JPS5886344A - ヒ−トポンプ給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヒートポンプ給湯装置に恍り、特に性能・据伺
性の同−Ｆを志向したヒートポンプ給湯装置に関するも
のである。

１ず、従来のヒートポンプ給湯装置を説明する。

第１図は、＊米のヒートポンプ給湯装置のサイクル哨成
図である。この第１図において、１は貯■ 湯タンクで、との貯砺タンクは、貯湯容器１ａの八 周囲に断熱材１ｂを破堕してなるものであり、貯湯容器
１ａには、通常３箇所の配管口が設けられている。その
１つは、貯湯容器１ａの上部にある袷湯口２ａで、他の
２つは貯湯容器１ａの下部にある給水口２ｂと排水口２
Ｃである。

３は、耐湯ユニットで、との舗湯ユニット３は、圧縮機
４．凝縮器として機能し水を加熱する給湯用黙父侠器５
．減圧器７．蒸発器として機能する室外熱交換器６．こ
の室外熱交換器６に送風する送風機６ａからなり、蒸気
圧縮式ヒートポンプサイクルを形成するものである。

次に、貯湯タンク１周辺の水配管（破線にて図示）を説
明する。８は給水弁、９は減圧逆１１−弁、ＩＯは、貯
湯タンクｌ内の水を給湯用熱交侠器５から貯湯タンクｌ
の上部へと循環させるポンプ。

１１は、市湯用黙契侠器５から流出する湯温を一足に保
つ湯温調整弁、１２は４ノ１□水弁、１２ａは排祷水口
２Ｃとは排水管１４Ｃで結ばれている。又、給湯口２ａ
と紹湯栓１３は給湯管１４ａで結ばれている。貯湯タン
ク１と給湯ユニット３の接続に関しては、排水管１４Ｃ
とＫ］陽用熱黙契器５が熱交換器流入管１５ａで接続さ
れ、７Ｊすｉｉ　＃ａ湯管１４ａに熱交換器戻り管１５
１〕で接続されている。

１６は配管継手である。

このように構成した従来のヒートポンプ給湯装置におい
ては、貯湯タンクｌの下部の排水口２Ｃから冷水を取り
出し、給湯ユニット３の１台湯用熱交侠器５で加熱し、
温水は湯温調整弁１１を経て貯湯タンクｌの上部の給湯
口２ａへ戻るようになっている。

このように構成された従来のヒートポンプ給湯装置には
、以下に記すような欠点がめった。

（１）湯温調整弁１１は、慎器コストの上杵となり、ま
た、水垢等により動作の信頼性が問題となることから、
除去することがＳすれていたが、黙契侠した後の温水を
貯湯タック１の上部に戻す従来の水配青侮成では湯水分
離が娠しく、給湯１更用中にヒートポンプによる訓熱運
私が行なわれた場合には、貯湯タンク１上部に溜められ
た温水と、熟父侠された後の比較的温度の低い温水とが
混付し、湯７ｄが低下してしまうことη）ら、−ポの湯
温に保つ湯温調整弁１１は必要不可欠なものとなってい
た。

（２）７０ｔＺ’程度の藁温后湯を実現しようとして、
湯温調整弁１■の設定温度を高くすると、湯温調整弁１
１により？）ｇ！水量が減少することから、給湯用黙契
Ｓ器５の性能が著しく低下してし捷い、高温給湯は実現
困難であった。

（３）水配管（熱交侠器戻り管１５ｂ）を貯湯タンク１
の上部に配設しなければならないので、配管工事が煩雑
でめった。

本発明は、上記した従来技術の欠点を除去して、湯温調
整弁を除去しても湯水分離を可能とし、７０Ｃ程度の温
水を得る場合でも、水椴が減少することなく性能の冒い
尚温給湯を実現でき、併せて配管工事を容易にして様器
の剖（＝ｊ性を向上することができるヒートポンプ給湯
装置の提供を、その目的とするものでりる。

本発明の％徴は、給湯ユニットを１再成する圧縮機、給
湯用黙契換器、減圧器、室外熱父侠器、および前記帖湯
用熱又侠器でｊｉｎ熱した温水を貯える貯湯タンク、な
らびに前記給湯用黙交侠器と前記貯湯タンクとの間で水
を循環させるポンプとを有するヒートポンプ給湯装置に
おいて、貯湯タンクの下部に設けられだ給水管もしくは
排水管の一方と、耐湯用熱交侠益の入口部とを途中にポ
ンプを介して熱交換器流入管によって接続するとともに
、前記給水管もしくは排水管の他方と、前記帖湯用熱ｙ
央話の出口部とを熱交侠器戻り管によって接続したヒー
トポンプ給湯装置にある。

以下本発明を央雁例によって説明する。

第２図は、本発明の第１の実施例に保るヒートボンブイ
Ｓ揚装置のサイクル構成図である。この第２図において
、第１図と同−査号を付したものは同一部分である。

この冥加？！ｌにおいては、貯湯タンク１の下部に設け
られた給水管１４ｂと、給湯用黙契俣器５の入口部とを
途中にポンプ１０を介して熱交換器流入管１５ａによっ
て接続するとともに、貯湯タンク１の下部に設けられた
排水管１４Ｃと、給湯用黙契候器５の出口部とを黙契侠
器戻り管１５ｂによって接続したものである。そして水
の流れは、矢印方向になる。

上記のような水配管構成において、紹湯違転は次のよう
に行なわれる。

給水弁８から減圧逆止弁９．給水管１４ｂを通って貯湯
タンク１の貯湯荏器１ａ内へ水を補給し、貯湯容器Ｉａ
内を水が充満した状態で、ポンプ１０と蒸気圧縮式冷凍
サイクルを構成する給湯ユニット３の圧縮機４と送風機
６ａを運転する。貯湯容器ｌａ内の水はポンプ１０に」
：り給水管１４１）から熱交侠器流人管１５ａを通って
帖湯用熱文例器５に送られる。ここでサイクルの放熱に
」：り水は加熱され、温度上昇した水が黙契吹器戻り管
１５ｂ、排水管１４Ｃを通って貯湯タンク１内へ環流す
る。貯湯タンク１内の水温が所定の沸き上がり温度（約
７０ｔ？）に達するまで上記運転が継続される。

以上述べた本実１焔例のヒートポンプ給出装置において
は、湯温調整弁がなくても、性能の高い高温給湯ができ
る理由を、第３図を使用１〜て説明する。

第３図は、第２図における貯湯タンク内の、給湯使用時
および給湯運転時における、水温状況を模式的に示す温
度分布図である。

この第３図において、斜線を引いた部分が沸き上がった
温水の領域を、白ぬき部分は加熱領域を、それぞれ示す
。記号りは低温水を、ｌｌ１ｔ高温水であることを示す
。丑ず、給湯運転が終７″１〜だ状態が（ａ）図に相当
し、給湯容器ｌａ内全全部沸き上がった温水で満たされ
ている。次に給湯を行なうと、給湯口２ａから袷湯管１
４ａを通ってお湯が取り出され、取り出されたお湯の量
だけ給水管１４ｂから自動的に水が補給され、貯湯容器
ｌａ内は上部に沸き上がった温水の領域、下部に給水さ
れた加熱領域に２分される（　（１））図）。次に給湯
運転が実施されると、（Ｃ）図の矢印で図示するように
、排水管１４Ｃを運って水が猿流し、貯湯容器１ａ下部
の加熱領域の低温水りは加熱されて、しだいに高温水Ｈ
となっていく。このとき、貯湯谷婚ｌａ上部の沸き上が
った温水の領域とは密度的に安定であるため（すなわち
、沸き上がった温水の方が高温水ｔ１よりも冒温である
ため）、沸き上がった温水と冒温水Ｈとが混合すること
はなく、境界面は維持されることになる。そして、貯湯
容器１３下部の水温も沸き上がり確度に近づき、（ｄ）
図のように、両者の境界（破線）曲もなくなり、貯湯容
器１ａ全体が（ａ）図に示した沸き」二かり状態となる
。

このようにして、湯温調整弁がなくとも、常に沸き上が
った一定温度（約７０Ｃ）の温水が供給されることにな
る。

第４図は、本発明の第２の実流例に恍るヒートポンプ給
出装置の貯湯タンクの排水口近傍を示す断［０１図、第
５図は、第４図における湯水分離管を示す８＋視図、第
６図は、第４図に峰る貯湯タンク内の水温状況を模式的
に示す温度外イ０図である。

第４図において、第２図と同−査吟を刊したものは同一
部分である。そして１．７　ｔ：Ｊｌ、スリット１７ａ
を開口しだ面部１７Ｃと締πＩ″１部１７１〕とからな
る湯水分離管で、この湯水分削看■７は、黙契侠器戻す
官と恢続された排水管１４Ｃの貯湯タンク１への戻り口
と、排水口２Ｃ古の間に、継手１８により締結され、ス
リット１７ａが貯湯容器１ａの内壁面にできるだけ近く
、旧っ上方へ向くようにして、前記黙契侠器戻り官を通
って流れてきた温水を、貯湯タンク１内の上部へ同って
流出させるように取付けら扛ている。

このような湯水分離管１７の作用を、第６図を１更月１
して説明する。〃１１熱された温水が戻る排水管（９） １４Ｃの貯湯夕／り１への戻り口に、湯水分離管１７を
取り例けることにより、排水管１４Ｃを通って流れてき
た温水は湯水分離管１７で方向変更されスリン）１７ａ
から貯湯タンク１内の上方へ同って流出する。加熱され
膳度の高くなった前記温水は、？Ｂ度が小さいため貯湯
タンク１の内壁面に沿って上昇し、加熱領域の」一部に
たまっていくことになり、加黙旭載円で高温水（Ｉ（）
と低温水（Ｌ）に２分し、絽陽用熱交侠器へは給水管１
４ｂを通って′吊に、より温度の低い水が送られること
になる。このだめ、前記帖陽用黙契侠器における加熱媒
体（冷媒）と扱加熱媒体（水）との温歴差が、第２図に
係る夷＃　ｉ５’ｉＪの袷湯用熱交侠器５における温度
差よりも大きくなり、給湯用熱交侠器の性能を、さらに
向上させるという効果がりろ。

第７図は、本発明の第３の実７７１！ｉ？ｌＩに係るヒ
ートポンプ給湯装置のサイクル構成図である。この第７
図において、第２図とロ一番号を付したものは同一部分
である。

この実流例においては、貯湯タンク１の下部に（１０） 設けられた排水管１４．　Ｃと、給湯用熱交換器５の入
口部とを途中にポンプ１０を介して熱交倶器流入青１５
ａによって接続するとともに、貯湯タンク１の下部に設
けられた給水管１４１〕と、１恰湯用熱父戻器５の出口
部とを熱交換器戻り官１５ｂによって候脱しだものであ
る。そして水の苑れは、矢印方向である。

このように１再ＩＮＬだ本実／／ｉＩＩ′ＦｙＩＪにお
いても、第２図に係る実施例と同様に、貯湯タンク１の
下部で水を環流させ、加熱操作することから、湯温調整
弁を除去しても、貯湯タンク１内での湯水分離が可能で
あり、常に一定温度の温水を供給することができるもの
である。

以上の谷笑施例で説明しだ」：うに、従来のヒートポン
プ給湯装置は、給湯ユニットで加熱された温水を戻す熱
交換器戻り管を、貯湯タンクの」二部の給湯管に接続し
ていただめ、湯水分離が困難となり、湯温調整弁の１更
用が不可欠になっていたのに対し、前記した各実施例に
おいては、貯湯タンクの下部に設けられた給水管もしく
は排水管の−（１１） を介して熱交侠器流入管によって接続するとともに、前
記給水管もしくは排水管の他方と、前記給湯用熱交換器
の出口部とを熱交換器戻り管によって接続するように構
成することにより、貯湯タンクのＴ都で水を環流させ、
加熱操作することから、湯Ｉ！ａ調整弁を除去しても貯
湯タンク内での湯水の二層分市が可能となり、７０Ｃ程
度の温水を侍る場合でも、水量が数少することなく、常
に一定温度の温水を供給することができるとともに、給
湯用熱交換器の効率が同上し、絵絹性能も従来にくらべ
て約６％同上させることができる。また、湯温調ｙ弁を
廃止したので、配管工事を容易にし、伎器のコストが低
減し、信頼性が同上するなど、優れた効呆を有するヒー
トポンプ給湯装置が実現される。

なお、加熱された温水の貯湯夕／りへの戻り口に、湯水
分子Ｉ＃ｉ管を設けるようにすれば、給湯用熱交ｉ５％
６にｌｌ″ｉ當に、より低温の水が供給されるようにな
り、ｆ＠湯用熱交侠省オの効率がさらに向上する。

（１２） さらに、第４図に係る実施例では、湯水分１機輛として
、外部から容易に数例は可能な湯水分離管１７を１更用
しだが、一般に市販されている湯水分離器を使用するよ
うにしても」：い。

以上詳細に説明したように本発明によれば、拾陽ユニッ
トを・調成する圧縮域、給湯用熱交換器。

賦圧器、室外熱交換器、および前記給湯用熱交換器で加
熱した温水を貯える貯湯タンク、ならびに前韻稍湯用熱
交候器と前記貯湯タンクとの間で水を循環させるポンプ
とを刹するヒートポンプ給湯装置において、貯湯タンク
の下部に設けられた給水管もしくは排水管の一方と、給
湯用熱交換器の入口部とを途中にポンプを介して熱交換
器流入管によって接続するとともに、前記給水管もしく
は排水管の他方と、前記給湯用熱交換器の出口部とを熱
交換器戻り管によって接続する」二うしこしたので、湯
温調整弁を除去しても湯水分離を可ｎしとし、７０Ｃ程
度の温水を得る場合でも、水量が減少することなく性能
の高い尚温、冶渇を実現でき、併せて配管工事を容易に
して機器の据イ（］性を向」ニする（１３） ことができるヒートポンプ給湯Ｈ直を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のヒートポンプ給湯装置のサイクル信成
図、第２図は、本発明の第１の実施例に保るヒートポン
プ給湯装置のサイクル悄成図、第３図は、第２図におけ
る貯湯タンク内の、耐湯１更用時およびβ湯運転時にお
ける、水温状況を模式的に示す温度分布図、第４図は、
本発明の第２の実施？ｌＪに恍るヒートポンプ給湯装置
の貯湯タンクの排水口灯傍を示す研囲図、第５図は、第
４図における湯水分離管を示す糾祝図、第６図は、第４
図に係る貯湯タンク内の水温状況を模式的に示す温度分
布図、第゛７図は、本発明の第３の実施例に係るヒート
ポンプ給湯装置のサイクル１搏成図である。 １・・・貯湯タンク、４・・・圧ｗｉ機、５・・・１＠
湯用熱交俣播、６・・・室外熱交侯命、７・・減圧器、
１０・・・ポンプ、１４ｂ・・・給水管、１４Ｃ・・・
排水管、１５ａ・・・熱交換器流入管、１５ｂ・・・熱
交換器戻り管、１７（１４） （１５） 第　１　口 ３ （Ｃ）　　　　　　　　　　　　　　　（ｄ）第、！　
図 ＄５　図 ／ゐ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、給湯ユニットを構成する圧縮機、給湯用熱交換器、
   減圧器、室外熱交換器、および前記給湯用熱交換器で加
   熱した温水を貯える貯湯タンク、ならびに前記給湯用熱
   交換器と前記貯湯タンクとの間で水を循環させるポンプ
   とを有するヒートポンプ給湯装置において、貯湯タンク
   の下部に設けられた給水管もしくは排水管の一方と、給
   湯用熱交換器の入口部とを途中にポンプを介して熱交換
   器流入管によって接続するとともに、前記給水管もしく
   は排水管の他方と、前記給湯用熱交換器の出口部とを熱
   交換器戻り管によって接続したことを特徴とするヒート
   ポンプ給湯装置。 ２゜熱交換器戻り管と接続された排水管の貯湯タンクへ
   の戻り口に、前記熱交換器戻り管を通って流れてきた温
   水を、前記貯湯タンク内の上部へ向って流出させる湯水
   分離管を取付けたものである特許請求の範囲第１項記載
   のヒートポンプ給湯装置。