JP2011127876A - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】効率を低下させることなく追い焚きを行うことができるヒートポンプ給湯機を提供する。
【解決手段】浴槽Ｂ内に給湯するためのヒートポンプ給湯機１であって、高温水を貯湯するための貯湯タンク２と、貯湯タンク２内の湯水を加熱するためのヒートポンプユニット３と、内部に浴槽Ｂ内の湯水が流れる追い焚き配管４と、貯湯タンク２内の湯水を追い焚き配管４へ供給する給湯配管５と、追い焚き配管４内を流れる湯水を排水する三方弁４３と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプ給湯機に関するものである。

フルオートタイプのヒートポンプ給湯機は、浴槽内の湯温や湯量を設定しておくと、設定した湯温より浴槽内の湯水の温度が低くなると追い焚きを実施したり、また、浴槽内の湯量が設定した湯量よりも少なくなると足し湯を実施する機能を有している。この追い焚きについて具体的に説明すると、設定した湯温よりも浴槽内の湯温が低くなると、浴槽内のお湯をポンプによって追い焚き配管内へと流す。そして、この追い焚き配管内を流れるお湯を、貯湯タンクから供給された高温水と熱交換させることで加熱させて再度浴槽内へと戻すことによって追い焚きを行っていた（例えば特許文献１参照）。この追い焚き配管内を流れるお湯を加熱した貯湯タンク内の高温水は、温度が低下して中温水となって再度貯湯タンク内に戻るように構成されている。

特開平９−８９３６９号公報

しかしながら、ヒートポンプの特性上、ヒートポンプユニットへの入水温度が高いと効率（COP）が悪くなってしまうため、上述したように中温水の状態で貯湯タンク内に戻ることは、ヒートポンプ給湯機の効率を低下させるという問題があった。

そこで本発明は、効率を低下させることなく追い焚きを行うことができるヒートポンプ給湯機を提供することを目的とする。

本発明に係るヒートポンプ給湯機は、浴槽内に給湯するためのヒートポンプ給湯機であって、高温水を貯湯するための貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱するためのヒートポンプユニットと、内部に浴槽内の湯水が流れる追い焚き配管と、前記貯湯タンク内の湯水を前記追い焚き配管へ供給する給湯配管と、前記追い焚き配管内を流れる湯水を排水する排水手段と、を備えている。

上記ヒートポンプ給湯機によれば、浴槽内のお湯の温度が低下した場合に、給湯配管によって貯湯タンク内の高温水を追い焚き配管内に供給することによって浴槽内を追い焚きすることができる。このように、追い焚きによって貯湯タンクに中温水が戻るということがないため、ヒートポンプ給湯機の効率（COP）を低下させることなく追い焚きを行うことができる。また、追い焚き配管内に貯湯タンク内の高温水を供給して浴槽内の水位が所定の水位よりも高くなると、浴槽内からお湯が溢れてしまったりするという問題が生じるが、上記ヒートポンプ給湯機によれば、追い焚き配管内を流れる湯水を排水するための排水手段を備えているため、上記問題を解消できる。

上記ヒートポンプ給湯機は種々の構成をとることができるが、例えば、排水手段により排水される湯水の熱を蓄熱するための蓄熱材をさらに備えるような構成とすることもできる。これにより、この蓄熱材に蓄えられた熱を浴室内に放熱して浴室暖房することで、排水手段より排水される温水の熱を有効利用することができる。

また、蓄熱材は、貯湯タンク内の湯水沸き上げ時に貯湯タンク内から排出される膨張水の熱を蓄熱するように構成することもできる。これによれば、貯湯タンクから排水される膨張水の熱を有効利用することができる。また、蓄熱材は、追い焚き配管内を流れる湯水の熱を蓄熱するように構成することもできる。

また、上記蓄熱材により蓄熱した熱を浴室内に放熱するように構成することが好ましい。これにより、浴室暖房を行うことができる。

本発明によれば、効率を低下させることなく追い焚きを行うことができるヒートポンプ給湯機を提供することができる。

図１は本発明に係るヒートポンプ給湯機の第1実施形態を示す概略図である。 図２は本発明に係るヒートポンプ給湯機の第２実施形態を示す概略図である。

（第1実施形態）
本発明に係るヒートポンプ給湯機の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、第１実施形態に係るヒートポンプ給湯機１は、浴槽B内の水位が下がれば自動で足し湯を行い、浴槽B内の湯温が低下すれば自動で追い焚きを行うフルオートタイプのヒートポンプ給湯機である。このヒートポンプ給湯機１は、高温水を貯湯するための貯湯タンク２と、貯湯タンク２内の湯水を加熱するためのヒートポンプユニット３と、浴槽Ｂ内の湯水が流れる追い焚き配管４と、貯湯タンク２内の高温水を追い焚き配管４内に供給するための給湯配管５と、を備えている。

貯湯タンク２は、後述するヒートポンプユニット３によって加熱されて生成された高温水を貯湯するためのタンクであり、内部の湯水の温度を維持するような材質で構成されている。この貯湯タンク２の下部には給水配管６が接続されており、この給水配管６によって貯湯タンク２内に水道水が供給される。なお、この給水配管６は、手動弁６１や逆止弁６２、ソレノイド弁６３、減圧弁６４等が接続されており、貯湯タンク２の他に給湯配管５にも接続するよう途中で分岐している。また、沸き上げ配管７が貯湯タンク２の上部と下部に接続されており、この沸き上げ配管７内を貯湯タンク２内の湯水が流れることで後述するヒートポンプユニットによって加熱されて高温水となり貯湯タンク２内に溜められる。また、貯湯タンク２の上部には後述する給湯配管５が接続されており、この給湯配管５から膨張水配管８が分岐するとともに、この膨張水配管８に逃がし弁８１が接続されている。

ヒートポンプユニット３は、圧縮機３１，水熱交換器３２，膨張弁３３，空気熱交換器３４が順次環状に接続されており、内部に冷媒が循環している。圧縮機３１は、冷媒を圧縮して吐出するように構成されている。水熱交換器３２は、内部に流れる冷媒の熱を沸き上げ配管に接続された熱交換器内を流れる水に対して放熱するように構成されている。また、膨張弁３３は、冷媒を急激に減圧するように構成されており，空気熱交換器３４は内部を流れる冷媒を蒸発するように構成されている。

追い焚き配管４は、両端が浴槽Bに接続されており、浴槽B内の湯水がこの追い焚き配管４内を循環するように構成されている。この追い焚き配管４には、風呂戻りサーミスタ４１や、水位センサ４２、三方弁（排水手段）４３、循環ポンプ４４、風呂往きサーミスタ４５等が接続されている。風呂戻りサーミスタ４１は、追い焚き配管４内を流れる湯水の温度を測定するためのものであり、風呂往きサーミスタ４５は、給湯配管５から追い焚き配管４内に供給された湯水の温度を制御するものである。水位センサ４２は浴槽B内の水位を測定するものであり、三方弁４３は追い焚き配管４内を流れるお湯の一部を外部へと排水するための弁である。また、循環ポンプ４４は追い焚き配管４内に浴槽B内の湯水を循環させるためのポンプである。

給湯配管５は、貯湯タンク２の上部に接続されており、貯湯タンク２内の高温水を追い焚き配管４内に供給するよう追い焚き配管４にも接続されている。この給湯配管５には、高温水の逆流を防止する逆止弁５１や、給湯配管５内を流れる高温水に水道水を混合させるよう給水配管６と接続させるためのモーター弁５２、給湯配管５を開閉させるソレノイド弁５３等が接続されている。なお、この給湯配管５は途中で分岐しており、そのうちの１つが追い焚き配管４に接続されており、途中で分岐した他の給湯配管５は、台所や種々の場所へ高温水を供給するよう接続されている。

次に上述したようなヒートポンプ給湯機１の作動について説明する。

まず、給水配管６から供給されて貯湯タンク２内に貯められた水が、貯湯タンク２の下部から沸き上げ配管７内に流れ、ヒートポンプユニット３によって加熱されて高温水となり貯湯タンク２の上部から貯湯タンク２内に戻ってくる。このように貯湯タンク２内の水が沸き上げ配管７内を循環することで貯湯タンク２内の水が高温水となる。なお、特に限定されるものではないが、この貯湯タンク２内に貯められる高温水の温度は、通常６５〜９０℃程度である。

次に、このように貯湯タンク２内に生成された高温水を利用して浴槽Ｂ内にお湯を張る。具体的には、給湯配管５に取り付けられたソレノイド弁５３が開状態となり貯湯タンク２内の高温水が給湯配管５から追い焚き配管４を介して浴槽B内へ供給される。なお、貯湯タンク２内の高温水が直接浴槽Ｂ内に供給されるのではなく、給湯配管５の途中に接続されたモーター弁５２が開いて給水配管６からの水が給湯配管５内を流れる高温水に混合され、設定した温度の湯水となって浴槽B内へと供給される。また、この浴槽B内へ供給される湯水の温度は風呂往きサーミスタ４５によって測定され、この測定した湯水の温度が所定の温度となるようにモーター弁５２の開度が調整される。そして、浴槽B内の水位を水位センサ４２によって検知し、この浴槽B内の水位が設定した水位となると、ソレノイド弁５３が閉状態となって浴槽Ｂへの給湯が停止する。以上により、所定の湯温、水位で浴槽B内にお湯が張られる。

以上のように浴槽Ｂ内にお湯を張った状態で時間が経過すると、浴槽Ｂ内のお湯の温度が低下する。この浴槽Ｂ内のお湯の温度が設定した温度より低下したことを追い焚き配管４に接続された風呂戻りサーミスタ４１が検知すると、給湯配管５に接続されたソレノイド弁５３が開状態となり、給湯配管５から貯湯タンク２内の高温水が追い焚き配管４へと供給される。これと同時に、三方弁４３の開度が調整されて、追い焚き配管４内を流れる湯水の一部が外部へと排水される。この三方弁４３による湯水の排水は、給湯配管５からの高温水の供給によって浴槽B内の水位が予め設定された水位よりも高くなったことが水位センサ４２によって検知した場合に行われる。なお、貯湯タンク２内の高温水は、直接浴槽B内に供給されるのではなく、モーター弁５２の開度を調節して給水配管６からの水道水を混合させ約６０〜８０℃程度の高温水としてから浴槽B内に供給されることが好ましい。

また、風呂戻りサーミスタ４１が浴槽B内のお湯の温度が低下したことを検知し、且つ水位センサ４２が浴槽B内の水位が低くなっていることを検知した場合は、まず、ソレノイド弁５３が開状態となり貯湯タンク２内の高温水が給湯配管５内を流れる。そして、モーター弁５２が開状態となり、給水配管６からの水が給湯配管５内を流れる高温水と合流し、給湯配管５内を流れる高温水を約６０〜８０℃程度のお湯として、追い焚き配管４を介して浴槽B内へと供給する。このとき、お湯が浴槽B内に供給されて水位が設定した水位まで回復するように、モーター弁５２の開度が調節されて、給湯配管５内へ供給する給水配管６からの水の量が調整されて浴槽Ｂ内に供給される。このように高温水が浴槽B内に供給されることで浴槽B内のお湯の温度は設定した温度となる。このとき、高温水を浴槽B内に供給することで浴槽B内の水位が設定値よりも高くなったことを水位センサ４２が検知すると、三方弁４３によって追い焚き配管４内を流れる一部の湯水を外部へと排水する。

以上、第１実施形態に係るヒートポンプ給湯機１によると、三方弁４３によって追い焚き配管４内を流れる湯水の一部が外部へと排水されるため、追い焚きを実行しても浴槽B内の水位が所定の水位を超えることがなく、例えば浴槽B内から湯水が溢れ出るといったようなことを防止することができる。また、上述した追い焚き方法では、貯湯タンク２内に中温水が戻るといったことがないため、ヒートポンプユニット３の効率が低下することがない。

（第２実施形態）
次に、本発明に係るヒートポンプ給湯機の第２実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。

図２に示すように、第２実施形態に係るヒートポンプ給湯機１０は、第１実施形態と同様に、フルオートタイプのヒートポンプ給湯機であって、貯湯タンク２、ヒートポンプユニット３、追い焚き配管４、及び給湯配管５を備えている。また、第１実施形態とは異なり、浴室内に蓄熱材９が設置されている。なお、図２中の破線は浴室を表している。貯湯タンク２、及びヒートポンプユニット３は、第１実施形態と同じ構成であるため、説明を省略する。

追い焚き配管４は、第１実施形態と異なり、浴室内において蓄熱材９が周りに巻回されている。また、追い焚き配管４に取り付けられた三方弁４３からは、排水管４６が延びている。この排水管４６は一部が浴室内を延びており、その一部に上記蓄熱材９が巻回されている。なお、この排水管４６は後述する膨張水配管８に接続されており、三方弁４３を介して追い焚き配管４から排出された湯水を膨張水配管８に送るように構成されている。なお、その他は第１実施形態の追い焚き配管４と同様の構成となっている。

給湯配管５から分岐した膨張水配管８は、逃がし弁８１に接続されるとともに、この逃がし弁８１から、浴室内を通るように延びている。そして、この浴室内における膨張水配管８に、上述した蓄熱材９が巻回されている。

次に、第２実施形態のヒートポンプ給湯機１０の作動について説明する。なお、第２実施形態のヒートポンプ給湯機１０による浴槽Bへのお湯の張り方や追い焚きは上記第１実施形態と同様であるため、以下、第１実施形態のヒートポンプ給湯機１と異なる工程についてのみ説明する。

第１実施形態と同様に、ヒートポンプユニット３によって加熱された高温水が貯湯タンク２内に貯められるが、この貯湯タンク２内の湯水を沸き上げる際、熱膨張した高温水である膨張水が逃がし弁８１を介して膨張水配管８内へ供給される。このように膨張水配管８内を流れる膨張水は、浴室内において蓄熱材９に熱を与えてから排水される。

また、浴槽B内の湯温が低下すると、第１実施形態と同様に給湯配管５から貯湯タンク２内の高温水が追い焚き配管４を介して浴槽Ｂ内へ供給される。そして、浴槽B内の水位が設定した水位よりも高くなったことが水位センサ４２によって検知された場合は、追い焚き配管４内を流れる湯水の一部が三方弁４３を介して排水管４６を介して排水される。このように追い焚き配管４内を流れる湯水は、排水管４６を介して排水される際に浴室内において排水管４６に巻回された蓄熱材９に対して放熱する。また、浴室内において追い焚き配管４の一部にも蓄熱材９が巻回されているため、追い焚き配管４内を流れる温水も蓄熱材９に対して放熱する。

以上のように蓄熱材９は、膨張水配管８内を流れる高温水や、排水管４６内を流れる温水、追い焚き配管４内を流れる温水から熱を受け取って蓄熱する。このように蓄熱材９に蓄えた熱を浴室使用前に浴室内に放熱することで浴室暖房を行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記第２実施形態では、蓄熱材９が浴室内において追い焚き配管４，排水管４６、膨張水配管８に巻回されているが、この全てに巻回されている必要はなく、例えば、追い焚き配管４、排水管４６、又は膨張水配管８のみに巻回する等、少なくとも１つに巻回されていればよい。また、ファンを蓄熱材９の近傍に設置し、蓄熱材９を通過するような気流を発生させることで、より効率的に浴室内を暖房・乾燥することができる。

１ ヒートポンプ給湯機
２ 貯湯タンク
３ ヒートポンプユニット
４ 追い焚き配管
４３ 三方弁（排水手段）
５ 給湯配管
９ 蓄熱材
Ｂ 浴槽

Claims (5)

1. 浴槽内に給湯するためのヒートポンプ給湯機であって、
   高温水を貯湯するための貯湯タンクと、
   前記貯湯タンク内の湯水を加熱するためのヒートポンプユニットと、
   内部に浴槽内の湯水が流れる追い焚き配管と、
   前記貯湯タンク内の湯水を前記追い焚き配管へ供給する給湯配管と、
   前記追い焚き配管内を流れる湯水を排水する排水手段と、
   を備えた、ヒートポンプ給湯機。
2. 前記排水手段により排水される湯水の熱を蓄熱するための蓄熱材をさらに備えた、請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。
3. 前記蓄熱材は、前記貯湯タンク内の湯水沸き上げ時に前記貯湯タンク内から排出される膨張水の熱を蓄熱する、請求項２に記載のヒートポンプ給湯機。
4. 前記蓄熱材は、前記追い焚き配管内を流れる湯水の熱を蓄熱する、請求項２又は３に記載のヒートポンプ給湯機。
5. 前記蓄熱材により蓄熱した熱を浴室内に放熱する、請求項２から５のいずれかに記載のヒートポンプ給湯機。

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