JP3930835B2 - 多機能ヒートポンプ式給湯システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプ部のガスクーラーにおいて加熱した湯を貯湯槽内に貯留し、貯留した湯を各給湯機器で利用するようにしたヒートポンプ式給湯システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、炭酸ガス冷媒を使用したヒートポンプ式給湯機は、図４に示すように、ガスクーラー２１、圧縮機２２、蒸発器用ファン２４を備えた蒸発器２３及び膨張弁２５から構成したヒートポンプ部２を、冷媒としての炭酸ガス（ＣＯ２）が循環するようにするとともに、貯湯槽１に水加熱部３を構成する水循環用配管３０ａ、３０ｂを接続し、この水循環用配管３０ａ、３０ｂの途中に循環用ポンプ３１を配設し、循環用ポンプ３１により貯湯槽１の水を循環させることによって、貯湯槽１内の水をヒートポンプ部２のガスクーラー２１において加熱し、予め設定された高温、これは特に限定されるものではないが、例えば、９０℃程度の高温の湯を貯湯槽１内に貯湯するようにしている。
そして、給湯部４で湯を使う場合には、蛇口４４等を操作することにより、貯湯槽１の下部に接続した給水管５から供給される水によって貯湯槽１内に貯留された湯を押し上げ、貯湯槽１の上部に接続した配管を介して、貯湯槽１内の湯を取り出すようにしている。
【０００３】
ところで、近年、電気温水器の貯湯槽内に貯留されている湯の熱量を風呂の追い焚きに用いることが提案され、実用化されている（特許文献１〜２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６４−１９２４９号公報
【特許文献２】
特開平１１−８３１５６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記電気温水器において実用化されている貯湯槽内に貯留されている湯の熱量を風呂の追い焚きに用いる技術を、ヒートポンプ式給湯機に適用することによって、高速追い焚きが可能になる反面、貯湯槽１に高温の湯を多量に貯留する必要が生じること等によって、省エネ効果が得にくいという問題があった。
【０００６】
本発明は、この問題点に鑑み、上記電気温水器において実用化されている貯湯槽内に貯留されている湯の熱量を風呂の追い焚きに用いる技術を、ヒートポンプ式給湯機に適用するに際し、高速追い焚きを可能にするとともに省エネを図ることのできるようにした多機能ヒートポンプ式給湯システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の多機能ヒートポンプ式給湯システムは、貯湯槽の下部に接続した水循環用配管から貯湯槽の上部に接続した水循環用配管に貯湯槽の水を循環させることによって、ヒートポンプ部のガスクーラーにおいて加熱した湯を貯湯槽内に貯留し、貯留した湯を各給湯機器で利用するようにしたヒートポンプ式給湯システムにおいて、貯湯槽に所要量の６５℃〜８５℃の中温の湯を沸き上げた後、８５℃以上の高温の湯を供給することによって、貯湯槽の容積のうちの上部約１／５〜１／４の容積に８５℃以上の高温の湯が、その下方に６５℃〜８５℃の中温の湯が、それぞれ沸き上がるように、前記ヒートポンプ部を沸き上げ制御するとともに、８５℃以上の高温の湯が沸き上げられる高温域に浴槽の追焚き用の熱交換器を、６５℃〜８５℃の中温の湯が沸き上げられる中温域に湯の取出口を、それぞれ配設したことを特徴とする。
【０００８】
この多機能ヒートポンプ式給湯システムは、上部の高温域に配設した熱交換器によって浴槽の湯を高速に追い焚きできるとともに、高温域の下方に６５℃〜８５℃の中温の湯が沸き上がるようにヒートポンプ部を沸き上げ制御することによって、給湯用には中温域の湯を主として利用して装置全体の省エネ化を図ることができる。
【０００９】
この場合において、６５℃〜８５℃の中温の湯が沸き上げられる中温域を、貯湯槽の容積のうちの約１／５〜１／３の容積に設定することができる。
【００１０】
これにより、６５℃〜８５℃の中温の湯を貯留する中温域の容積を極力制限して、一層の省エネを図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の多機能ヒートポンプ式給湯機の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜２に、本発明の多機能ヒートポンプ式給湯システムの一実施例を示す。
このヒートポンプ式給湯システムは、従来のヒートポンプ式給湯機を用いたシステムと同様、ガスクーラー２１、圧縮機２２、蒸発器用ファン２４を備えた蒸発器２３及び膨張弁２５から構成したヒートポンプ部２を、冷媒としての炭酸ガス（ＣＯ２）が循環するようにするとともに、貯湯槽１に水加熱部３を構成する水循環用配管３０ａ、３０ｂを接続し、この水循環用配管３０ａ、３０ｂの途中に、望ましくはガスクーラー２１にて加温される前の水循環用配管３０ａの途中に、循環用ポンプ３１を配設し、循環用ポンプ３１により貯湯槽１の水を循環させることによって、貯湯槽１内の水をヒートポンプ部２のガスクーラー２１において加熱し、湯を貯湯槽１内に貯湯するようにしている。
【００１３】
そして、給湯部４で湯を使う場合には、蛇口４４等の各給湯機器を操作することにより、貯湯槽１の下部に接続した給水管５から供給される水によって貯湯槽１内に貯留された湯を押し上げ、貯湯槽１の上部に接続した、弁４１、４２を配設した配管４０ａを介して、貯湯槽１内の湯を取り出すようにしている。
【００１４】
ところで、本実施例の多機能ヒートポンプ式給湯システムにおいては、システム稼働時に、貯湯槽１の容積のうちの上部約１／５〜１／４の容積（貯湯槽の全容積が４６０リットルの場合８０〜１００リットル程度）に８５℃以上の高温の湯が、その下方に６５℃〜８５℃の中温の湯が、それぞれ沸き上がるように、ヒートポンプ部２を沸き上げ制御する。
より具体的には、まず、貯湯槽１に所要量の６５℃〜８５℃の中温の湯を沸き上げた後、貯湯槽１の上部に接続した水循環用配管３０ｂから８５℃以上の高温の湯を供給して、貯湯槽１の容積のうちの上部約１／５〜１／４の容積に８５℃以上の高温の湯を沸き上げるようにする。
この場合、特に限定されるものではないが、上記６５℃〜８５℃の中温の湯の沸き上げの検知は、貯湯槽１の適宜位置、例えば、貯湯槽１の容積のうちの下部約１／５〜１／３の容積位置に配設した温度センサー（図示省略）によって、当該温度センサーを配設した位置の湯の温度が６５℃〜８５℃になったことを検出することにより行い、その後の上記８５℃以上の高温の湯の沸き上げは、循環用ポンプ３１の流量及びヒートポンプ部２の圧縮機２２の回転数を、沸き上げ温度が８５℃以上となるように制御し、貯湯槽１の容積のうちの上部約１／５〜１／４の容積に８５℃以上の高温の湯を沸き上げるようにする。
【００１５】
この場合、例えば、湯の使用量が少ない時期には、６５℃〜８５℃の中温の湯が沸き上げられる中温域Ｍを、貯湯槽１の容積のうちの約１／５〜１／３（好ましくは１／４．５〜１／３．５の範囲であって、貯湯槽の全容積が４６０リットルの場合１２０リットル前後の範囲が好ましい）となるように、ヒートポンプ部２を沸き上げ制御する。
【００１６】
なお、ヒートポンプ部２の沸き上げ制御は、貯湯槽１に温度測定器、シーケンサ等の適宜制御機構を付加して行うことができる。
【００１７】
なお、上記実施例においては、６５℃〜８５℃の中温の湯が沸き上げられる中温域Ｍの容積を、貯湯槽の全容積の約１／５〜１／３（好ましくは１／４．５〜１／３．５の範囲であって、貯湯槽の全容積が４６０リットルの場合１２０リットル前後の範囲が好ましい）としたが、これは、特に限定されるものでなく、図３に示す変形実施例のように、８５℃以上の高温の湯が沸き上げられる高温域Ｈの下方の略全容積を６５℃〜８５℃の中温の湯が沸き上げられる中温域Ｍに設定することができる。
【００１８】
この場合において、風呂９の追い焚きは、給水管５から弁５１を介して水が供給される配管９１及び貯湯槽１から弁４１、４３を介して湯が供給される配管９４を利用して、風呂９の湯を、配管９１→循環用ポンプ９２→貯湯槽１内に配設した、例えば、螺旋状の配管からなり、貯湯槽１の高温域Ｈ内に配設した熱交換器９３→配管９４→風呂９の順に循環させることによって加熱することにより行うようにする。
【００１９】
また、蛇口４４等の各給湯機器において使用される湯は、給湯用として利用するもので高温域Ｈ程の高温水は必要なく、貯湯槽１の中温域Ｍに設けた取出口４５から取り出される湯を利用する。
勿論、各給湯機器において設定した温度となるよう、湯水混合栓である弁４１、４２によって、高温域Ｈの湯や給水管５からの水が取出口４５から取り出される湯に適宜混合されるものである。
【００２０】
以上、本発明の多機能ヒートポンプ式給湯機について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、また、適用対象も、例えば、ヒートポンプ部の冷媒に炭酸ガス冷媒以外の冷媒を使用したヒートポンプ式給湯機に適用できる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成及び適用対象を変更することができるものである。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の多機能ヒートポンプ式給湯システムによれば、上部の高温域に配設した熱交換器によって浴槽の湯を高速に追い焚きできるとともに、高温域の下方に６５℃〜８５℃の中温の湯が沸き上がるようにヒートポンプ部を沸き上げ制御することによって、高温の湯を必要量以上に貯留することがなく、給湯用には中温域の湯を主として利用して装置全体の省エネ化を図ることができる。
【００２２】
また、６５℃〜８５℃の中温の湯が沸き上げられる中温域を、貯湯槽の容積のうちの約１／５〜１／３の容積に設定することにより、６５℃〜８５℃の中温の湯を貯留する中温域の容積を極力制限して、一層の省エネを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の多機能ヒートポンプ式給湯システムの一実施例を示す説明図である。
【図２】 同多機能ヒートポンプ式給湯システムの貯湯槽を示す説明図である。
【図３】 同多機能ヒートポンプ式給湯システムの貯湯槽を示す説明図である。
【図４】 従来のヒートポンプ式給湯機を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 貯湯槽
２ ヒートポンプ部
２１ ガスクーラー
２２ 圧縮機
２３ 蒸発器
２４ 蒸発器用ファン
２５ 膨張弁
３ 水加熱部
３１ 循環用ポンプ
４ 給湯部
４５ 取出口
５ 給水管
９ 風呂
９３ 熱交換器
Ｈ 高温域
Ｍ 中温域
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプ部のガスクーラーにおいて加熱した湯を貯湯槽内に貯留し、貯留した湯を各給湯機器で利用するようにしたヒートポンプ式給湯システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、炭酸ガス冷媒を使用したヒートポンプ式給湯機は、図４に示すように、ガスクーラー２１、圧縮機２２、蒸発器用ファン２４を備えた蒸発器２３及び膨張弁２５から構成したヒートポンプ部２を、冷媒としての炭酸ガス（ＣＯ２）が循環するようにするとともに、貯湯槽１に水加熱部３を構成する水循環用配管３０ａ、３０ｂを接続し、この水循環用配管３０ａ、３０ｂの途中に循環用ポンプ３１を配設し、循環用ポンプ３１により貯湯槽１の水を循環させることによって、貯湯槽１内の水をヒートポンプ部２のガスクーラー２１において加熱し、予め設定された高温、これは特に限定されるものではないが、例えば、９０℃程度の高温の湯を貯湯槽１内に貯湯するようにしている。
そして、給湯部４で湯を使う場合には、蛇口４４等を操作することにより、貯湯槽１の下部に接続した給水管５から供給される水によって貯湯槽１内に貯留された湯を押し上げ、貯湯槽１の上部に接続した配管を介して、貯湯槽１内の湯を取り出すようにしている。
【０００３】
ところで、近年、電気温水器の貯湯槽内に貯留されている湯の熱量を風呂の追い焚きに用いることが提案され、実用化されている（特許文献１〜２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６４−１９２４９号公報
【特許文献２】
特開平１１−８３１５６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記電気温水器において実用化されている貯湯槽内に貯留されている湯の熱量を風呂の追い焚きに用いる技術を、ヒートポンプ式給湯機に適用することによって、高速追い焚きが可能になる反面、貯湯槽１に高温の湯を多量に貯留する必要が生じること等によって、省エネ効果が得にくいという問題があった。
【０００６】
本発明は、この問題点に鑑み、上記電気温水器において実用化されている貯湯槽内に貯留されている湯の熱量を風呂の追い焚きに用いる技術を、ヒートポンプ式給湯機に適用するに際し、高速追い焚きを可能にするとともに省エネを図ることのできるようにした多機能ヒートポンプ式給湯システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の多機能ヒートポンプ式給湯システムは、貯湯槽の下部に接続した水循環用配管から貯湯槽の上部に接続した水循環用配管に貯湯槽の水を循環させることによって、ヒートポンプ部のガスクーラーにおいて加熱した湯を貯湯槽内に貯留し、貯留した湯を各給湯機器で利用するようにしたヒートポンプ式給湯システムにおいて、貯湯槽に所要量の６５℃〜８５℃の中温の湯を沸き上げた後、８５℃以上の高温の湯を供給することによって、貯湯槽の容積のうちの上部約１／５〜１／４の容積に８５℃以上の高温の湯が、その下方に６５℃〜８５℃の中温の湯が、それぞれ沸き上がるように、前記ヒートポンプ部を沸き上げ制御するとともに、８５℃以上の高温の湯が沸き上げられる高温域に浴槽の追焚き用の熱交換器を、６５℃〜８５℃の中温の湯が沸き上げられる中温域に湯の取出口を、それぞれ配設したことを特徴とする。
【０００８】
この多機能ヒートポンプ式給湯システムは、上部の高温域に配設した熱交換器によって浴槽の湯を高速に追い焚きできるとともに、高温域の下方に６５℃〜８５℃の中温の湯が沸き上がるようにヒートポンプ部を沸き上げ制御することによって、給湯用には中温域の湯を主として利用して装置全体の省エネ化を図ることができる。
【０００９】
この場合において、６５℃〜８５℃の中温の湯が沸き上げられる中温域を、貯湯槽の容積のうちの約１／５〜１／３の容積に設定することができる。
【００１０】
これにより、６５℃〜８５℃の中温の湯を貯留する中温域の容積を極力制限して、一層の省エネを図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の多機能ヒートポンプ式給湯機の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜２に、本発明の多機能ヒートポンプ式給湯システムの一実施例を示す。
このヒートポンプ式給湯システムは、従来のヒートポンプ式給湯機を用いたシステムと同様、ガスクーラー２１、圧縮機２２、蒸発器用ファン２４を備えた蒸発器２３及び膨張弁２５から構成したヒートポンプ部２を、冷媒としての炭酸ガス（ＣＯ２）が循環するようにするとともに、貯湯槽１に水加熱部３を構成する水循環用配管３０ａ、３０ｂを接続し、この水循環用配管３０ａ、３０ｂの途中に、望ましくはガスクーラー２１にて加温される前の水循環用配管３０ａの途中に、循環用ポンプ３１を配設し、循環用ポンプ３１により貯湯槽１の水を循環させることによって、貯湯槽１内の水をヒートポンプ部２のガスクーラー２１において加熱し、湯を貯湯槽１内に貯湯するようにしている。
【００１３】
そして、給湯部４で湯を使う場合には、蛇口４４等の各給湯機器を操作することにより、貯湯槽１の下部に接続した給水管５から供給される水によって貯湯槽１内に貯留された湯を押し上げ、貯湯槽１の上部に接続した、弁４１、４２を配設した配管４０ａを介して、貯湯槽１内の湯を取り出すようにしている。
【００１４】
ところで、本実施例の多機能ヒートポンプ式給湯システムにおいては、システム稼働時に、貯湯槽１の容積のうちの上部約１／５〜１／４の容積（貯湯槽の全容積が４６０リットルの場合８０〜１００リットル程度）に８５℃以上の高温の湯が、その下方に６５℃〜８５℃の中温の湯が、それぞれ沸き上がるように、ヒートポンプ部２を沸き上げ制御する。
より具体的には、まず、貯湯槽１に所要量の６５℃〜８５℃の中温の湯を沸き上げた後、貯湯槽１の上部に接続した水循環用配管３０ｂから８５℃以上の高温の湯を供給して、貯湯槽１の容積のうちの上部約１／５〜１／４の容積に８５℃以上の高温の湯を沸き上げるようにする。
この場合、特に限定されるものではないが、上記６５℃〜８５℃の中温の湯の沸き上げの検知は、貯湯槽１の適宜位置、例えば、貯湯槽１の容積のうちの下部約１／５〜１／３の容積位置に配設した温度センサー（図示省略）によって、当該温度センサーを配設した位置の湯の温度が６５℃〜８５℃になったことを検出することにより行い、その後の上記８５℃以上の高温の湯の沸き上げは、循環用ポンプ３１の流量及びヒートポンプ部２の圧縮機２２の回転数を、沸き上げ温度が８５℃以上となるように制御し、貯湯槽１の容積のうちの上部約１／５〜１／４の容積に８５℃以上の高温の湯を沸き上げるようにする。
【００１５】
この場合、例えば、湯の使用量が少ない時期には、６５℃〜８５℃の中温の湯が沸き上げられる中温域Ｍを、貯湯槽１の容積のうちの約１／５〜１／３（好ましくは１／４．５〜１／３．５の範囲であって、貯湯槽の全容積が４６０リットルの場合１２０リットル前後の範囲が好ましい）となるように、ヒートポンプ部２を沸き上げ制御する。
【００１６】
なお、ヒートポンプ部２の沸き上げ制御は、貯湯槽１に温度測定器、シーケンサ等の適宜制御機構を付加して行うことができる。
【００１７】
なお、上記実施例においては、６５℃〜８５℃の中温の湯が沸き上げられる中温域Ｍの容積を、貯湯槽の全容積の約１／５〜１／３（好ましくは１／４．５〜１／３．５の範囲であって、貯湯槽の全容積が４６０リットルの場合１２０リットル前後の範囲が好ましい）としたが、これは、特に限定されるものでなく、図３に示す変形実施例のように、８５℃以上の高温の湯が沸き上げられる高温域Ｈの下方の略全容積を６５℃〜８５℃の中温の湯が沸き上げられる中温域Ｍに設定することができる。
【００１８】
この場合において、風呂９の追い焚きは、給水管５から弁５１を介して水が供給される配管９１及び貯湯槽１から弁４１、４３を介して湯が供給される配管９４を利用して、風呂９の湯を、配管９１→循環用ポンプ９２→貯湯槽１内に配設した、例えば、螺旋状の配管からなり、貯湯槽１の高温域Ｈ内に配設した熱交換器９３→配管９４→風呂９の順に循環させることによって加熱することにより行うようにする。
【００１９】
また、蛇口４４等の各給湯機器において使用される湯は、給湯用として利用するもので高温域Ｈ程の高温水は必要なく、貯湯槽１の中温域Ｍに設けた取出口４５から取り出される湯を利用する。
勿論、各給湯機器において設定した温度となるよう、湯水混合栓である弁４１、４２によって、高温域Ｈの湯や給水管５からの水が取出口４５から取り出される湯に適宜混合されるものである。
【００２０】
以上、本発明の多機能ヒートポンプ式給湯機について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、また、適用対象も、例えば、ヒートポンプ部の冷媒に炭酸ガス冷媒以外の冷媒を使用したヒートポンプ式給湯機に適用できる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成及び適用対象を変更することができるものである。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の多機能ヒートポンプ式給湯システムによれば、上部の高温域に配設した熱交換器によって浴槽の湯を高速に追い焚きできるとともに、高温域の下方に６５℃〜８５℃の中温の湯が沸き上がるようにヒートポンプ部を沸き上げ制御することによって、高温の湯を必要量以上に貯留することがなく、給湯用には中温域の湯を主として利用して装置全体の省エネ化を図ることができる。
【００２２】
また、６５℃〜８５℃の中温の湯が沸き上げられる中温域を、貯湯槽の容積のうちの約１／５〜１／３の容積に設定することにより、６５℃〜８５℃の中温の湯を貯留する中温域の容積を極力制限して、一層の省エネを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の多機能ヒートポンプ式給湯システムの一実施例を示す説明図である。
【図２】 同多機能ヒートポンプ式給湯システムの貯湯槽を示す説明図である。
【図３】 同多機能ヒートポンプ式給湯システムの貯湯槽を示す説明図である。
【図４】 従来のヒートポンプ式給湯機を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 貯湯槽
２ ヒートポンプ部
２１ ガスクーラー
２２ 圧縮機
２３ 蒸発器
２４ 蒸発器用ファン
２５ 膨張弁
３ 水加熱部
３１ 循環用ポンプ
４ 給湯部
４５ 取出口
５ 給水管
９ 風呂
９３ 熱交換器
Ｈ 高温域
Ｍ 中温域
Claims (2)
- 貯湯槽の下部に接続した水循環用配管から貯湯槽の上部に接続した水循環用配管に貯湯槽の水を循環させることによって、ヒートポンプ部のガスクーラーにおいて加熱した湯を貯湯槽内に貯留し、貯留した湯を各給湯機器で利用するようにしたヒートポンプ式給湯システムにおいて、貯湯槽に所要量の６５℃〜８５℃の中温の湯を沸き上げた後、８５℃以上の高温の湯を供給することによって、貯湯槽の容積のうちの上部約１／５〜１／４の容積に８５℃以上の高温の湯が、その下方に６５℃〜８５℃の中温の湯が、それぞれ沸き上がるように、前記ヒートポンプ部を沸き上げ制御するとともに、８５℃以上の高温の湯が沸き上げられる高温域に浴槽の追焚き用の熱交換器を、６５℃〜８５℃の中温の湯が沸き上げられる中温域に湯の取出口を、それぞれ配設したことを特徴とする多機能ヒートポンプ式給湯システム。
- ６５℃〜８５℃の中温の湯が沸き上げられる中温域を、貯湯槽の容積のうちの約１／５〜１／３の容積に設定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の多機能ヒートポンプ式給湯システム。
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2003
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