転時の動作を説明するためのフローチャートである。 図３は図２に続くフローチャートである。 図４は図２に続くフローチャートである。

符号の説明

１…ヒートポンプユニット
２…貯湯部
１０…沸き上げ制御部
１１…圧縮機
１２…ガスクーラ
１３…膨張弁
１４…蒸発器
１５…送風ファン
１６…圧力センサ
２１…貯湯タンク
２２…給湯用熱交換器
２２a…下側コイル部
２２b…上側コイル部
２３…ヒータ
２４…沸き上げ用循環ポンプ
２５…第１沸き上げ用三方弁
２６…第２沸き上げ用三方弁
３０…暖房給湯制御部
３１…給湯用混合弁
３２…暖房用三方弁
３３…暖房用混合弁
３４…暖房用循環ポンプ
４１,４２…ラジエータ
Ｔ１〜Ｔ４…温度センサ
Ｔ５…入水温度センサ
Ｔ６…出湯温度センサ
Ｔ７…吐出温度センサ
Ｔ８…蒸発器温度センサ
Ｔ９…外気温度センサ
Ｔ１０…戻り温度センサ
Ｔ１１…暖房往き温度センサ
Ｔ１２…暖房戻り温度センサ
Ｔ１３…給湯温度センサ

Claims (3)

1. 圧縮機(１１)を有するヒートポンプユニット(１)と、
   上記圧縮機(１１)から吐出される冷媒の吐出温度を検出する吐出温度センサ(Ｔ７)と、
   上記ヒートポンプユニット(１)からの戻り配管が接続された入水口が、上部と中間部の少なくとも２つに設けられた貯湯タンク(２１)と、
   上記ヒートポンプユニット(１)からの戻り温度を検出する温度センサ(Ｔ１０)と、
   上記ヒートポンプユニット(１)からの戻り配管と上記貯湯タンク(２１)の入水口との接続を切り換えるバルブ(２５,２６)と、
   上記貯湯タンク(２１)内の中間部または上記中間部近傍に配置されたヒータ(２３)と、
   上記ヒートポンプユニット(１)と上記バルブ(２５,２６)および上記ヒータ(２３)を制御する制御部(３０)と
   を備え、
   上記制御部(３０)は、
   上記ヒートポンプユニット(１)による沸き上げ運転において、上記温度センサ(Ｔ１０)により検出された上記戻り温度および目標沸き上げ温度に基づいて、上記バルブ(２５,２６)を制御すると共に、
   上記吐出温度センサ(Ｔ７)により検出された上記吐出温度が所定温度以上である状態における沸き上げ運転中に、上記温度センサ(Ｔ１０)により検出された上記戻り温度が予め設定された温度よりも低い場合は、上記ヒートポンプユニット(１)を停止して、上記ヒータ(２３)による沸き上げを行うことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
2. 請求項１に記載のヒートポンプ式給湯装置において、
   上記貯湯タンク(２１)の入水口が上部と中間部と下部の少なくとも３つであることを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
3. 請求項１または２に記載のヒートポンプ式給湯装置において、
   上記ヒートポンプユニット(１)からの戻り配管が接続される上記貯湯タンク(２１)の中間部の入水口を、上記ヒータ(２３)の下側に設けたことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。

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