JP3883184B2 - Heat pump water heater - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプ式集熱器で集熱した熱で貯湯槽の水を沸き上るヒートポンプ給湯機に関する。
【0002】
【従来技術】
従来、例えば特開平5−71826号公報に記載されているように、ヒートポンプ集熱器で集熱した熱により貯湯槽の水全体を沸き上げるヒートポンプ給湯機が知られている。
【0003】
このヒートポンプ給湯機は、圧縮機、冷媒水熱交換器(凝縮器)、膨張弁、室外熱交換器(蒸発器)等を順次直列接続する閉回路にて構成され冷媒が循環するヒートポンプ式集熱器と、貯湯槽内の水を循環ポンプにより貯湯槽の下部より上部に循環させる循環配管に、ヒートポンプ式集熱器の冷媒水熱交換器(凝縮器)と熱交換させることで貯湯槽内の水全体を貯湯槽上部より積層方式で沸き上げを行なうようにしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年、このような従来のヒートポンプ給湯機のヒートポンプ式集熱器に使用される冷媒の性能が向上し高出力(約90℃)の湯水を沸かすことができるようになってきた。このように、高温度に沸き上げられた貯湯槽内の湯水は、長期の不使用等により自然放熱し湯水温度が低下することがある。このような場合、図示しない湯温センサを動作させヒートポンプ式集熱器を運転して貯湯槽内の湯水に対して再沸き上げが行われる。しかし、ヒートポンプ式集熱器の運転は循環配管内の湯温が約60℃以上の場合には圧縮機が過負荷状態となり運転を停止させる等の対応が必要となる。また、そのまま運転させると成績係数(COP)の低下に繋がる等の問題がある。
【0005】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、貯湯槽内の湯水が長期不使用等により自然放熱し湯水温度が低下したような場合にも、成績係数(COP)をあまり下げることなく、確実にヒートポンプ式集熱器を運転して再沸き上げができるヒートポンプ給湯器を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載のヒートポンプ給湯機は、圧縮機、凝縮器及び蒸発器等を順次直列接続する閉回路にて構成され冷媒が循環されるヒートポンプ式集熱器と、貯湯槽と、この貯湯槽の下部から給水し上部より給湯が行われる給湯配管と、循環ポンプにより循環され貯湯槽の下部の水を前記凝縮器との熱交換によって温め、この温められた湯を貯湯槽の上部より供給し、貯湯槽の上部より積層貯湯することにより貯湯槽全体の水を沸き上げる循環配管とを有するヒートポンプ給湯機において、前記循環配管に接続されるとともに、前記蒸発器に一体に設けられた補助蒸発器と、この補助蒸発器に並列に設けられたバイパス配管と、前記循環配管における補助蒸発器およびバイパス配管の入力側に設けられ循環配管の湯水の流れを補助蒸発器側とバイパス配管側とに切り換える切換弁と、前記循環配管における前記切換弁の入力側に設けられ循環配管内の湯水の温度を検知する循環湯温センサと、この循環湯温センサで検知する湯水の温度が所定の温度より高ければ前記切換弁を補助蒸発器側に切り換え、低ければ切換弁をバイパス配管側に切り換えさせる制御装置とを具備したものである。
【0007】
そして、この構成により、貯湯槽内の湯水が長期の不使用等により自然放熱し温度低下したような場合、循環湯温センサで検知する湯水の温度が所定の温度より高ければ切換弁を補助蒸発器側に切り換え、循環配管に接続された補助蒸発器が循環配管内の湯水の熱を蒸発器に採取し、循環配管内の湯水温度を低下させ成績係数(COP)をあまり下げることなく、ヒートポンプ式集熱器を正常に運転させて貯湯槽内の湯水の再沸き上げを行うことができる。また、循環湯温センサで検知する湯水の温度が所定の温度より低ければ切換弁をバイパス配管側に切り換え、湯水を循環配管のバイパス配管側に通すことにより、配管抵抗が少なく効率良く沸き上げを行うことができる。
【0008】
請求項2記載のヒートポンプ給湯機は、請求項1記載のヒートポンプ給湯機において、循環配管における切換弁および循環湯温センサの入力側に設けられた三方弁と、前記貯湯槽の上部と前記三方弁との間に接続された熱交換配管と、この熱交換配管との熱交換によって温められる床暖房装置とを設けたものである。
【0009】
そして、この構成により、熱交換配管と暖房配管との熱交換部の熱交換によって床暖房装置として供された後の冷めた熱交換配管内の湯水の再沸き上げに際しては、三方弁を介して循環配管に湯水を流し、循環湯温センサで検知する湯水の温度が所定の温度より高ければ切換弁を補助蒸発器側に切り換え、補助蒸発器が循環配管内の湯水の熱を蒸発器に採取し、循環配管内の湯水温度を低下させヒートポンプ式集熱器を正常に運転して熱交換配管内の冷めた湯水の再沸き上げを行うことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【0011】
図1はヒートポンプ給湯機の構成図を示し、このヒートポンプ給湯機は、圧縮機1、四方弁2、熱交換器としての凝縮器3、減圧のための膨張弁4、集熱を促進させるための送風ファン5と、この送風ファン5の駆動用モータ6とを備えた蒸発器7とを順次直列接続する閉回路に冷媒が循環するヒートポン式集熱器8が設けられている。
【0012】
また、貯湯槽9と、この貯湯槽9には、壁面の下部に湯水温度検知センサ9aが設けられているとともに、貯湯槽9内の水を循環させる循環ポンプ10を有し、この循環ポンプ10により貯湯槽9下部より貯湯槽9上部に循環させ前記凝縮器3との熱交換により貯湯槽9内の水を沸き上げる循環配管11が設けられている。また、この循環配管11には前記蒸発器7に一体に設けられた補助蒸発器12が接続されている。さらに、補助蒸発器12には、循環配管11に接続された切換弁35を介してバイパス配管36が並列的に接続されている。これにより、通電初期の湯水の沸き上げに際しては、循環配管のバイパス配管36側を通過させることにより、配管抵抗が少なく効率良く沸き上げを行うことができる。更に、循環配管11には循環湯温センサ37が設けられている。
【0013】
また、貯湯槽9下部より水道水を導入させる減圧弁13を有する給水管14と、貯湯槽9内の沸き上がった湯水を台所や浴槽に給湯する給湯管15とを有している。そして、この給湯管15に夫々分岐し、ミキシングバルブ16A及び温度センサ16Bを夫々有し、台所の流し台17に接続される給湯配管18と、ミキシングバルブ19A及び温度センサ19Bを有する湯張配管20を有し、浴槽21に接続されている。23は給水管で、この給水管23は前記給水管14に分岐し前記ミキシングバルブ16A、19Aに夫々ミキシング用の水道水を供給するようになっている。また、24は台所の流し台17に冷水を供給する冷水管である。
【0014】
さらに、このヒートポンプ給湯機は前記貯湯槽9の湯水の熱を利用して室内の床を暖房する床暖房装置25が設けられている。すなわち、この床暖房装置25は、前記循環配管11に設けられた補助蒸発器12の入力側に接続された三方弁26と、この三方弁26と貯湯槽9との間に接続された熱交換配管27と、この熱交換配管27の熱交換部28により熱交換され蛇行状に配管された放熱部29を有し、内部に循環水を封入した放熱配管30とから構成されている。また、この放熱配管30はポンプ31と湯温センサ32が設けられている。
【0015】
また、33は運転制御手段としての制御装置で、この制御装置33は、湯水温度検知センサ9a、温度センサ16B、温度センサ19B、湯温センサ32及び循環湯温センサ37などから検知信号が入力される。また、制御装置33により駆動用モータ6、圧縮機1、循環ポンプ10、ミキシングバルブ16A、ミキシングバルブ19A、三方弁26、ポンプ31、切換弁35などが駆動制御されるようになっている。なお、34は補助ヒータで、この補助ヒータ34はヒートポンプ式集熱器8で充分に集熱できない場合に動作させるものである。
【0016】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【0017】
先ず図1により貯湯槽9内の水を沸かす作用について説明する。給水管14から貯湯槽9内に水道水が貯溜される。そして、制御装置33により圧縮機1が駆動される。これにより2点鎖線矢印で示すように、冷媒は、圧縮機1、四方弁2、凝縮器3、膨張弁4、蒸発器7、の順に流れる。蒸発器7で大気熱を集熱し気化された冷媒は圧縮機1に送られ、圧縮機1で圧縮されて出た高温高圧の冷媒ガスは、凝縮器3で循環配管11内の水と熱交換される。
【0018】
一方、循環配管11の循環ポンプ10が駆動され、実線矢印で示すように貯湯槽1下部の水が循環配管11の三方弁26及び、湯水温度検知センサ9a又は循環湯温センサ37が低温の湯水温度を検知しており、この信号により切換弁35をバイパス配管36側に切り換えられバイパス配管36側を通じて凝縮器3で循環配管11内の水が熱交換され点線矢印で示すよう湯水となって貯湯槽9上部に入り、これを繰り返して貯湯槽9の上部から設定温度の約90℃の湯水が順次積層され貯湯槽9全体の水が沸き上げられる。
【0019】
次に、沸き上げられた貯湯槽9内の湯水の給湯作用について図2により説明する。制御装置33により各ミキシングバルブ16A、ミキシングバルブ19Aの設定温度で調整し図示しない給湯電磁弁を開いて給湯管15の湯水と給水管23の水道水とを混合して流し台17や浴槽21に夫々に給湯する。また、温度センサ16B、温度センサ19Bにより湯温低下を監視する。
【0020】
一方この給湯により使用された貯湯槽9内の湯水の減少に伴ない、給水管14から新しい水が貯湯槽9内に下部に供給される。この新しく供給された水はヒートポンプ式集熱器8の運転により沸き上げられる。すなわち、湯水温度検知センサ9aが貯湯槽9下部の湯水温度の低下を検知すると、この検知信号が制御装置33に入り三方弁26を開き、循環湯温センサ37が湯水温度を例えば35℃以下を検知していれば切換弁35をバイパス配管36側に切り換え湯水をバイパス配管36を介して流し凝縮器3で熱交換して沸き上げる。
【0021】
次に、貯湯槽9内の湯水が長期の不使用等により自然放熱し例えば約60℃の温度に低下したような場合の再沸き上げ作用について図1により説明する。貯湯槽9の湯水温度検知センサ9aが貯湯槽9内の冷めた湯水温度約60℃を検知すると、この検知信号が制御装置33に入り三方弁26を開き、循環湯温センサ37が湯水温度を例えば35℃以上を検知していれば切換弁35を補助蒸発器12側に切り換え湯水を補助蒸発器12側へ流し、この補助蒸発器12が循環配管11内の湯水の熱を蒸発器7に採取し、循環配管内の湯水温度を低下させヒートポンプ式集熱器を停止させることなく正常に運転して貯湯槽内の湯水の再沸き上げを行う。
【0022】
次に、沸き上げられた貯湯槽9内の湯水を床暖房装置に利用する場合の作用について図3により説明する。
【0023】
制御装置33により三方弁26を熱交換配管27側に切り換える。同時に床暖房装置25の放熱配管30のポンプ31は湯温センサ32が低温を検知しているので駆動される。これにより放熱配管30内の循環水は放熱配管30内を循環し熱交換配管27の熱交換部28内の湯水と熱交換し放熱部29より室内へ放熱され室内の暖房に供される。
【0024】
一方、熱交換配管27内の放熱配管30と熱交換され約50℃に冷めた湯水は、貯湯槽9内の湯水が長期の不使用等により自然放熱し再沸き上げを行った場合と同様な作用により再沸き上げし、貯湯槽9内に戻して常に貯湯槽9内の湯水温度を約90℃に保持させる。すなわち、熱交換配管27内を通過した後の約50℃に冷めた湯水は三方弁26を介して循環配管11に送られ、循環湯温センサ37が湯水温度、例えば35℃以上を検知していれば切換弁35を補助蒸発器12側に切り換え湯水を補助蒸発器12側へ流し、この補助蒸発器12が循環配管11内の湯水の熱を蒸発器7に採取し、循環配管内の湯水温度を低下させヒートポンプ式集熱器を停止させることなく正常に運転して貯湯槽内の湯水の再沸き上げを行う。
【0025】
【発明の効果】
請求項1記載のヒートポンプ給湯機によれば、貯湯槽内の湯水が長期の不使用等により自然放熱し温度低下したような場合、循環湯温センサで検知する湯水の温度が所定の温度より高ければ切換弁を補助蒸発器側に切り換え、循環配管に接続された補助蒸発器が循環配管内の湯水の熱を蒸発器に採取し、循環配管内の湯水温度を低下させヒートポンプ式集熱器を正常に運転して貯湯槽内の湯水の再沸き上げを行うことができる。また、循環湯温センサで検知する湯水の温度が所定の温度より低ければ切換弁をバイパス配管側に切り換え、湯水を循環配管のバイパス配管側に通すことにより、配管抵抗が少なく効率良く沸き上げを行うことができる。
【0026】
請求項2記載のヒートポンプ給湯機によれば、熱交換配管と暖房配管との熱交換部の熱交換によって床暖房装置に供された後の冷めた熱交換配管内の湯水の再沸き上げに際しては、三方弁を介して循環配管に湯水を流し、循環湯温センサで検知する湯水の温度が所定の温度より高ければ切換弁を補助蒸発器側に切り換え、補助蒸発器が循環配管内の湯水の熱を蒸発器に採取し、循環配管内の湯水温度を低下させヒートポンプ式集熱器を正常に運転して熱交換配管内の冷めた湯水の再沸き上げを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態を示すヒートポンプ給湯機の構成及び、貯湯槽内の水の沸き上げ状態を説明する説明図である。
【図2】 同上、ヒートポンプ給湯機を給湯用として利用している状態を説明する説明図である。
【図3】 同上、ヒートポンプ給湯機を床暖房装置として利用している状態を説明する説明図である。
【符号の説明】
1 圧縮機
3 熱交換器としての凝縮器
7 蒸発器
8 ヒートポンプ式集熱器
9 貯湯槽
10 循環ポンプ
11 循環配管
12 補助蒸発器
15 給湯管
25 床暖房装置
26 三方弁
27 熱交換配管
33 制御装置
35 切換弁
36 バイパス配管
37 循環湯温センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat pump water heater that boils water in a hot water tank with heat collected by a heat pump type heat collector.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-71826, a heat pump water heater is known in which the water in a hot water tank is boiled by heat collected by a heat pump heat collector.
[0003]
This heat pump water heater is composed of a closed circuit in which a compressor, a refrigerant water heat exchanger (condenser), an expansion valve, an outdoor heat exchanger (evaporator), etc. are sequentially connected in series, and a heat pump type heat collector that circulates refrigerant. Heat exchange with the refrigerant water heat exchanger (condenser) of the heat pump type heat collector in the circulation pipe that circulates the water in the water tank and the hot water tank from the lower part to the upper part of the hot water tank by the circulation pump. The whole water was boiled from the upper part of the hot water tank by the lamination method.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, the performance of the refrigerant used in the heat pump type heat collector of such a conventional heat pump water heater has been improved, and hot water with high output (about 90 ° C.) can be boiled. Thus, the hot water in the hot water tank boiled to a high temperature may naturally dissipate due to long-term non-use and the like, and the hot water temperature may decrease. In such a case, a hot water temperature sensor (not shown) is operated to operate the heat pump type heat collector to re-boiling hot water in the hot water storage tank. However, the operation of the heat pump type heat collector requires measures such as stopping the operation because the compressor is overloaded when the hot water temperature in the circulation pipe is about 60 ° C. or higher. Moreover, there is a problem that, if operated as it is, the coefficient of performance (COP) is lowered.
[0005]
The present invention has been made in view of the above points, and even when the hot water in the hot water tank is naturally radiated due to long-term non-use or the like and the hot water temperature is lowered, the coefficient of performance (COP) is not lowered so much. An object of the present invention is to provide a heat pump water heater that can reliably reheat by operating a heat pump type heat collector.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The heat pump water heater according to
[0007]
With this configuration, when the hot water in the hot water tank naturally radiates due to long-term non-use, etc. and the temperature drops, the switching valve is auxiliary evaporated if the temperature of the hot water detected by the circulating hot water temperature sensor is higher than the predetermined temperature. switched to vessel side, it is connected to the circulation pipe auxiliary evaporator is collected hot water heat in the circulation pipe to the evaporator, without significantly decreasing the coefficient of performance to reduce the hot water temperature (COP) in the circulation pipe, a heat pump The hot water collector in the hot water tank can be re-boiled by operating the heat collector normally. In addition, if the temperature of the hot water detected by the circulating hot water temperature sensor is lower than the predetermined temperature, the switching valve is switched to the bypass piping side, and hot water is passed through the bypass piping side of the circulating piping, so that the piping resistance is low and the water is heated efficiently. It can be carried out.
[0008]
The heat pump water heater according to
[0009]
By this arrangement, when cold was hot water re-boiling of the heat exchange in the pipe, which has been subjected as a floor heating system by the heat exchange of the heat exchange portion of the heat exchange pipe and heating pipe, a three-way valve If the temperature of the hot water detected by the circulating hot water temperature sensor is higher than the specified temperature, the switching valve is switched to the auxiliary evaporator side, and the auxiliary evaporator removes the heat of the hot water in the circulation pipe from the evaporator. it can be a sampled, performing hot water re-boiling hot water temperature and operating properly heat pump heat collector decreases the in which cold heat exchange in the pipe in the circulation pipe.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
FIG. 1 shows a configuration diagram of a heat pump water heater. This heat pump water heater is composed of a
[0012]
Further, the
[0013]
Moreover, it has the water supply pipe | tube 14 which has the pressure-reduction valve 13 which introduces a tap water from the hot
[0014]
Furthermore, this heat pump water heater is provided with a
[0015]
[0016]
Next, the operation of the present embodiment will be described.
[0017]
First, the operation of boiling water in the
[0018]
On the other hand, the circulation pump 10 of the circulation pipe 11 is driven, and the water in the lower part of the
[0019]
Next, the hot water supply operation of the hot water in the hot
[0020]
On the other hand, as the hot water in the
[0021]
Next, the re-boiling action when the hot water in the
[0022]
Next, an operation when the hot water in the heated
[0023]
The
[0024]
On the other hand, the hot water that is heat-exchanged with the
[0025]
【The invention's effect】
According to the heat pump water heater of the first aspect, when the hot water in the hot water tank is naturally radiated due to long-term non-use or the like and the temperature is lowered, the temperature of the hot water detected by the circulating hot water temperature sensor should be higher than a predetermined temperature. if switching the switching valve to the auxiliary evaporator side, the circulation pipe connected to an auxiliary evaporator is collected hot water heat in the circulation pipe to the evaporator, the heat pump heat collector to lower the hot water temperature in the circulation pipe It can be operated normally to reboiler the hot water in the hot water tank. In addition, if the temperature of the hot water detected by the circulating hot water temperature sensor is lower than the predetermined temperature, the switching valve is switched to the bypass piping side, and hot water is passed through the bypass piping side of the circulating piping, so that the piping resistance is low and the water is heated efficiently. It can be carried out.
[0026]
According to the heat pump water heater according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a configuration of a heat pump water heater and a boiling state of water in a hot water tank showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a state where the heat pump water heater is used for hot water supply.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a state in which the heat pump water heater is used as a floor heating device.
[Explanation of symbols]
1
36 Bypass piping 37 Circulating hot water temperature sensor
Claims (2)
貯湯槽と、
この貯湯槽の下部から給水し上部より給湯が行われる給湯配管と、
循環ポンプにより循環され貯湯槽の下部の水を前記凝縮器との熱交換によって温め、この温められた湯を貯湯槽の上部より供給し、貯湯槽の上部より積層貯湯することにより貯湯槽全体の水を沸き上げる循環配管とを有するヒートポンプ給湯機において、
前記循環配管に接続されるとともに、前記蒸発器に一体に設けられた補助蒸発器と、
この補助蒸発器に並列に設けられたバイパス配管と、
前記循環配管における補助蒸発器およびバイパス配管の入力側に設けられ循環配管の湯水の流れを補助蒸発器側とバイパス配管側とに切り換える切換弁と、
前記循環配管における前記切換弁の入力側に設けられ循環配管内の湯水の温度を検知する循環湯温センサと、
この循環湯温センサで検知する湯水の温度が所定の温度より高ければ前記切換弁を補助蒸発器側に切り換え、低ければ切換弁をバイパス配管側に切り換えさせる制御装置と
を具備したことを特徴とするヒートポンプ給湯機。A heat pump type heat collector in which a refrigerant is circulated configured by a closed circuit in which a compressor, a condenser, an evaporator, and the like are sequentially connected in series;
A hot water tank,
A hot water supply pipe that supplies water from the lower part of the hot water tank and supplies hot water from the upper part,
The water in the lower part of the hot water tank circulated by the circulation pump is warmed by heat exchange with the condenser, and the heated hot water is supplied from the upper part of the hot water tank, and stacked hot water is stored from the upper part of the hot water tank. in heat pump feeding water machine and a circulation pipe to raise boiling water,
An auxiliary evaporator connected to the circulation pipe and provided integrally with the evaporator;
A bypass pipe provided parallel to the auxiliary evaporator,
A switching valve that is provided on the input side of the auxiliary evaporator and bypass pipe in the circulation pipe and switches the flow of hot water in the circulation pipe between the auxiliary evaporator side and the bypass pipe side;
A circulating hot water temperature sensor which is provided on the input side of the switching valve in the circulation pipe and detects the temperature of the hot water in the circulation pipe;
And a control device for switching the switching valve to the auxiliary evaporator side if the temperature of the hot water detected by the circulating hot water temperature sensor is higher than a predetermined temperature, and switching the switching valve to the bypass piping side if the temperature is low. Heat pump water heater.
前記貯湯槽の上部と前記三方弁との間に接続された熱交換配管と、
この熱交換配管との熱交換によって温められる床暖房装置と
を設けたことを特徴とする請求項1記載のヒートポンプ給湯機。A three-way valve which is provided to the input side of the switching valve and circulating hot water temperature sensor definitive in circulation piping,
A heat exchange pipe connected between the upper part of the hot water tank and the three-way valve;
The heat pump water heater according to claim 1, characterized by providing a floor heating system which is heated by heat exchange with the heat exchange pipe.
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