JP4279725B2

JP4279725B2 - ヒートポンプ式給湯暖房装置

Info

Publication number: JP4279725B2
Application number: JP2004165261A
Authority: JP
Inventors: 圭一水谷; 浩二南方
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2024-06-03
Also published as: JP2005345007A

Description

本発明は、ＨＦＣやＣＯ_２等の冷媒を用いたヒートポンプ式給湯暖房装置に関する。

従来のこの種のヒートポンプ式給湯暖房装置は、ヒートポンプユニットで熱交換して得られた高温水を貯湯タンクに貯湯・蓄熱し、このタンクの高温水を給湯や風呂に使用するとともに、この高温水と熱交換して得られた暖房用温水を用いて温水暖房を行うものが知られている。このものでは、暖房負荷が大きいと十分な温度の温水が得られないものであった。

また、ヒートポンプユニットの冷媒回路に給湯用の水冷媒熱交換器と暖房用の水冷媒熱交換器を直列に組み込み、給湯用の温水と暖房用の温水とが得られるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ところが、このものでは、温水暖房を行っているときは高温水の貯湯ができなくなるため、高温水の貯湯と温水暖房のいずれかを優先させたり、交互に行うなどしなければならず、使い勝手の面で問題があった。

そこで、高温水の貯湯と温水暖房とを同時に行う場合や、どちらか一方を行う場合のいずれにも対応できるようにし、使い勝手の良いヒートポンプ式給湯暖房装置が提案された（特許文献２参照）。

この特許文献２によると、暖房装置が無い場合や、この暖房装置の弁が閉止された場合でも温水循環経路を確保するためにタンクユニット内にバイパス路を設けていた。
特開２００２−２５７３６６号公報特願２００３−５９４２の願書に添付した明細書及び図面

しかし、暖房運転の際に、ヒートポンプユニットで作られた高温水は暖房装置に供給されるだけでなく、バイパス路を通り、放熱により温度低下した暖房装置からの戻り温水と混ざっていたので、高温水全てを暖房装置に供給できない無駄に加え、バイパス路によりヒートポンプユニットへの往き温（ヒートポンプユニットの入水温）を高めることになり、ヒートポンプユニットの効率低下を招いていた。

そこで本発明は、循環する温水を温水暖房装置などを経由せずに膨張タンクに戻らせるバイパス路にバイパス弁を設けて、必要な場合には前記バイパス弁を開き、不必要な場合には閉じて、ヒートポンプユニットの効率低下を防止することを目的とする。

このため第１の発明は、圧縮機、それぞれ減圧装置が接続された暖房用の第1水冷媒熱交換器と貯湯用の第２水冷媒熱交換器との並列回路、空気熱交換器を順次環状に接続してなる冷媒回路と、前記第１水冷媒熱交換器、床暖房パネル及びこの床暖房パネルからの戻り温水が前記第１水冷媒熱交換器で加熱されるまでの途中に配設される膨張タンクとの間で熱動弁を開いて第１循環ポンプの運転により温水を循環させる第１温水循環路と、前記第２水冷媒熱交換器と貯湯タンクとの間で第２循環ポンプにより温水を循環させる第２温水循環路とを備えたヒートポンプ式給湯暖房装置であって、前記第１循環ポンプの運転により循環する前記第１水冷媒熱交換器により加熱された温水を前記床暖房パネルを経由せずに前記膨張タンクに戻らせるバイパス路に配設されるバイパス弁と、前記第１水冷媒熱交換器により加熱された温水に前記第１水冷媒熱交換器を経由しない前記膨張タンクの戻り温水を混合する弁とを設け、前記バイパス弁が開いているときには前記弁は閉じられ前記第１循環ポンプの運転により前記第１水冷媒熱交換器により加熱された温水を前記床暖房パネルを経由せずに前記膨張タンクに戻らせると共に、前記バイパス弁が閉じているときに前記弁が開くことにより前記第１循環ポンプの運転により前記第１水冷媒熱交換器により加熱された温水に前記第１水冷媒熱交換器を経由しない前記膨張タンクの戻り温水を混合して前記床暖房パネルに供給することを特徴とする。

第２の発明は、圧縮機、それぞれ減圧装置が接続された暖房用の第1水冷媒熱交換器と貯湯用の第２水冷媒熱交換器との並列回路、空気熱交換器を順次環状に接続してなる冷媒回路と、前記第１水冷媒熱交換器、温水暖房装置及びこの温水暖房装置からの戻り温水が前記第１水冷媒熱交換器で加熱されるまでの途中に配設される膨張タンクとの間で熱動弁を開いて第１循環ポンプにより温水を循環させる第１温水循環路と、前記第２水冷媒熱交換器と貯湯タンクとの間で第２循環ポンプにより温水を循環させる第２温水循環路とを備えたヒートポンプ式給湯暖房装置であって、前記第１循環ポンプにより循環する温水を前記温水暖房装置を経由せずに前記膨張タンクに戻らせるバイパス路に設けたバイパス弁と、前記第１温水循環路内に温水を循環させる前記温水暖房装置への温水供給運転開始から計時を開始するタイマと、前記温水暖房装置への温水供給運転開始から前記タイマによる所定時間が経過するまでは前記バイパス弁を開いて前記第１循環ポンプの運転により前記第１水冷媒熱交換器により加熱された温水を前記温水暖房装置を経由せずに前記膨張タンクに戻らせると共に所定時間経過後に前記バイパス弁を閉じて前記第１循環ポンプの運転により前記第１水冷媒熱交換器により加熱された温水を前記温水暖房装置を経由させてから前記膨張タンクに戻らせるように制御する制御装置とを設けたことを特徴とする。

第３の発明は、圧縮機、それぞれ減圧装置が接続された暖房用の第1水冷媒熱交換器と貯湯用の第２水冷媒熱交換器との並列回路、空気熱交換器を順次環状に接続してなる冷媒回路と、前記第１水冷媒熱交換器、床暖房パネル及びこの床暖房パネルからの戻り温水が前記第１水冷媒熱交換器で加熱されるまでの途中に配設される膨張タンクとの間で熱動弁を開いて第１循環ポンプにより温水を循環させる第１温水循環路と、前記第２水冷媒熱交換器と貯湯タンクとの間で第２循環ポンプにより温水を循環させる第２温水循環路とを備えたヒートポンプ式給湯暖房装置であって、前記第１循環ポンプにより循環する温水を前記床暖房パネルを経由せずに前記膨張タンクに戻らせるバイパス路に設けたバイパス弁と、前記第１温水循環路内に温水を循環させる前記床暖房パネルへの温水供給運転開始から計時を開始するタイマと、前記床暖房パネルへの温水供給運転開始から前記タイマによる所定時間が経過するまでは前記バイパス弁を開いて前記第１循環ポンプの運転により前記第１水冷媒熱交換器により加熱された温水を前記床暖房パネルを経由せずに前記膨張タンクに戻らせると共に所定時間経過後に前記バイパス弁を閉じて前記第１循環ポンプの運転により前記第１水冷媒熱交換器により加熱された温水を前記床暖房パネルを経由させてから前記膨張タンクに戻らせるように制御する制御装置とを設けたことを特徴とする。

本発明によれば、循環する温水を温水暖房装置などを経由せずに膨張タンクに戻らせるバイパス路にバイパス弁を設けて、必要な場合には前記バイパス弁を開き、不必要な場合には閉じて、ヒートポンプユニットの効率低下を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１はヒートポンプ式給湯暖房装置の全体システムを示す系統図である。図1において、Ａはヒートポンプユニット、Ｂはタンクユニット、Ｃ１は温水暖房用の第1温水循環路、Ｃ２は貯湯用の第２温水循環路、Ｒは前記ヒートポンプユニットＡに内蔵された冷媒回路である。この冷媒回路Ｒでは、ＨＦＣやＣＯ_２等の冷媒を用いることができるが、本実施形態ではＣＯ_２を用いる。

１及び２は前記第１温水循環路Ｃ１に設けられた床暖房パネル、３及び４は床暖房パネル１及び２に対応して設けられた床暖房リモートコントローラ（以下、「床暖房リモコン」という）であり、前記第１温水循環路Ｃ１には、熱動弁５及び６、循環ポンプ７、膨張タンク８、暖房用の第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ、バイパス管１０の途中に設けられた流量調整弁であるバイパス弁１１などが設けられている。

前記バイパス管１０は前記第１温水循環路Ｃ１のバイパス路となるもので、例えば電動弁で構成されたバイパス弁１１が開いた場合には、前記第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂを介する戻り温水がバイパス管１０を介して膨張タンク８に戻ることとなる。この膨張タンク８には水位検出センサを構成する水位電極１９、２０が配設されている。

また、前記温水循環路Ｃ１には、暖房用の第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂから流出した暖房用温水の温度を検出するサーミスタ１２、浴室暖房装置としてのファンコイル１３が設けられている。１４は浴室暖房リモートコントローラ（以下、「浴室暖房リモコン」という）、１５は前記ファンコイル１３の入口部に設けられた熱動弁、１６は前記循環ポンプ７によって膨張タンク８から流出した温水の一部を床暖房パネル１、２に供給するための混合熱動弁、１８は床暖房パネル１、２に流入する温水温度を検知するサーミスタである。

前記冷媒回路Ｒは、ＣＯ_２冷媒を用いた能力調整が可能な２段圧縮式の圧縮機２１と、共に一端が前記圧縮機２１に接続される暖房用の第１開閉弁２３及び貯湯用の第２開閉弁２４と、前記第１開閉弁２３の他端に接続される前記第１水冷媒熱交換器９の冷媒流路９Ａ、前記第２開閉弁２４の他端に接続される貯湯用の第２水冷媒熱交換器２２の一次流路２２Ａ、冷媒流路９Ａが接続される内部熱交換器２５の一次流路２５Ａ、この一次流路２５Ａの他端が接続される暖房用の流量調整弁である膨張弁（減圧装置）２６、一次流路２２Ａの他端が接続される流量調整弁である貯湯用の膨張弁（減圧装置）２７、空気熱交換器２８と、内部熱交換器２５の二次流路２５Ｂと、アキュムレーター２９とが順次環状に配管接続されている。

前記第２温水循環路Ｃ２において、第２水冷媒熱交換器２２の水流路２２Ｂの一端と貯湯タンク３１の下部とが循環ポンプ３２を介して接続されると共に、水流路２２Ｂの他端と貯湯タンク３１の上部とが接続されており、また第２水冷媒熱交換器２２の水流路２２Ｂから流出した温水の温度を検知するサーミスタ３３が水流路２２Ｂの他端と貯湯タンク３１の上部との間の第２温水循環路Ｃ２に設けられている。

前記貯湯タンク３１には追焚用の水々熱交換器３４の一次流路３４Ａが循環ポンプ３５を介して接続されている。また、水々熱交換器３４の二次流路３４Ｂには循環ポンプ３６を介して浴槽３７が接続されている。４０は貯湯タンク３１の上部に接続された給湯管であり、この給湯管４０にはミキシングバルブ４１が設けられている。４２は減圧弁４３が配設され水道管に接続された給水管であり、この給水管４２は貯湯タンク３１の下部とミキシングバルブ４１とに分岐接続され、更に補給水開閉弁４４を介して前記膨張タンク８に接続されている。

そして、前記貯湯タンク３１には、湯温検出センサ４５が設けられ、沸き上げ可能温度が８５℃までのため、前記湯温検出センサ４５の検出湯温が５５℃以上の場合には残湯ありと判断し、５５℃未満の場合には湯切れ寸前の緊急事態と判断される。このとき、湯温検出センサ４５の配置箇所は使用できる残湯量が例えば５０リットルの位置である。

なお、浴室や部屋が暖まってくると、ファンコイル１３や床暖房パネル１、２ではそれほど放熱されなくなり、膨張タンク８から水冷媒熱交換器９へは５０〜６０℃の高温水が供給されることとなるため、水冷媒熱交換器９ではそれほど熱交換されず、冷媒温度も高温となり、圧縮機２１に高負荷が掛かることとなる。そこで、高温となった冷媒の冷却機構として前記水冷媒熱交換器９の他に設けたのが前記内部熱交換器２５である。この内部熱交換器２５での放熱分は同じ冷媒回路Ｒ内の空気熱交換器２８を通過した後の冷媒に取込まれるので、冷媒回路Ｒの吸熱効率をも向上させている。さらに、サーミスタ５０は冷媒が所定の高温度に達するように、圧縮機２１や膨張弁２６、２７を制御するためのものである。

なお、４６は台所リモートコントローラ（以下、「台所リモコン」という）、４７は風呂リモートコントローラ（以下、「風呂リモコン」という）である。

また、ヒートポンプユニットＡとタンクユニットＢにはそれぞれプリント基板Ｋ１、Ｋ２が配設され、このプリント基板Ｋ１にはマイクロコンピュータから成る制御装置（制御手段）Ｓ１が搭載され、またプリント基板Ｋ２にはタイマＴが接続されたマイクロコンピュータから成る制御装置（制御手段）Ｓ２が搭載されている。また、前記制御装置Ｓ２が搭載されたプリント基板Ｋ２には、強制的に前記補給水開閉弁４４を作動させて膨張タンク８に給水管４２を介して給水するための水張り実行スイッチ３０が設けられている。

そして、前記制御装置Ｓ１、Ｓ２は床暖房リモコン３、４、浴室暖房リモコン１４、台所リモコン４６、風呂リモコン４７からの運転信号やサーミスタ１２、１８、３３、５０及び湯温検出センサ４５の温度信号とに応じて、圧縮機２１の運転及び周波数制御、循環ポンプ７、３２、３５、３６の運転制御、熱動弁５、６、１６の開閉制御、膨張弁２６、２７の開度制御などを行うものであり、以下その動作を説明する。

〈水張り動作〉
初めに、ヒートポンプ式給湯暖房装置を新たに設置して、水張り実行スイッチ３０を操作することによるヒートポンプユニットＡ内及びタンクユニットＢ内の水張り動作について説明する。先ず、水張り実行スイッチ３０を操作すると、制御装置Ｓ２は補給水開閉弁４４を開くと共にバイパス弁１１を全開とし、また前記水位電極２０が水が無いことを検出するが水位電極１９が水が有ることを検出すると循環ポンプ７を運転するように制御する。

従って、給水管４２を介して水道水は膨張タンク８内に供給されて貯水されると共に、膨張タンク８→循環ポンプ７→第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→膨張タンク８の順に水が流れる。そして、水位電極２０が水が有ることを検出して膨張タンク８内の水位が所定量となると、制御装置Ｓ２は補給水開閉弁４４を閉じる共にバイパス弁１１を全閉とし、また循環ポンプ７を停止するように制御する。これにより、水張り動作は終了する。

上述の水張り動作中に、例えば床暖房リモコン３の運転スイッチ(図示せず)をオンすると、制御装置Ｓ２は熱動弁５を開け、床暖房パネル１に水を循環させて床暖房パネル１の水張り動作を行い、また床暖房リモコン４の運転スイッチ(図示せず)をオンすると、制御装置Ｓ２は熱動弁６を開け、床暖房パネル２に水を循環させて床暖房パネル２の水張り動作を行い、更にまた浴室暖房リモコン１４の運転スイッチ(図示せず)をオンすると、熱動弁１５が開けられてファンコイル１３にも水が循環され、このファンコイル１３の水張り動作が行われる。

〈給湯運転〉
台所リモコン４６からの運転信号が制御装置Ｓ２に入力されると、その信号が制御装置Ｓ２から制御装置Ｓ１に伝達され、貯湯タンク３１への貯湯が行なわれる。即ち、制御装置Ｓ１により循環ポンプ３２が運転し、第２温水循環路Ｃ２では、貯湯タンク３１→循環ポンプ３２→第２水冷媒熱交換器２２の水流路２２Ｂ→貯湯タンク３１の順に給湯用の温水が流れ、貯湯タンク３１内に貯湯される。

一方、ヒートポンプユニットＡでは制御装置Ｓ１が圧縮機２１を運転させて、第２開閉弁２４及び貯湯用の膨張弁２７を開かせ、冷媒回路Ｒでは、圧縮機２１→第２開閉弁２４→貯湯用の第２水冷媒熱交換器２２の冷媒流路２２Ａ→貯湯用の膨張弁２７→空気熱交換器２８→内部熱交換器２５のニ次流路２５Ｂ→アキュムレーター２９→圧縮機２１の順に冷媒が流れる。このとき、暖房は行われないので、第１開閉弁２３及び暖房用の膨張弁２６は閉じている。

貯湯タンク３１へ供給される温水温度は６５℃〜８５℃であるが、サーミスタ３３が検知する温度がこの温度になるように、圧縮機２１の周波数制御、貯湯用の膨張弁２７の弁開度制御が制御装置Ｓ１により行われる。

貯湯タンク３１に貯湯された高温水は給水管４２からの１５℃程度の水道水が加えられミキシングバルブ４１にて適度な温度に調整され、給湯管４０から台所や浴槽３７へのお湯張り等に利用される。そして、給湯が行われると、給水管４２から貯湯タンク３１に給水が行われる。また、循環ポンプ３５、３６を運転することにより、貯湯タンク３１の高温水と浴槽３７の温水を追焚用の水々熱交換器３４で熱交換し、浴槽３７の温水の追焚きを行うこともできる。

以上のような通常の給湯運転動作の場合では、９．０ｋＷの能力があるヒートポンプユニットＡの圧縮機２１の能力が、例えば効率の良い６．０ｋＷ程度となるように、圧縮機２１の周波数制御、貯湯用の膨張弁２７の弁開度制御が制御装置Ｓ１により行われる。しかし、使用できる残湯量が５０リットルとなって、前記湯温検出センサ４５による検出湯温が５５℃未満となって湯切れ寸前の緊急事態と判断され場合には、ヒートポンプユニットＡの圧縮機２１の能力が、９．０ｋＷとなるように、圧縮機２１の周波数制御、貯湯用の膨張弁２７の弁開度制御が制御装置Ｓ１により行われる。

〈床暖房運転〉
次に、床暖房パネル１又は２による床暖房を行う場合、その部屋の壁面等に取り付けられた床暖房リモコン３又は４の運転スイッチをオンにする。すると、運転信号を受けた制御装置Ｓ２によりこれに対応した熱動弁５又は６が徐々に開かれ、循環ポンプ７が運転する。従って、この熱動弁５又は６が完全に開かれるまでの間は（全開までの間）、制御装置Ｓ２はバイパス弁１１を例えば半開状態となるように制御する。

即ち、前記熱動弁５又は６は開き動作を開始してから全開状態となるのに所定時間が掛かるので、タイマＴにその時間を設定して、この設定された所定時間経過をタイマＴが計時したら、前記バイパス弁１１を半開状態から閉状態となるように制御装置Ｓ２が制御する。

このため、前記タイマＴが計時を開始して所定時間を経過するまでの間は、制御装置Ｓ２はバイパス弁１１を半開状態となるように制御し、第１温水循環路Ｃ１では、膨張タンク８→循環ポンプ７→第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→バイパス弁（半開状態）１１→膨張タンク８の順に温水が流れる。

前記タイマＴが計時を開始して所定時間を経過する前に、前記熱動弁５又は６が全開状態となると、膨張タンク８→循環ポンプ７→第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→熱動弁５又は６→床暖房パネル１又は２→膨張タンク８の順にも温水が流れる。

そして、設定された所定時間経過をタイマＴが計時したら、前記バイパス弁１１を半開状態から閉状態となるように制御装置Ｓ２が制御する。このため、第１温水循環路Ｃ１では、膨張タンク８→循環ポンプ７→第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→熱動弁５又は６→床暖房パネル１又は２→膨張タンク８の順に温水が流れ、高温水全てを床暖房パネル１又は２に供給することができる。

一方、前記床暖房リモコン３又は４の運転スイッチをオンにした際に、制御装置Ｓ２から運転信号が伝達された制御装置Ｓ１によりヒートポンプユニットＡの圧縮機２１が運転すると共に第１開閉弁２３が開き、冷媒回路Ｒでは、圧縮機２１→第１開閉弁２３→暖房用の第１水冷媒熱交換器９の冷媒流路９Ａ→内部熱交換器２５の一次流路２５Ａ→暖房用の膨張弁２６→空気熱交換器２８→内部熱交換器２５の二次流路２５Ｂ→アキュムレーター２９→圧縮機２１の順に冷媒が流れる。このとき、貯湯は行われないので、第２開閉弁２４及び貯湯用の膨張弁２７は閉じており、貯湯用の水冷媒熱交換器２２の一次流路２２Ａには冷媒は流れない。

前記床暖房パネル１又は２に供給される温水の温度は６０〜７０℃であるが、サーミスタ１２が検知する温水温度がこの温度になるように圧縮機２１の周波数制御、暖房用の膨張弁２６の弁開度制御が制御装置Ｓ１により行われる。

また、床暖房制御は、床暖房リモコン３又は４に搭載された室温サーミスタ（図示せず）により室温を検知し、設定温度と室温との偏差に基づき熱動弁５又は６を開閉制御し、床暖房パネル１又は２への温水量を制御装置Ｓ２が制御する。

また、床暖房パネル１及び２で同時に床暖房を行う場合、床暖房リモコン３及び４の運転スイッチをオンにすることにより、同様に熱動弁５及び６が開閉制御され、床暖房パネル１及び２に温水が供給され、床暖房パネル１及び２への温水量を個別に制御することにより、床暖房の個別制御が可能となっている。

このような床暖房運転を行う場合、床暖房する部屋が暖まってくると、床暖房パネル１、２からの放熱量が小さくなり、膨張タンク８から水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂへは５０〜６０℃の温水が供給されることとなる。このため、水冷媒熱交換器９ではそれほど熱交換されず、冷媒温度も高温となって圧縮機２１に負荷がかかる。このような場合の冷媒の冷却機構として設けたのが内部熱交換器２５であり、内部熱交換器２５の一次流路２５Ａでの放熱分は同じ冷媒回路Ｒにある内部熱交換器２５の二次流路２５Ｂで再度吸収されるため、無駄なく、効率を落とすことなく、冷媒回路Ｒを構成できる。

〈浴室暖房運転〉
次に、ファンコイル１３による浴室の温風暖房を行う場合、浴室暖房リモコン１４の運転スイッチをオンにする。すると、ファンコイル１３は入口部の熱動弁１５を開き、また制御装置Ｓ２は前記バイパス弁１１を半開状態となるように制御し、循環ポンプ７を運転させるように制御する。従って、第１温水循環路Ｃ１では、膨張タンク８→循環ポンプ７→暖房用の第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→バイパス弁１１（半開状態）→膨張タンク８の順に温水が流れると共に、膨張タンク８→循環ポンプ７→暖房用の第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→熱動弁１５→ファンコイル１３→膨張タンク８の順に温水が流れる。

ヒートポンプユニットＡの動作と冷媒循環は床暖房運転と同様であり、貯湯は行われないので、第２開閉弁２４及び熱動弁２７は閉じており、水冷媒熱交換器２２の一次流路２２Ａには冷媒は流れない。

前記ファンコイル１３に供給される温水の温度は８０℃であるが、そのための温水制御は床暖房運転の場合と同様である。また、浴室暖房制御はファンコイル１３に搭載された室温サーミスタ（図示せず）により室温を検知し、ファン回転数を制御し、熱動弁１５を開閉制御することにより行われる。

以上のような床暖房運転又は浴室暖房運転動作の場合では、９．０ｋＷの能力があるヒートポンプユニットＡの圧縮機２１の能力が、例えば７．０ｋＷ程度となるように、圧縮機２１の周波数制御、暖房用の膨張弁２６の弁開度制御が制御装置Ｓ１により行われる。

〈床暖房と浴室暖房の同時運転〉
床暖房パネル１、２による床暖房と、ファンコイル１３による浴室温風暖房を同時に行う場合、それぞれのリモコン３、４、１４の運転スイッチをオンにする。すると、運転信号を受けた制御装置Ｓ２によりこれに対応した熱動弁５又は６が徐々に開かれ、またファンコイル１３においても熱動弁１５が徐々に開き、循環ポンプ７が運転する。従って、制御装置Ｓ２は前記熱動弁５又は６が完全に開かれるまでの間、即ち前記タイマＴによる所定時間が経過するまでの間はバイパス弁１１を半開状態となるように制御する。

このため、前記タイマＴが計時を開始して所定時間を経過するまでの間は、制御装置Ｓ２はバイパス弁１１を半開状態となるように制御し、第１温水循環路Ｃ１では、膨張タンク８→循環ポンプ７→第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→バイパス弁（半開状態）１１→膨張タンク８の順に温水が流れ、また前記タイマＴが計時を開始してから所定時間を経過する前に、前記熱動弁５又は６が全開状態になると、膨張タンク８→循環ポンプ７→第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→熱動弁５又は６→床暖房パネル１又は２→膨張タンク８の順にも温水が流れる。同様に、前記タイマＴが計時を開始してから所定時間を経過する前に、前記熱動弁１５が全開状態となると、膨張タンク８→循環ポンプ７→暖房用の第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→熱動弁１５→ファンコイル１３→膨張タンク８の順に温水が流れる。

そして、設定された所定時間経過をタイマＴが計時したら、前記バイパス弁１１を半開状態から閉状態となるように制御装置Ｓ２が制御する。このため、第１温水循環路Ｃ１では、膨張タンク８→循環ポンプ７→第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→熱動弁５又は６→床暖房パネル１又は２→膨張タンク８の順に温水が流れると共に、膨張タンク８→循環ポンプ７→暖房用の第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→熱動弁１５→ファンコイル１３→膨張タンク８の順に温水が流れる。

このときのサーミスタ１２による温水温度制御は８０℃であるが、これでは床暖房パネル１、２用の温水としては温度が高すぎることになる。これを解決するために、混合熱動弁１６を開くことで８０℃の温水に膨張タンク８からの中温水を混ぜ、サーミスタ１８にて検知される温水の温度が６０〜７０℃になるように制御している。また、中温水を混ぜすぎて低温になった場合は混合熱動弁１６を閉じ、サーミスタ１８の検知温度に基づく熱動弁１６の開閉制御を制御装置Ｓ２が行う。

ヒートポンプユニットＡの動作と冷媒循環は床暖房運転又は浴室暖房運転と同様であり、貯湯は行われないので、第２開閉弁２４及び貯湯用の熱動弁２７は閉じており、貯湯用の水冷媒熱交換器２２の一次流路２２Ａには冷媒は流れない。

以上のような床暖房及び浴室暖房の同時運転動作の場合では、９．０ｋＷの能力があるヒートポンプユニットＡの圧縮機２１の能力が、例えば７．０ｋＷ程度となるように、圧縮機２１の周波数制御、貯湯用の膨張弁２６の弁開度制御が制御装置Ｓ１により行われる。

〈暖房と給湯の同時運転〉
暖房と給湯の同時運転の場合の暖房用温水の循環経路と給湯用温水の循環経路は上述したとおりである。冷媒回路Ｒでは、制御装置Ｓ１により第１及び第２開閉弁２３、２４が共に開き、圧縮機２１→第１及び第２開閉弁２３、２４→暖房用の第１水冷媒熱交換器９の冷媒流路９Ａ及び貯湯用の第２水冷媒熱交換器２２の一次流路２２Ａ→内部熱交換器２５の一次流路２５Ａと暖房用の膨張弁２６、及び貯湯用の膨張弁２７→空気熱交換器２８→内部熱交換器２５の二次流路２５Ｂ→アキュムレーター２９→圧縮機２１の順に冷媒が流れる。このとき、第１水冷媒熱交換器９、第２水冷媒熱交換器２２及び内部熱交換器２５で熱交換が行われるのは言うまでもない。

以上のような通常の暖房と給湯の同時運転動作の場合では、ヒートポンプユニットＡの圧縮機２１の能力が９．０ｋＷのものであっても、第１水冷媒熱交換器９で熱交換を行う暖房温水の入水温度が高いことなどが起因となって暖房効率が給湯効率よりも劣るため、例えば７．７ｋＷ程度の実質能力となる。そこで、例えば暖房用に４．７ｋＷ、給湯用に３．０ｋＷとなるように制御装置Ｓ１が割り振って、圧縮機２１の周波数制御、暖房用の膨張弁２６及び貯湯用の膨張弁２７の弁開度制御が制御装置Ｓ１により行われる。しかし、使用できる残湯量が５０リットルとなって、前記湯温検出センサ４５による検出湯温が５５℃未満となって湯切れ寸前の緊急事態と判断された場合には、ヒートポンプユニットＡの圧縮機２１の実質能力を例えば、８．４ｋＷ程度として、例えば暖房用に２．４ｋＷ、給湯用に６．０ｋＷとなるように制御装置Ｓ１が割り振って、圧縮機２１の周波数制御、暖房用の膨張弁２６及び貯湯用の膨張弁２７の弁開度制御が制御装置Ｓ１により行われる。

従って、ヒートポンプユニットの出力に限界があり、貯湯側と暖房側の出力がヒートポンプユニットの出力より上回る場合があるので、出力の振り分けが必要であるが、この場合、瞬間的に動作の要求される暖房を優先させて、使用者は安心して使用できる。但し、湯切れ寸前の緊急事態と判断された場合には、湯切れ予防のため、貯湯側へヒートポンプユニットの出力の大半を移行させて、トラブルを予防できる。

なお、本実施形態では、前記バイパス管１０の途中に設けられたバイパス弁１１を開閉が即時行え、また開度も状況に応じて調整可能な電動弁で構成したが、これに限らず、熱動弁などで構成してもよい。

以上のように、従来は床暖房運転の際に、ヒートポンプユニットで作られた高温水は温水暖房装置に供給されるだけでなく、バイパス管１０を通って放熱により温度低下した温水暖房装置からの戻り温水と混ざっていたので、高温水全てを暖房装置に供給できない無駄に加え、バイパス管１０によりヒートポンプユニットへの往き温（ヒートポンプユニットの入水温）を高めてヒートポンプユニットの効率低下を招いていたが、本実施形態によればバイパス管１０に温水バイパス量を可変できるバイパス弁１１を設けて、必要な場合には前記バイパス弁１１を開いて、不必要な場合には閉じて、ヒートポンプユニットの効率低下を防止することができる。

以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

ヒートポンプ式給湯暖房装置の全体系統図である。

符号の説明

７循環ポンプ
９第１水冷媒熱交換器
１０バイパス管
１１バイパス弁
２１圧縮機
２２第２水冷媒熱交換器
２６暖房用の膨張弁
２７貯湯用の膨張弁
３１貯湯タンク
３２循環ポンプ
Ｓ１制御装置
Ｓ２制御装置
Ａヒートポンプユニット
Ｂタンクユニット
Ｃ１温水暖房用の第1温水循環路
Ｃ２貯湯用の第２温水循環路
Ｒ冷媒回路

Claims

圧縮機、それぞれ減圧装置が接続された暖房用の第1水冷媒熱交換器と貯湯用の第２水冷媒熱交換器との並列回路、空気熱交換器を順次環状に接続してなる冷媒回路と、前記第１水冷媒熱交換器、床暖房パネル及びこの床暖房パネルからの戻り温水が前記第１水冷媒熱交換器で加熱されるまでの途中に配設される膨張タンクとの間で熱動弁を開いて第１循環ポンプの運転により温水を循環させる第１温水循環路と、前記第２水冷媒熱交換器と貯湯タンクとの間で第２循環ポンプにより温水を循環させる第２温水循環路とを備えたヒートポンプ式給湯暖房装置であって、前記第１循環ポンプの運転により循環する前記第１水冷媒熱交換器により加熱された温水を前記床暖房パネルを経由せずに前記膨張タンクに戻らせるバイパス路に配設されるバイパス弁と、前記第１水冷媒熱交換器により加熱された温水に前記第１水冷媒熱交換器を経由しない前記膨張タンクの戻り温水を混合する弁とを設け、前記バイパス弁が開いているときには前記弁は閉じられ前記第１循環ポンプの運転により前記第１水冷媒熱交換器により加熱された温水を前記床暖房パネルを経由せずに前記膨張タンクに戻らせると共に、前記バイパス弁が閉じているときに前記弁が開くことにより前記弁は開いて前記第１循環ポンプの運転により前記第１水冷媒熱交換器により加熱された温水に前記第１水冷媒熱交換器を経由しない前記膨張タンクの戻り温水を混合して前記床暖房パネルに供給することを特徴とするヒートポンプ式給湯暖房装置。
圧縮機、それぞれ減圧装置が接続された暖房用の第1水冷媒熱交換器と貯湯用の第２水冷媒熱交換器との並列回路、空気熱交換器を順次環状に接続してなる冷媒回路と、前記第１水冷媒熱交換器、温水暖房装置及びこの温水暖房装置からの戻り温水が前記第１水冷媒熱交換器で加熱されるまでの途中に配設される膨張タンクとの間で熱動弁を開いて第１循環ポンプにより温水を循環させる第１温水循環路と、前記第２水冷媒熱交換器と貯湯タンクとの間で第２循環ポンプにより温水を循環させる第２温水循環路とを備えたヒートポンプ式給湯暖房装置であって、前記第１循環ポンプにより循環する温水を前記温水暖房装置を経由せずに前記膨張タンクに戻らせるバイパス路に設けたバイパス弁と、前記第１温水循環路内に温水を循環させる前記温水暖房装置への温水供給運転開始から計時を開始するタイマと、前記温水暖房装置への温水供給運転開始から前記タイマによる所定時間が経過するまでは前記バイパス弁を開いて前記第１循環ポンプの運転により前記第１水冷媒熱交換器により加熱された温水を前記温水暖房装置を経由せずに前記膨張タンクに戻らせると共に所定時間経過後に前記バイパス弁を閉じて前記第１循環ポンプの運転により前記第１水冷媒熱交換器により加熱された温水を前記温水暖房装置を経由させてから前記膨張タンクに戻らせるように制御する制御装置とを設けたことを特徴とするヒートポンプ式給湯暖房装置。
圧縮機、それぞれ減圧装置が接続された暖房用の第1水冷媒熱交換器と貯湯用の第２水冷媒熱交換器との並列回路、空気熱交換器を順次環状に接続してなる冷媒回路と、前記第１水冷媒熱交換器、床暖房パネル及びこの床暖房パネルからの戻り温水が前記第１水冷媒熱交換器で加熱されるまでの途中に配設される膨張タンクとの間で熱動弁を開いて第１循環ポンプにより温水を循環させる第１温水循環路と、前記第２水冷媒熱交換器と貯湯タンクとの間で第２循環ポンプにより温水を循環させる第２温水循環路とを備えたヒートポンプ式給湯暖房装置であって、前記第１循環ポンプにより循環する温水を前記床暖房パネルを経由せずに前記膨張タンクに戻らせるバイパス路に設けたバイパス弁と、前記第１温水循環路内に温水を循環させる前記床暖房パネルへの温水供給運転開始から計時を開始するタイマと、前記床暖房パネルへの温水供給運転開始から前記タイマによる所定時間が経過するまでは前記バイパス弁を開いて前記第１循環ポンプの運転により前記第１水冷媒熱交換器により加熱された温水を前記床暖房パネルを経由せずに前記膨張タンクに戻らせると共に所定時間経過後に前記バイパス弁を閉じて前記第１循環ポンプの運転により前記第１水冷媒熱交換器により加熱された温水を前記床暖房パネルを経由させてから前記膨張タンクに戻らせるように制御する制御装置とを設けたことを特徴とするヒートポンプ式給湯暖房装置。