JP2012189231A - ヒートポンプ式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】屋外給水栓の凍結を防止して、年間を通して利用可能な屋外給水栓を備えたヒートポンプ式給湯機を提供する。
【解決手段】外気温の低下では貯湯タンク２下部の湯水を循環ポンプ１０を駆動して、ヒーポン往き管９、水冷媒熱交換器５、ヒーポン戻り管１２、バイパス管１４、貯湯タンク２下部に戻す循環をさせて、更に外気温が低下するとヒートポンプユニット３を駆動して高温水を、ヒーポン往き管９、水冷媒熱交換器５、ヒーポン戻り管１２、バイパス管１４、貯湯タンク２下部に循環させて凍結を防止する凍結予防運転を行わせる給湯制御部２７とを備えたもので、前記バイパス管１４を貯湯タンク２に給水する給水管１１に接続し、凍結防止用の湯水を貯湯タンク２下部に戻すと共に、このバイパス管１４には貯湯タンクユニット１外に突出する給水栓３３に給水を供給する連通管３４が接続したことで、給水栓３３の凍結が防止され年間を通しての使用が出来る。
【選択図】 図２

Description

この発明は、花壇の水やりや洗車時に使用勝手が良い屋外給水栓を備えたヒートポンプ式給湯機に関するものである。

従来よりこの種の屋外給水栓を備えた給湯機では、花や盆栽、花壇への水やりや車の洗車等に水が利用出来て極めて便利であった。（例えば、特許文献１参照。）
又屋外設置されるケースがほとんどのヒートポンプ式給湯機では、貯湯タンクユニットに直接給水栓を取り付けて使用されるものであった。（例えば、特許文献２参照。）

特開平９−２８７８１６号公報 特開平３−１１１８５３号公報

ところでこの従来のものでは、冬季等の低温下では給水栓や給水栓まで給水を運ぶ連通管が凍結して、使用できなくなると言う不具合があり、又これを防止する為に凍結防止ヒータを取り付ければ、その分割高となるものであった。

この発明は上記課題を解決するために、特にその構成を、湯水を貯湯する貯湯タンクを収納した貯湯タンクユニットと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する水冷媒熱交換器を備えたヒートポンプユニットと、前記貯湯タンク内下部の湯水を前記水冷媒熱交換器に流入させるヒーポン往き管と、前記水冷媒熱交換器で加熱された高温水を貯湯タンクの上部に戻すヒーポン戻り管と、前記貯湯タンクの湯水をヒートポンプユニットの水冷媒熱交換器との間で循環させる循環ポンプと、前記ヒーポン戻り管の途中に流路切換手段を介して接続され湯水を貯湯タンク下部に戻すバイパス管と、外気温の低下では貯湯タンク下部の湯水を循環ポンプを駆動して、ヒーポン往き管、水冷媒熱交換器、ヒーポン戻り管、バイパス管、貯湯タンク下部に戻す循環をさせ、更に外気温が低下するとヒートポンプユニットを駆動して高温水を、ヒーポン往き管、水冷媒熱交換器、ヒーポン戻り管、バイパス管、貯湯タンク下部に循環させて凍結を防止する凍結予防運転を行わせる給湯制御部とを備えたものに於いて、前記バイパス管を貯湯タンクに給水する給水管に接続し、凍結防止用の湯水を貯湯タンク下部に戻すと共に、このバイパス管には貯湯タンクユニット外に突出する給水栓に給水を供給する連通管が接続したものである。

この発明によれば、連通管が連通するバイパス管や周囲に位置するヒーポン戻り管、タンク給水管には、外気温が低下して凍結の危険があると、低温水や高温水の循環があって直接加熱されたり、雰囲気温度の上昇で間接的に加熱されるので、連通管は勿論、この連通管からの熱伝導で給水栓も加熱されて、凍結する危険がなくなり常に安心して使用出来るものであり、連通管の接続位置を改善しただけでの簡単な構造で、安価に提供することが出来るものである。

この発明の一実施形態のヒートポンプ式給湯機の概略構成図。 同凍結予防運転状態を説明する概略構成図。

次にこの発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
１は湯水を貯湯する貯湯タンク２等を収納する貯湯タンクユニット、３は貯湯タンク２内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニットで、内部には圧縮機４と凝縮器としての水冷媒熱交換器５と減圧装置としての電子膨張弁６と強制空冷式の蒸発器７とで構成され、このヒートポンプユニット３の冷凍サイクルには冷媒として二酸化炭素が用いられて超臨界ヒートポンプサイクルを構成しているものである。また、前記圧縮機４や電子膨張弁６等によりヒートポンプサイクルを駆動制御するヒーポン制御部８を設けている。

９は前記貯湯タンク２の下部と水冷媒熱交換器５を接続するヒーポン往き管で、循環ポンプ１０が取り付けられている。
１１は前記貯湯タンク２の下部に水道を接続し、水道水を供給する給水管である。
１２は前記水冷媒熱交換器５と貯湯タンク２の上部とを接続するヒーポン戻り管である。

１３は前記ヒーポン戻り管１２の途中に備えられた三方弁からなる流路切換手段で、ヒーポン側の第１ヒーポン戻り管１２ａからの湯水をタンク側の第２ヒーポン戻り管１２ｂに流すか、給水管１４を介して貯湯タンク２下部と連通するバイパス管１４に流すかを切替るもので、後述する外気温センサにより凍結危険温度が検知されると、循環ポンプ１０が駆動され流路切換手段１３は第１ヒーポン戻り管１２ａからの湯水をバイパス管１４側に流し、貯湯タンク２下部からヒーポン往き管９、水冷媒熱交換器５、第１ヒーポン戻り管１２ａ、バイパス管１４から貯湯タンク２下部に戻る循環を繰り返して凍結を防止するものであり、更に温度低下して凍結の危険が高くなった時には、ヒートポンプユニット３及び循環ポンプ１０を駆動して高温水を、ヒーポン往き管９、水冷媒熱交換器５、第１ヒーポン戻り管１２ａ、バイパス管１４を循環させるようにするものである。

１５は前記貯湯タンク２の上部に接続され貯湯されている高温水を出湯する出湯管、１６は前記給水管１１から出湯側へ水道水を導く給水バイパス管、１７は前記出湯管１５からの湯水と前記給水バイパス管１６からの水道水を給湯設定温度に混合する給湯混合弁、１８は前記給湯混合弁１７から給湯栓１９に湯を供給する給湯管である。

２０は給湯管１８に設けた給湯温度センサ、２１は出湯管１５に設け一日の出湯量をカウントする出湯流量センサ、２２は前記給水管１１に備えられ手動で給水の開閉を行う止水栓。２３は前記給水管１１に備えられ水道圧を減圧する減圧弁、２４は前記給水バイパス管１６と貯湯タンク２とを結ぶ給水管１１途中に備えられた逆止弁で、貯湯タンク２内及びバイパス管１４の湯水が水道側に逆流することを防止する。

２５は前記出湯管１５に接続された過圧逃し弁、２６は台所等に設置され、給湯装置の運転停止や給湯温度の設定や各種運転モードの設定を行うリモコンで、前記貯湯タンクユニット１と接続されている。２７は前記ヒーポン制御部８やリモコン２６と接続され給湯装置全体の制御を行う給湯制御部で、貯湯タンク２内の湯水の沸き上げ運転や凍結予防運転も制御するものである。

２８は前記貯湯タンク２の側面上下方向に多数のサーミスタセンサを備えた貯湯温度センサで、貯湯タンク２内の湯水の温度と湯量を検知するものである。
２９は前記蒸発器７の熱交換を行うためにプロペラファンにて送風する送風機、３０は前記蒸発器７の風上側に設けられ外気温を測定する外気温センサ、３１は前記水冷媒熱交換器５とヒーポン往き管９の接続部分に設けた入口温度センサで、加熱する前の冷水温度を検知する。３２は前記水冷媒熱交換器５とヒーポン戻り管１２接続部分に設けた出口温度センサで、加熱後の湯水温度を検知するものである。

３３は貯湯タンクユニット１から突出して備えられた屋外で使用される給水栓で、連通管３４を介してバイパス管１４に接続されており、給水管１１からの水道水を、バイパス管１４及び連通管３４を経由して供給されるものであり、このバイパス管１４の給水管１１との接続部分から、貯湯タンク２下部までの給水管１１中には、逆止弁３５を備えて貯湯タンク２内の湯水が給水栓３３に流出するのを防止しており、又バイパス管１４は前記したように凍結防止で湯水及び高温水が循環するので、バイパス管１４に接続した連通管３４も同時に加熱されて凍結防止すると共に、該連通管３４からの熱伝導を受けて給水栓３３も加熱されて凍結防止されるものである。

前記リモコン２６には押圧式の電源スイッチ３６、給湯設定温度を設定する温度設定スイッチ３７、浴槽（図示せず）への湯張りを指示する湯張りスイッチ３８、湯張り量を設定する湯張り量設定スイッチ３９、及び給湯可能な残時間を表示させる残時間表示スイッチ４０とを有した操作部４１と、ドットマトリクス型の蛍光表示管よりなる表示部４２と、これら操作部４１及び表示部４２を制御すると共に、前記給湯制御部２７と通信を行うマイクロコンピュータを主に構成されたリモコン制御部（図示せず）を備えており、通常運転時は前記表示部４２に操作部４１で設定された給湯設定温度や時刻情報および貯湯温度センサ２８で検知する残り貯湯量等が表示されるものである。なお、前記表示部４２はドットマトリクス型の液晶表示部としても良い。

ここで、給湯機の電源は時間帯別電灯であり、夜間（ここでは２３時から翌朝７時まで）が割安な電力料金設定となっているもので、この割安な夜間電力を用いて夜間に一日に必要な貯湯熱量を沸き上げて使用するものであり、また、この時間帯別電灯では昼間（７時から２３時まで）にも電力は供給され、残湯量が少なくなったときに追加の沸き増しが行われるものであり、更に沸き上げ運転中に、外気温センサ３０が凍結危険温度以下を検知しても、沸き上げ運転中で凍結の危険がないので、凍結予防運転には入らないようにしているものである。

次にこの一実施形態の作動を説明すれば、上記の時間帯で給湯制御部２７からの制御信号により、沸き上げ運転が開始される。
この沸き上げ運転は、ヒートポンプユニット３及び循環ポンプ１０の駆動で、貯湯タンク２下部の低温水をヒーポン往き管９から水冷媒熱交換器５に流入させ、ここで加熱した高温水をヒーポン戻り管１２を介して貯湯タンク２上部に戻し、順次この循環を繰り返して貯湯タンク２内に高温水を貯湯して沸き上げ運転を終了するものである。

そして給湯栓１９を開成することで、貯湯タンク２内の高温水が出湯管１５から給湯混合弁１７に流通し、ここでリモコン２６で設定された給湯温度になるように給湯温度センサ２０で給湯温度を見ながら、給水バスパス管１６からの給水と混合して、給湯設定温度の良好な給湯が行われるものであり、貯湯タンク２内には使用された高温水分の給水が下部の給水管１１から供給されるものである。

一方貯湯タンクユニット１から突出した給水栓３３を開成すれば、給水管１１からの水道水がバイパス管１４、連通管３４を流通して給水栓３３より放出され、ホース等を接続して花や盆栽、花壇への水やりや車の洗車等に使用され極めて使用勝手が良いものである。

次に沸き上げ運転終了後に外気温が低下し外気温センサ３０が凍結危険温度以下を検知した場合には、給湯制御部２７が循環ポンプ１０のみを駆動させると共に、流路切換手段１３を第２ヒーポン戻り管１２ｂ側からバイパス管１４側に流路切換させ、貯湯タンク２下部の低温水をヒーポン往き管９、水冷媒熱交換器５、第１ヒーポン戻り管１２ａ、流路切換手段１３、連通管３４が接続したバイパス管１４から貯湯タンク２下部に戻す循環を繰り返して、この回路の凍結を防止すると共に連通管３４の凍結も同時に防止されるものである。

更に外気温が低下した場合には、この温度を外気温センサ３０が検知することで、給湯制御部２７が循環ポンプ１０だけでなくヒートポンプユニット３も駆動させて、高温水をヒーポン往き管９、水冷媒熱交換器５、第１ヒーポン戻り管１２ａ、流路切換手段１３、連通管３４が接続したバイパス管１４から貯湯タンク２下部に戻す循環を繰り返して、外気温が低下した時も循環回路の凍結を確実に防止するものであり、又連通管３４はバイパス管１４を高温水が流通することによる直接的な加熱と、各回路を高温水が流通することによる雰囲気温度の上昇の間接的な加熱とにより、良好に加熱されて凍結も防止されるものであり、又給水栓３３についても連通管３４が加熱されることによる熱伝導によって、温度上昇して凍結が防止されることで、冬季間の給水栓３３の凍結による使用不能を回避出来、年間を通して屋外給水栓３３が使用出来て極めて使用勝手が良いものである。

１ 貯湯タンクユニット
２ 貯湯タンク
３ ヒートポンプユニット
５ 水冷媒熱交換器
９ ヒーポン往き管
１０ 循環ポンプ
１１ 給水管
１２ ヒーポン戻り管
１３ 流路切換手段
１４ バイパス管
２７ 給湯制御部
３０ 外気温センサ
３３ 給水栓
３４ 連通管

Claims (1)

1. 湯水を貯湯する貯湯タンクを収納した貯湯タンクユニットと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する水冷媒熱交換器を備えたヒートポンプユニットと、前記貯湯タンク内下部の湯水を前記水冷媒熱交換器に流入させるヒーポン往き管と、前記水冷媒熱交換器で加熱された高温水を貯湯タンクの上部に戻すヒーポン戻り管と、前記貯湯タンクの湯水をヒートポンプユニットの水冷媒熱交換器との間で循環させる循環ポンプと、前記ヒーポン戻り管の途中に流路切換手段を介して接続され湯水を貯湯タンク下部に戻すバイパス管と、外気温の低下では貯湯タンク下部の湯水を循環ポンプを駆動して、ヒーポン往き管、水冷媒熱交換器、ヒーポン戻り管、バイパス管、貯湯タンク下部に戻す循環をさせて、更に外気温が低下するとヒートポンプユニットを駆動して高温水を、ヒーポン往き管、水冷媒熱交換器、ヒーポン戻り管、バイパス管、貯湯タンク下部に循環させて凍結を防止する凍結予防運転を行わせる給湯制御部とを備えたものに於いて、前記バイパス管を貯湯タンクに給水する給水管に接続し、凍結防止用の湯水を貯湯タンク下部に戻すと共に、このバイパス管には貯湯タンクユニット外に突出する給水栓に給水を供給する連通管が接続した事を特徴とするヒートポンプ式給湯機。

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