JP4628313B2

JP4628313B2 - ヒートポンプ式給湯機

Info

Publication number: JP4628313B2
Application number: JP2006162128A
Authority: JP
Inventors: 淳本多
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2006-06-12
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2026-06-12
Also published as: JP2007333229A

Description

本発明は，ヒートポンプ式給湯機に関し，特に，湯水を溜める貯留タンクと，該貯留タンクの上層部に接続され該貯留タンク内の圧力が予め定められた圧力以上になると開放されて前記貯留タンク内の流体を排出する逃がし弁と，を備えたヒートポンプ式給湯機に関するものである。

従来の一般的なヒートポンプ式給湯機では，貯留タンクに貯留された水が，ヒートポンプサイクルに備えられた水熱交換器により熱交換されて温水となる。このように水を熱交換（加熱）して温水にする過程においては，熱膨張により水の体積が増大する（以下，もとの水の体積より増えた分の水を膨張水と称する）。
前記貯留タンクが満水になったときに，前記のように膨張することにより前記貯留タンクに入りきれなくなった膨張水の処理が問題となるが，特許文献１に記載のヒートポンプ式給湯機では，前記貯留タンクの上層部に接続され該貯留タンク内の圧力が予め定められた圧力以上になると弁が開放される逃がし弁を設けることによって，前記貯留タンクに収容しきれなかった膨張水を外部に排出している。
特開２００４−２７１０１０号公報

しかしながら，従来のヒートポンプ式給湯機のように，膨張水を外部へ排出すると，わざわざ加熱した水を捨てることになり無駄である。
例えば，約４６０Ｌの貯留タンクに貯留された約３℃の水を，水熱交換器により約９０℃になるまで熱交換（加熱）すると，前記約４６０Ｌの水は，約４７８Ｌの温水となり，前記貯留タンクに入りきらない約１８Ｌの温水が，利用されずに排出される。
しかも逃がし弁は，本来上部に溜まった空気を排出するためのものであるため，最も高温の温水が貯留される貯留タンクの上部から温水を排出する。そのため，無駄に排出される温水の熱量は極めて大きい。
従って，本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，貯留タンク内に収容しきれない温水を貯留するサブタンクを備えることによって，高温の膨張水を有効利用することのできるヒートポンプ式給湯機を提供することにある。

本発明の基礎となる従来のヒートポンプ式給湯機は，冷媒と熱交換対象流体との間で熱交換を行う流体熱交換器を備え前記冷媒が循環されるヒートポンプサイクルと，前記流体熱交換器により熱交換された流体を貯留する貯留タンクと，前記貯留タンクに貯留された流体を給湯口に供給する流体経路と，前記貯留タンクの上層部に接続され該貯留タンク内の圧力が予め定められた圧力以上になると開放されて前記貯留タンク内の流体を排出する逃がし弁と，を備えて構成されている。
このようなヒートポンプ式給湯機では，前記貯留タンクに貯留された水を前記ヒートポンプサイクルの前記流体熱交換器により熱交換（加熱）して温水にする過程においては，熱膨張により水の体積が増大する。このように増大した分の水（膨張水）は，前記貯留タンクに収容しきれなくなる。そのため，入りきらなくなった膨張水を，前記逃がし弁から外部へ排出している。
しかしながら，極めて熱量の大きい高温の温水を排出することは，せっかく沸かした温水を有効利用しておらず，無駄である。
本発明では，大気と連通する開口部が形成され，前記逃がし弁より排出された流体を貯留するサブタンクと，前記サブタンクに貯留された流体を前記流通経路に取り出す取り出し手段と，を備えたヒートポンプ式給湯機を提供する。
これにより，高温の膨張水を排出せずに取り出して有効利用することができる。
また，前記取り出し手段が，前記サブタンクに貯留された流体を吸い上げるポンプと，該ポンプにより吸い上げられた流体を前記給湯口へ供給するか，前記貯留タンクに貯留された流体を前記給湯口へ供給するかを切り換える切り換え手段を備えることが好ましい。
これにより，前記サブタンクに貯留された膨張水を取り出して，給湯に利用することができる。

高温の膨張水を有効利用することができる。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本実施の形態に係るヒートポンプ式給湯機Ｘの概略構成図である。
図１に示すように，ヒートポンプ式給湯機Ｘは，水配管１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ），給水口１１，減圧弁１２，貯留タンク１３，循環ポンプ１４，水熱交換器１５，逃がし弁１６，混合弁１７，給湯口１８，サブタンク１９，サブタンク用ポンプ２０，切り換え弁２１，冷媒が循環されるヒートポンプサイクルＳなどを備えて構成されている。
前記水配管１０の水配管１０Ａは，前記給水口１１から供給され前記減圧弁１２により減圧された水を，前記貯留タンク１３まで供給する流水経路である。
前記水配管１０の水配管１０Ｂは，前記貯留タンク１３に貯留された水を，前記循環ポンプ１４を経て前記水熱交換器１５まで供給し，前記水熱交換器１５により熱交換された水を，前記貯留タンク１３まで供給する流水経路である。
前記貯留タンク１３は，前記水熱交換器１５において前記ヒートポンプサイクルＳの後記の配管１を流れる冷媒との熱交換によって加熱された温水及び給水口１１から供給された水を貯留するタンクである。
前記ヒートポンプサイクルＳは，前記水熱交換器１５，冷媒が流れる経路である配管１，前記冷媒を膨張させる膨張器２，前記冷媒を室外の空気と熱交換させて吸熱させ気化させる室外空気熱交換器３，前記冷媒を圧縮する圧縮機４などを備えて構成されている。
前記配管１を流れる冷媒は，前記膨張器２により膨張され，前記室外空気熱交換器３により室外の空気と熱交換されて吸熱，気化し，前記圧縮機４により圧縮されて高温高圧となり，前記水熱交換器１５において，前記水配管１０Ｂを流れる水（熱交換対象流体の一例）と熱交換される。前記水熱交換器１５により熱交換された冷媒は，再び前記膨張器２，前記室外空気熱交換器３，前記圧縮機４，前記水熱交換器１５を循環する。
一方，前記水熱交換器１５で熱交換された水は，前記水配管１０Ｂを通って前記貯留タンク１３に貯留される。
なお，前記貯留タンク１３に貯留される水は，前記貯留タンク１３の上部に貯留されている水ほど高温である。
前記逃がし弁１６は，前記貯留タンク１３の上層部に接続され該貯留タンク１３内の圧力が予め定められた圧力以上になると開放される。前記逃がし弁１６が開放されると，前記貯留タンク１３の上部に溜まった空気とともに前記貯留タンク１３内の水が水配管１０Ｄを流れて，前記サブタンク１９に供給される。詳細は後記する。
一方，前記貯留タンク１３の上部，すなわち高温水貯留部に貯留された高温の水は，前記水配管１０の水配管１０Ｃを流れて，前記切り換え弁２１を経て前記混合弁１７により前記給水口１１から供給される水と混合されて，前記給湯口１８に供給される。
ここで，前記水配管１０Ｃが，流体経路の一例に相当する。

前記貯留タンク１３には，前記給水口１１から供給された水が満水になるまで貯留され，該貯留タンク１３に貯留された水は，前記水熱交換器１５により熱交換される。前記熱交換された水は，前記貯留タンク１３に貯留されることは既に述べた。このとき，熱膨張により，水の体積が増大しているので，前記貯留タンク１３に収容しきれない膨張水が前記逃がし弁１６から流れ出る。
この膨張水は，従来のヒートポンプ式給湯機では，前記逃がし弁１６から外部へ排出されていた。しかしながら，これではわざわざ加熱した熱量の大きい高温の水を捨てることになってしまう。
そのため，本実施の形態では，以下に述べるように，前記逃がし弁１６から流れ出た高温の膨張水を有効利用することができるヒートポンプ式給湯機Ｘを提供する。
以下に詳細を記す。

前記水配管１０の水配管１０Ｄは前記逃がし弁１６から流れ出た水を前記サブタンク１９に供給する管である。
前述の様に，前記貯留タンク１３に収容しきれなくなり，前記逃がし弁１６から流れ出た水（例えば前記膨張水など）は，前記水配管１０Ｄを流れて，前記サブタンク１９に貯留される。
前記サブタンク１９は，前記貯留タンク１３に収容しきれなくなり，前記逃がし弁１６から流れ出た（前記逃がし弁１６より排出された）水を貯留する容器である。前記サブタンク１９は，例えば上部に，外部の大気と連通し前記サブタンク１９内の空気を取り出すことが可能な開口部１９ａが設けられている。
前記水配管１０の一部である水配管１０Ｅに設けられた前記サブタンク用ポンプ２０は，前記サブタンク１９の開口部１９ａから前記サブタンク１９に貯留された水を吸い上げて，前記切り換え弁２１に供給する。
ここで，前記サブタンク用ポンプ２０が，ポンプの一例に相当する。
前記切り換え弁２１は，前記貯留タンク１３に貯留された水を水配管１０Ｆを経て前記給湯口１８に供給するか，前記サブタンク１９に貯留され前記サブタンク用ポンプ２０により取り出された水を水配管１０Ｆを経て前記給湯口１８に供給するかを切り換える弁である。
前記切り換え弁２１が，切り換え手段の一例に相当する。
なお，前記切り換え弁２１は，前記サブタンク１９に水が貯留されている場合は，前記サブタンク１９に貯留された水から先に水配管１０Ｆを経由して給湯口１８に供給するよう，不図示の制御部により制御されている。
ここで，前記サブタンク用ポンプ２０及び前記切り換え弁２１が，取り出し手段の一例に相当する。
前記貯留タンク１３或いは前記サブタンク１９から供給され，前記水配管１０Ｆを流れる水は，前記混合弁１７により前記給水口１１から供給される水と混合されて，前記給湯口１８へ供給される。
前記混合弁１７近傍には，前記水配管１０Ｆを流れる水の温度を検出する検出手段（不図示）を設けてもよい。これにより，前記検出手段により検出された温度に基づいて不図示の制御部により前記混合弁１７における水と温水との混合比率を変更することができ，前記給湯口１８へ供給される水の温度を制御することが可能となる。
このようにして，前記サブタンク１９に貯留された水を給湯に使用することにより，高温の膨張水を有効利用することができる。

なお，本実施の形態では，前記切り換え弁２１により，前記貯留タンク１３に貯留された水又は前記サブタンク１９に貯留された水どちらか一方から供給された水を前記給湯口１８に供給しているが，前記切り換え弁２１を設けずに，前記貯留タンク１３に貯留された水と前記サブタンク１９に貯留された水両方を混合して前記給湯口１８に供給するような構成でもかまわない。

本実施の形態に係るヒートポンプ式給湯機Ｘの概略構成図。

符号の説明

１…配管
２…膨張器
３…室外空気熱交換器
４…圧縮機
１０…水配管
１１…給水口
１２…減圧弁
１３…貯留タンク
１４…循環ポンプ
１５…水熱交換器
１６…逃がし弁
１７…混合弁
１８…給湯口
１９…サブタンク
２０…サブタンク用ポンプ
２１…切り換え弁

Claims

冷媒と熱交換対象流体との間で熱交換を行う流体熱交換器を備え前記冷媒が循環されるヒートポンプサイクルと，前記流体熱交換器により熱交換された流体を貯留する貯留タンクと，前記貯留タンクに貯留された流体を給湯口に供給する流体経路と，前記貯留タンクの上層部に接続され該貯留タンク内の圧力が予め定められた圧力以上になると開放されて前記貯留タンク内の流体を排出する逃がし弁と，を備えたヒートポンプ式給湯機であって，
大気と連通する開口部が形成され，前記逃がし弁より排出された流体を貯留するサブタンクと，
前記サブタンクに貯留された流体を前記流通経路に取り出す取り出し手段と，
を具備してなることを特徴とするヒートポンプ式給湯機。
前記取り出し手段が，
前記サブタンクに貯留された流体を吸い上げるポンプを備えてなる請求項１に記載のヒートポンプ式給湯機。
前記取り出し手段が，
前記ポンプにより吸い上げられた流体を前記給湯口へ供給するか，前記貯留タンクに貯留された流体を前記給湯口へ供給するかを切り換える切り換え手段を備えてなる請求項２に記載のヒートポンプ式給湯機。