JP2006138513A - ヒートポンプ式給湯暖房装置 - Google Patents

ヒートポンプ式給湯暖房装置 Download PDF

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ハマムラ セバスチャン メリノ
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Abstract

【課題】 水が高温になることで体積が膨張した場合の圧力逃がしをコストを上昇させることなく行い、装置全体の貯湯効率を向上させること。
【解決手段】 貯湯運転において、例えば２０℃の水が８５℃になる過程において、水が約３％程度体積が膨張するが、この膨張により過圧力逃がし弁６３は設定された１９０ｋＰａ（約１．９ｋｇｆ／ｃｍ２）で開きオーバーフロー管６２を介して貯湯タンク４０内の温水を装置外へ排出するが、その際に温度検出センサ６４が５０℃以上を検出すると、その検出出力を受けた制御装置Ｓ２は過圧力逃がし弁６３が開いてオーバーフロー動作が行われていると判断する。この場合に、制御装置Ｓ２は補給用開閉弁５９をタイマ−が例えば１０秒間を計時するまで開くように制御し、貯湯タンク４０内の低温水を少量分、前記膨張タンク８に排出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＨＦＣやＣＯ２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。詳述すれば、ヒートポンプユニットにより貯湯用及び暖房用の温水を作るものであって、一定圧以上の圧力が貯湯タンクに加わると過圧力逃がし弁が開くことによりオーバーフロー管を介してこの貯湯タンク内の高温水を外部へ排出するようにし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において、貯湯タンク下部の低温水をヒートポンプユニットに送り、熱交換して得られた高温水を貯湯タンク上部に戻して貯湯・蓄熱し、この貯湯タンクの高温水を給湯や風呂に使用する技術は知られている（例えば、特許文献１参照）。
そして、貯湯回路は半密閉回路であり、水が高温になることで体積が膨張し、回路内水圧が上昇した場合には、一般に貯湯タンク上部に設けた過圧力逃がし弁により体積膨張分をオーバーフロー水としてタンクユニット外へ排出している。
特開２００４−２１８９１２号公報
従って、貯湯運転中は貯湯タンク上部より高温水をオーバーフロー水として少量排水しているので、ヒートポンプユニットにて得られた高温水の一部を排水しているわけで、無駄であった。装置全体の貯湯効率を上げるためにはオーバーフロー水を貯湯タンク下部の低温水にて賄うことが有効である。そのため、貯湯タンク下部に弁付きのオーバーフロー管を新たに設けることなどが考えられるが、部品の追加のためコストアップの要因となっていた。
そこで本発明は、貯湯運転の際に、水が高温になることで体積が膨張した場合の圧力逃がしをコストを上昇させることなく行い、装置全体の貯湯効率を向上させることを目的とする。
このため第１の発明は、ヒートポンプユニットにより貯湯用及び暖房用の温水を作るものであって、一定圧以上の圧力が貯湯タンクに加わると過圧力逃がし弁が開くことによりオーバーフロー管を介してこの貯湯タンク内の高温水を外部へ排出するようにしたヒートポンプ式給湯暖房装置において、前記オーバーフロー管内を流れる温水の温度を検出する温度検出センサと、この温度検出センサが所定温度以上を検出すると前記貯湯タンク内の高温水より低い温度の温水を貯湯タンク外に排出する開閉弁と、この開閉弁が開いたときから計時するタイマーと、このタイマーが所定時間を計時すると前記開閉弁を閉じ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２の発明は、ヒートポンプユニットにより貯湯用及び暖房用の温水を作るものであって、一定圧以上の圧力が貯湯タンクに加わると過圧力逃がし弁が開くことによりオーバーフロー管を介してこの貯湯タンク内の高温水を外部へ排出するようにしたヒートポンプ式給湯暖房装置において、前記オーバーフロー管内を流れる温水の温度を検出する温度検出センサと、膨張タンク内の水位が所定以下となった際に開いて補給するための弁であって前記温度検出センサが所定温度以上を検出すると前記貯湯タンク内の高温水より低い温度の温水を貯湯タンクから前記膨張タンク内に排出すべく開く補給用開閉弁と、この補給用開閉弁が開いたときから計時するタイマーと、このタイマーが所定時間を計時すると前記開閉弁を閉じ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を備えたヒートポンプユニットと、膨張タンク、前記第１水冷媒熱交換器と床暖房パネル及び浴室暖房装置との間で第１循環ポンプの運転により温水を循環させる第１温水循環路及び前記第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温水循環路とを有するタンクユニットとを備えたヒートポンプ式給湯暖房装置において、一定圧以上の圧力が前記貯湯タンクに加わると過圧力逃がし弁が開くことにより貯湯タンク内の高温水を外部へ排出するオーバーフロー管と、このオーバーフロー管内を流れる温水の温度を検出する温度検出センサと、前記膨張タンク内の水位が所定以下となった際に開いて補給するための弁であって前記温度検出センサが所定温度以上を検出すると前記貯湯タンク内の高温水より低い温度の温水を貯湯タンクから前記膨張タンク内に排出すべく開く補給用開閉弁と、この補給用開閉弁が開いたときから計時するタイマーと、このタイマーが所定時間を計時すると前記開閉弁を閉じ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４の発明は、ヒートポンプユニットにより貯湯用及び暖房用の温水を作るものであって、一定圧以上の圧力が貯湯タンクに加わると過圧力逃がし弁が開くことによりオーバーフロー管を介してこの貯湯タンク内の高温水を外部へ排出するようにしたヒートポンプ式給湯暖房装置において、前記貯湯タンクへの給水回路に設けられた圧力センサと、この圧力センサが所定圧力以上を検出すると前記貯湯タンク内の高温水より低い温度の温水を貯湯タンク外に排出する開閉弁と、この開閉弁が開いたときから計時するタイマーと、このタイマーが所定時間を計時すると前記開閉弁を閉じ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５の発明は、ヒートポンプユニットにより貯湯用及び暖房用の温水を作るものであって、一定圧以上の圧力が貯湯タンクに加わると過圧力逃がし弁が開くことによりオーバーフロー管を介してこの貯湯タンク内の高温水を外部へ排出するようにしたヒートポンプ式給湯暖房装置において、前記貯湯タンクへの給水回路に設けられた圧力センサと、膨張タンク内の水位が所定以下となった際に開いて補給するための弁であって前記圧力センサが所定圧力以上を検出すると前記貯湯タンク内の高温水より低い温度の温水を貯湯タンクから前記膨張タンク内に排出すべく開く補給用開閉弁と、この補給用開閉弁が開いたときから計時するタイマーと、このタイマーが所定時間を計時すると前記開閉弁を閉じ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６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を備えたヒートポンプユニットと、膨張タンク、前記第１水冷媒熱交換器と床暖房パネル及び浴室暖房装置との間で第１循環ポンプの運転により温水を循環させる第１温水循環路及び前記第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温水循環路とを有するタンクユニットとを備えたヒートポンプ式給湯暖房装置において、一定圧以上の圧力が前記貯湯タンクに加わると過圧力逃がし弁が開くことにより貯湯タンク内の高温水を外部へ排出するオーバーフロー管と、前記貯湯タンクへの給水回路に設けられた圧力センサと、前記膨張タンク内の水位が所定以下となった際に開いて補給するための弁であって前記圧力センサが所定圧力以上を検出すると前記貯湯タンク内の高温水より低い温度の温水を貯湯タンクから前記膨張タンク内に排出すべく開く補給用開閉弁と、この補給用開閉弁が開いたときから計時するタイマーと、このタイマーが所定時間を計時すると前記開閉弁を閉じ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７の発明は、ヒートポンプユニットにより貯湯用及び暖房用の温水を作るものであって、一定圧以上の圧力が貯湯タンクに加わると過圧力逃がし弁が開くことによりオーバーフロー管を介してこの貯湯タンク内の高温水を外部へ排出するようにしたヒートポンプ式給湯暖房装置において、前記貯湯タンク内の高温水より低い温度の温水を貯湯タンク外に排出可能な開閉弁と、貯湯運転が開始されてから所定時間毎に所定時間だけ前記開閉弁を開く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８の発明は、ヒートポンプユニットにより貯湯用及び暖房用の温水を作るものであって、一定圧以上の圧力が貯湯タンクに加わると過圧力逃がし弁が開くことによりオーバーフロー管を介してこの貯湯タンク内の高温水を外部へ排出するようにしたヒートポンプ式給湯暖房装置において、膨張タンク内の水位が所定以下となった際に開いて補給するための弁であって前記貯湯タンク内の高温水より低い温度の温水を前記貯湯タンクから前記膨張タンク内に排出すべく開く補給用開閉弁と、貯湯運転が開始されてから所定時間毎に所定時間だけ前記補給用開閉弁を開く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９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を備えたヒートポンプユニットと、膨張タンク、前記第１水冷媒熱交換器と床暖房パネル及び浴室暖房装置との間で第１循環ポンプの運転により温水を循環させる第１温水循環路及び前記第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温水循環路とを有するタンクユニットとを備えたヒートポンプ式給湯暖房装置において、膨張タンク内の水位が所定以下となった際に開いて補給するための弁であって前記貯湯タンク内の高温水より低い温度の温水を前記貯湯タンクから前記膨張タンク内に排出すべく開く補給用開閉弁と、貯湯運転が開始されてから所定時間毎に所定時間だけ前記補給用開閉弁を開く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、貯湯運転の際に、水が高温になることで体積が膨張した場合の圧力逃がしをコストを上昇させることなく行い、装置全体の貯湯効率を向上させることができる。
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において、ＨＦＣやＣＯ２等の冷媒を用いることができるが、本実施形態ではＣＯ２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は前記床暖房パネル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、搬送能力が調節できるＤＣポンプなどの第１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、バイパス路１０に設けられたバイパス弁１１などが設けられている。
前記冷媒回路Ｒは、ＣＯ２冷媒を吸入圧縮し高温高圧にする能力調整が可能な２段圧縮式の圧縮機２１と、暖房用の第１開閉弁２２、前記第１水冷媒熱交換器９の冷媒流路９Ａ、内部熱交換器２３の一次流路２３Ａ及び第１膨張弁（減圧装置）２４よりなる第１分岐路Ｐ１と貯湯用の第２開閉弁２５、冷媒と水とを熱交換させる貯湯用の第２水冷媒熱交換器２６の冷媒流路２６Ａ及び第２膨張弁（減圧装置）２７よりなる第２分岐路Ｐ２との並列回路と、外気と冷媒との熱交換を行う空気熱交換器２８と、内部熱交換器２３の二次流路２３Ｂと、アキュムレータ２９とが順次環状に配管接続されている。
前記第１温水循環路Ｃ１には、前記第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３０、浴室暖房用のファンコイル３１が設けられている。３３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）、３４はファンコイル３１の入口部に設けられた熱動弁、３５は第１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に供給するための熱動弁、３６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。
前記第２温水循環路Ｃ２は、第２水冷媒熱交換器２６の水流路２６Ｂと貯湯タンク４０とが第２循環ポンプ４１を介して環状に接続されている。４２は第２水冷媒熱交換器２６の水流路２６Ｂから流出した温水温度を検知するサーミスタである。
前記貯湯タンク４０の上部と中間部の間には、水々熱交換器４３の一次流路４３Ａと追焚用の第３循環ポンプ４５とが接続されている。また、水々熱交換器４３の二次流路４３Ｂには第４循環ポンプ４６を介して浴槽４７が接続されている。５０は貯湯タンク４０内の高温水と中温水とを混合して概ね６５℃の温水とする自動固定ミキシングバルブ（予め温度が調整されている）で構成された第１ミキシングバルブで、５１は減圧弁（電気制御できない）５２を介する給水管５３からの水道水と前記第１ミキシングバルブ５０からの温水とを混合して例えば３６℃〜４８℃（又は６０℃）の温水として給湯管５４を介して給湯可能とする第２ミキシングバルブで、５５は同じく減圧弁５２を介する給水管５３からの水道水と前記第１ミキシングバルブ５０からの温水とを混合して約４２℃程度の温水とする第３ミキシングバルブである。この第２及び第３ミキシングバルブ５１及び５５は、温度が可変の電動可変ミキシングバルブである。
前記第３ミキシングバルブ５５で作られた温水は開閉弁５６、５７が開くことにより停止している第４循環ポンプ４６を介して及び第４循環ポンプ４６を介さずに水々熱交換器４３の二次流路４３Ｂを介して浴槽４７のお湯張り動作がなされることとなる。また、前記給水管５３は貯湯タンク４０の下部と前記第２ミキシングバルブ５１及び前記第３ミキシングバルブ５５とに分岐接続されると共に補給用開閉弁５９を介して前記膨張タンク８に接続されている。即ち、膨張タンク８内の水位センサ６０が、この膨張タンク８内の水位が一定以下を検出すると後述する制御装置Ｓ２が補給用開閉弁５９を開くように制御し、前記給水管５３からの水道水を供給する構成である。
なお、前記貯湯タンク４０の容量は例えば３７０リットルであり、この貯湯タンク４０には湯温検出センサＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５及びＴ６が貯湯タンク４０の下部から上部まで間隔を存して設けられ、前記各検出センサの検出湯温が５５℃以上の場合には貯湯タンク４０内の上端からその位置までは５５℃以上の温水が貯湯されており残湯ありと制御装置Ｓ２が判断する。このとき、検出センサＴ１の配置箇所は残湯量が３００リットル、Ｔ２が同じく２５０リットル、Ｔ３が２００リットル、Ｔ４が１５０リットル、Ｔ５が１００リットル、Ｔ６が５０リットルの位置である。また、６１は前記第２循環ポンプ４１の出口近くの湯温を検出する湯温検出センサである。
そして、消費者は電力会社と時間帯別電灯契約を結んで、料金の安い深夜時間帯では所定の時刻に貯湯量から沸き上げ量、そして全量沸き上げに必要な時間を算出し、沸き上げ終了時刻より前記必要な時間を考慮して逆算した時刻から貯湯運転を開始し、全量沸き上げ終了（湯温検出センサ６１の検出温度が５５℃以上）次第停止するように制御装置Ｓ２により制御されると共に、それ以外の時間帯では残湯量が１００リットルを割ったら貯湯運転を開始し、１５０リットル以上になったらこの貯湯運転を停止するように制御装置Ｓ２が制御する。
６２は貯湯タンク４０上部に接続されたオーバーフロー管で、水が高温になると体積が膨張して水回路内の水圧が上昇するのでこの体積膨張分をオーバーフロー水として装置外（タンクユニットＢ外）に排出する過圧力逃がし弁６３が設けられている。６４はオーバーフロー管６２における前記過圧力逃がし弁６３の下流位置に配設されてオーバーフロー管６２内を流れる温水の温度を検出する温度検出センサで、この検出センサ６４が例えば５０℃以上を検出すると、制御装置Ｓ２は過圧力逃がし弁６３が開いていてオーバーフロー動作が行われていると判断する。
なお、給水管５３の途中に配設された減圧弁５２は、水道水の給水圧を１７０ｋＰａ（約１．７ｋｇｆ／ｃｍ２）に減圧するように設定されて、過圧力逃がし弁（電気制御できない）６３は１９０ｋＰａ（約１．９ｋｇｆ／ｃｍ２）で開くように設定されており、給水圧が十分にある場合には、通常は貯湯タンク４０の内圧は１７０ｋＰａ、圧力が上昇しても常に１９０ｋＰａ以下に保たれる。
なお、過圧力逃がし弁６３を手動で開けることにより、貯湯タンク４０への初期の水張り（過圧力逃がし弁６３より空気の排出）や、貯湯タンク４０からの水抜き（過圧力逃がし弁６３より空気の吸入）が可能である。
そして、ヒートポンプユニットＡとタンクユニットＢには、それぞれマイクロコンピュータ等から成る制御装置Ｓ１、Ｓ２が設けられている。この制御装置Ｓ１、Ｓ２は床暖房リモコン３、４、お風呂場に設けられた風呂リモートコントローラ（以下、「風呂リモコン」という）６５、台所に設けられた台所リモートコントローラ（以下、「台所リモコン」という）６６、ファンコイル３１などからの運転信号や温度信号と、サーミスタ３０、３６、４２の温度信号とに応じて、圧縮機２１の運転と周波数制御、第１乃至第４循環ポンプ７、４１、４５、４６の運転制御、熱動弁５、６、３５、第１及び第２開閉弁２２、２５の開閉制御、膨張弁２４、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。
〈貯湯運転〉
料金の安い深夜時間帯では所定の時刻に貯湯量から沸き上げ量、そして全量沸き上げに必要な時間を算出し、沸き上げ終了時刻より前記必要な時間を考慮して逆算した時刻から貯湯運転が開始される。また、それ以外の時間帯では残湯量が１００リットルを割ったら、即ち検出センサＴ５が湯温５５℃未満を検出した場合には、貯湯運転が開始される。
即ち、前記検出センサからの検出出力に基づいて、貯湯タンク４０に貯湯が行なわれ、制御装置Ｓ２は第２循環ポンプ４１を運転させ、第２温水循環路Ｃ２では、貯湯タンク４０→第２循環ポンプ４１→第２水冷媒熱交換器２６の水流路２６Ｂ→貯湯タンク４０の順に給湯用の温水が流れ、貯湯タンク４０に貯湯される。
ヒートポンプユニットＡでは制御装置Ｓ１により圧縮機２１が運転すると共に第２開閉弁２５が開き、冷媒回路Ｒでは、圧縮機２１→第２開閉弁２５→第２水冷媒熱交換器２６の冷媒流路２６Ａ→第２膨張弁２７→空気熱交換器２８→内部熱交換器２３のニ次流路２３Ｂ→アキュムレータ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２２及び第１膨張弁２４は閉じている。また、内部熱交換器２３の二次流路２３Ｂでは冷媒がただ通過するだけで、他に影響を及ぼすことはない。
貯湯タンク４０へ供給される温水温度は８５℃であるが、サーミスタ４２が検知する温度がこの温度になるように、制御装置Ｓ１により圧縮機２１の周波数制御、第２膨張弁２７の弁開度制御が行われる。
そして、この貯湯運転において、例えば２０℃の水が８５℃になる過程において、水が約３％程度体積が膨張するが、この膨張により過圧力逃がし弁６３は設定された１９０ｋＰａ（約１．９ｋｇｆ／ｃｍ２）で開きオーバーフロー管６２を介して貯湯タンク４０内の温水を装置外（タンクユニットＢ外）へ排出するが、高温水を排水するのでは効率が悪い。そこで、オーバーフロー管６２を介して装置外へ温水を排出した際に、温度検出センサ６４が５０℃以上を検出すると、その検出出力を受けた制御装置Ｓ２はオーバーフロー動作が行われていると判断する。
この場合に、制御装置Ｓ２は補給用開閉弁５９をタイマ−ＴＭ１が例えば１０秒間を計時するまで開くように制御し、貯湯タンク４０内の低温水を少量分、前記膨張タンク８に排出する。これにより貯湯タンク４０の内圧を低下させることができ、貯湯タンク４０上部よりの高温水の排水を停止させることができる。
〈給湯動作、お湯張り動作及び追焚動作〉
貯湯タンク４０に貯湯された高温水は中温水と第１ミキシングバルブ５０により混合されて、概ね６５℃の温水とされた後、減圧弁５２を介する給水管５３からの水道水と前記第１ミキシングバルブ５０からの温水とを第２ミキシングバルブ５１が混合して３６℃〜４８℃（又は６０℃）の温水として給湯管５４を介して台所等への給湯が可能とする。そして、この給湯が行われると、給水管５３から貯湯タンク４０下部に給水が行われる。
また、第１ミキシングバルブ５０により混合されて作られた概ね６５℃の温水と減圧弁５２を介する給水管５３からの水道水とが第３ミキシングバルブ５５にて混合され、約４２℃程度とされた温水は、開閉弁５６、５７が開くことにより、停止している第４循環ポンプ４６を介して及び第４循環ポンプ４６を介さずに水々熱交換器４３の二次流路４３Ｂを介して浴槽４７のお湯張り動作がなされることとなる。
また、制御装置Ｓ２は第３及び第４循環ポンプ４５、４６を運転することにより、貯湯タンク４０の高温水と浴槽４７の温水を水々熱交換器４３で熱交換し、浴槽４７の温水の追焚きを行うこともできる。
そして、前記深夜時間帯では全量沸き上げが終了した場合（湯温検出センサ６１が５５℃以上を検出した場合）、またそれ以外の時間帯では残湯量が１５０リットル以上となったら、即ち検出センサＴ４が５５℃以上を検出した場合には、貯湯運転が停止されるように制御装置Ｓ１及びＳ２が制御する。
〈暖房と貯湯の同時運転〉
この場合の暖房用温水の循環経路と貯湯用の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、圧縮機２１→第１開閉弁２２→第１水冷媒熱交換器９の冷媒流路９Ａ→内部熱交換器２３の一次流路２３Ａ→第１膨張弁２４→空気熱交換器２８→内部熱交換器２３の二次流路２３Ｂ→アキュムレータ２９→圧縮機２１の順に冷媒が流れると共に、圧縮機２１→第２開閉弁２５→第２水冷媒熱交換器２６の冷媒流路２６Ａ→第２膨張弁２７→空気熱交換器２８→内部熱交換器２３の二次流路２３Ｂ→アキュムレータ２９→圧縮機２１の順に冷媒が流れる。
また、サーミスタ３０、３６、４２においてそれぞれ上述した目標温度になるように、圧縮機２１の周波数制御、第１膨張弁２４及び第２膨張弁２７の弁開度制御が制御装置Ｓ１及びＳ２により行われる。基本的には、第１及び第２膨張弁２４、２７の制御により、第１分岐路（暖房側）Ｐ１と第２分岐路Ｐ２（貯湯側）とに１：１の割合で冷媒を配分し、同時運転が行われた場合でも、暖房側と貯湯側とで十分な能力が得られるようにしてある。
〈床暖房運転〉
床暖房パネル１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の運転スイッチをオンにする。すると、制御装置Ｓ２はこれに対応した熱動弁５を開くように制御すると共に第１循環ポンプ７を運転させ、第１温水循環路Ｃ１では、膨張タンク８→第１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→床暖房パネル１→膨張タンク８の順に温水が流れる。なお、バイパス管１０は、熱動弁５が開くのに時間がかかり、また熱動弁５が故障している場合でも対応できるように、温水の一部をバイパス弁１１を介してバイパスさせるものであり、微少量の温水が流れる。
また、前記床暖房リモコン３の運転スイッチをオンにした際に、制御装置Ｓ１はヒートポンプユニットＡの圧縮機２１を運転させ、第１開閉弁２２及び第１膨張弁２４を開くように制御し、冷媒回路Ｒでは、圧縮機２１→第１開閉弁２２→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２３の一次流路２３Ａ→第１膨張弁２４→空気熱交換器２８→内部熱交換器２３のニ次流路２３Ｂ→アキュムレータ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２５及び第２膨張弁２７は閉じている。
前記床暖房パネル１に供給される温水の温度は６０〜７０℃であるが、サーミスタ３０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、第１膨張弁２４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を開閉制御し、床暖房パネル１への温水量を制御装置Ｓ２が制御することにより行われる。
また、床暖房パネル２で同時に床暖房を行う場合、床暖房リモコン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６が開閉制御され、床暖房パネル１及び２に同時に温水が供給され、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。
〈浴室暖房運転〉
ファンコイル３１による浴室暖房を行う場合、浴室暖房リモコン３３の運転スイッチ(図示せず)をオンにする。すると、ファンコイル３１入口部の熱動弁３４が開き、制御装置Ｓ２が第１循環ポンプ７を運転させる。従って、第１温水循環路Ｃ１では、膨張タンク８→第１循環ポンプ７→第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→熱動弁３４→ファンコイル３１→膨張タンク８の順に温水が流れる。バイパス管１０は、前記熱動弁３４が開くのに時間がかかり、また熱動弁３４が故障している場合でも対応できるように、温水の一部をバイパス弁１１を介してバイパスさせるものであり、微少量の温水が流れる。
なお、このとき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２５及び第２膨張弁２７は閉じている。
前記ファンコイル３１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、浴室暖房リモコン３３の命令に基づく浴室暖房制御はファンコイル３１に搭載された室温サーミスタ（図示せず）により室温が検知されて、ファン回転数を制御し、熱動弁３４を開閉制御することにより行われる。
〈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３１による浴室暖房を同時に行う場合、それぞれのリモコン３、４、３３の運転スイッチをオンにする。すると、ファンコイル３１入口部の熱動弁３４が開き、制御装置Ｓ２は熱動弁５、６を開くように制御し、第１循環ポンプ７を運転させ、第１温水循環路Ｃ１では、膨張タンク８→第１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、６→床暖房パネル１、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→第１循環ポンプ７→第１水冷媒熱交換器９の水流路９Ｂ→熱動弁３４→ファンコイル３１→膨張タンク８の順に温水が流れる。
バイパス管１０は、前記熱動弁５、６、３４が開くのに時間がかかり、また、熱動弁５、６、３４が故障している場合でも対応できるように、温水の一部をバイパス弁１１を介してバイパスさせるものであり、微少量の温水が流れる。
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２５及び第２膨張弁２７は閉じている。
次に、第１の実施形態が、オーバーフロー管６２内を流れる温水の温度を検出する温度検出センサ６４を設けて、この温度検出センサ６４が例えば５０℃以上を検出すると、制御装置Ｓ２は過圧力逃がし弁６３が開いており、オーバーフロー動作が行われていると判断する例であったが、第２の実施形態は前記温度検出センサ６４に代えて貯湯タンク４０への給水回路に圧力センサ７０を設け、この圧力センサ７０と制御装置Ｓ２とでオーバーフロー動作が行われていると判断する例であり、以下詳述する。
前記貯湯タンク４０下部に給水管５３を介して給水が行われるが、この給水管５３の貯湯タンク４０近傍に図１に点線で示すように圧力センサ７０を設ける。そして、前述したように、貯湯運転において、水が温度上昇して温水になる過程で水の体積が膨張するが、この膨張により過圧力逃がし弁６３は設定された１９０ｋＰａ（約１．９ｋｇｆ／ｃｍ２）で開きオーバーフロー管６２を介して貯湯タンク４０内の温水を装置外（タンクユニットＢ外）へ排出する。このとき、前記圧力センサ７０が所定値以上の圧力を検出することとなるので、その検出出力を受けた制御装置Ｓ２はオーバーフロー動作が行われていると判断する。
そして、制御装置Ｓ２は前記補給用開閉弁５９を例えばタイマ−ＴＭ１が１０秒間を計時するまで開くように制御し、貯湯タンク４０内の低温水を少量分、前記膨張タンク８に排出する。これにより貯湯タンク４０の内圧を低下させることができ、貯湯タンク４０上部よりの高温水の排水を停止させることができる。
次に、前記温度検出センサ６４や圧力センサ７０を設けない第３の実施形態について説明する。先ず、前述したように、料金の安い深夜時間帯では所定の時刻に貯湯量から沸き上げ量、そして全量沸き上げに必要な時間を算出し、沸き上げ終了時刻より前記必要な時間を考慮して逆算した時刻から貯湯運転が開始される。また、それ以外の時間帯では貯湯タンク４０内の残湯量が１００リットルを割ったら、即ち検出センサＴ５が湯温５５℃未満を検出した場合には、貯湯運転が開始される。この貯湯運転が開始されてから例えば１０分間経過毎に前記補給用開閉弁５９を例えば１０秒間開くように制御装置Ｓ２が制御し、貯湯タンク４０内の低温水を排出するものである。
これらの時間計時はタイマー（図示せず）で行い、定期的に貯湯タンク４０の内圧を低下させることができ、貯湯タンク４０上部から高温の温水の排出をコストアップすることなく極力防止できる。
従来は、高温の温水を排出することにより、貯湯タンク内の水の体積膨張に対して対処してきたが、高温の温水を排出していたので無駄であったが、以上のように本発明によれば、極力高温水を排出するのを少なくすることができるので、装置全体の貯湯効率を向上させることができる。しかも、膨張タンク８内の水位が所定以下となった際に開いて補給するために既に設置されている補給用開閉弁５９を用いて、前記貯湯タンク４０内の低温水を貯湯タンク４０から前記膨張タンク８内に排出するように開く構成であるから、コストを上昇させることなく行なえる。
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。 制御ブロック図である。
符号の説明
８ 膨張タンク
２１ 圧縮機
９ 第１水冷媒熱交換器
２２ 第１開閉弁
２３ 内部熱交換器
２４ 第１膨張弁
２５ 第２開閉弁
２６ 第２水冷媒熱交換器
２７ 第２膨張弁
２８ 空気熱交換器
２９ アキュムレータ
５９ 補給用開閉弁
６２ オーバーフロー管
６３ 過圧力逃がし弁
６４ 温度検出センサ
７０ 圧力センサ
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
Ｓ２ 制御装置
ＴＭ１ タイマー

Claims (9)

  1. ヒートポンプユニットにより貯湯用及び暖房用の温水を作るものであって、一定圧以上の圧力が貯湯タンクに加わると過圧力逃がし弁が開くことによりオーバーフロー管を介してこの貯湯タンク内の高温水を外部へ排出するようにしたヒートポンプ式給湯暖房装置において、前記オーバーフロー管内を流れる温水の温度を検出する温度検出センサと、この温度検出センサが所定温度以上を検出すると前記貯湯タンク内の高温水より低い温度の温水を貯湯タンク外に排出する開閉弁と、この開閉弁が開いたときから計時するタイマーと、このタイマーが所定時間を計時すると前記開閉弁を閉じ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。
  2. ヒートポンプユニットにより貯湯用及び暖房用の温水を作るものであって、一定圧以上の圧力が貯湯タンクに加わると過圧力逃がし弁が開くことによりオーバーフロー管を介してこの貯湯タンク内の高温水を外部へ排出するようにしたヒートポンプ式給湯暖房装置において、前記オーバーフロー管内を流れる温水の温度を検出する温度検出センサと、膨張タンク内の水位が所定以下となった際に開いて補給するための弁であって前記温度検出センサが所定温度以上を検出すると前記貯湯タンク内の高温水より低い温度の温水を貯湯タンクから前記膨張タンク内に排出すべく開く補給用開閉弁と、この補給用開閉弁が開いたときから計時するタイマーと、このタイマーが所定時間を計時すると前記開閉弁を閉じ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。
  3. 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を備えたヒートポンプユニットと、膨張タンク、前記第１水冷媒熱交換器と床暖房パネル及び浴室暖房装置との間で第１循環ポンプの運転により温水を循環させる第１温水循環路及び前記第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温水循環路とを有するタンクユニットとを備えたヒートポンプ式給湯暖房装置において、一定圧以上の圧力が前記貯湯タンクに加わると過圧力逃がし弁が開くことにより貯湯タンク内の高温水を外部へ排出するオーバーフロー管と、このオーバーフロー管内を流れる温水の温度を検出する温度検出センサと、前記膨張タンク内の水位が所定以下となった際に開いて補給するための弁であって前記温度検出センサが所定温度以上を検出すると前記貯湯タンク内の高温水より低い温度の温水を貯湯タンクから前記膨張タンク内に排出すべく開く補給用開閉弁と、この補給用開閉弁が開いたときから計時するタイマーと、このタイマーが所定時間を計時すると前記開閉弁を閉じ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。
  4. ヒートポンプユニットにより貯湯用及び暖房用の温水を作るものであって、一定圧以上の圧力が貯湯タンクに加わると過圧力逃がし弁が開くことによりオーバーフロー管を介してこの貯湯タンク内の高温水を外部へ排出するようにしたヒートポンプ式給湯暖房装置において、前記貯湯タンクへの給水回路に設けられた圧力センサと、この圧力センサが所定圧力以上を検出すると前記貯湯タンク内の高温水より低い温度の温水を貯湯タンク外に排出する開閉弁と、この開閉弁が開いたときから計時するタイマーと、このタイマーが所定時間を計時すると前記開閉弁を閉じ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。
  5. ヒートポンプユニットにより貯湯用及び暖房用の温水を作るものであって、一定圧以上の圧力が貯湯タンクに加わると過圧力逃がし弁が開くことによりオーバーフロー管を介してこの貯湯タンク内の高温水を外部へ排出するようにしたヒートポンプ式給湯暖房装置において、前記貯湯タンクへの給水回路に設けられた圧力センサと、膨張タンク内の水位が所定以下となった際に開いて補給するための弁であって前記圧力センサが所定圧力以上を検出すると前記貯湯タンク内の高温水より低い温度の温水を貯湯タンクから前記膨張タンク内に排出すべく開く補給用開閉弁と、この補給用開閉弁が開いたときから計時するタイマーと、このタイマーが所定時間を計時すると前記開閉弁を閉じ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。
  6. 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を備えたヒートポンプユニットと、膨張タンク、前記第１水冷媒熱交換器と床暖房パネル及び浴室暖房装置との間で第１循環ポンプの運転により温水を循環させる第１温水循環路及び前記第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温水循環路とを有するタンクユニットとを備えたヒートポンプ式給湯暖房装置において、一定圧以上の圧力が前記貯湯タンクに加わると過圧力逃がし弁が開くことにより貯湯タンク内の高温水を外部へ排出するオーバーフロー管と、前記貯湯タンクへの給水回路に設けられた圧力センサと、前記膨張タンク内の水位が所定以下となった際に開いて補給するための弁であって前記圧力センサが所定圧力以上を検出すると前記貯湯タンク内の高温水より低い温度の温水を貯湯タンクから前記膨張タンク内に排出すべく開く補給用開閉弁と、この補給用開閉弁が開いたときから計時するタイマーと、このタイマーが所定時間を計時すると前記開閉弁を閉じ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。
  7. ヒートポンプユニットにより貯湯用及び暖房用の温水を作るものであって、一定圧以上の圧力が貯湯タンクに加わると過圧力逃がし弁が開くことによりオーバーフロー管を介してこの貯湯タンク内の高温水を外部へ排出するようにしたヒートポンプ式給湯暖房装置において、前記貯湯タンク内の高温水より低い温度の温水を貯湯タンク外に排出可能な開閉弁と、貯湯運転が開始されてから所定時間毎に所定時間だけ前記開閉弁を開く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。
  8. ヒートポンプユニットにより貯湯用及び暖房用の温水を作るものであって、一定圧以上の圧力が貯湯タンクに加わると過圧力逃がし弁が開くことによりオーバーフロー管を介してこの貯湯タンク内の高温水を外部へ排出するようにしたヒートポンプ式給湯暖房装置において、膨張タンク内の水位が所定以下となった際に開いて補給するための弁であって前記貯湯タンク内の高温水より低い温度の温水を前記貯湯タンクから前記膨張タンク内に排出すべく開く補給用開閉弁と、貯湯運転が開始されてから所定時間毎に所定時間だけ前記補給用開閉弁を開く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。
  9. 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を備えたヒートポンプユニットと、膨張タンク、前記第１水冷媒熱交換器と床暖房パネル及び浴室暖房装置との間で第１循環ポンプの運転により温水を循環させる第１温水循環路及び前記第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温水循環路とを有するタンクユニットとを備えたヒートポンプ式給湯暖房装置において、膨張タンク内の水位が所定以下となった際に開いて補給するための弁であって前記貯湯タンク内の高温水より低い温度の温水を前記貯湯タンクから前記膨張タンク内に排出すべく開く補給用開閉弁と、貯湯運転が開始されてから所定時間毎に所定時間だけ前記補給用開閉弁を開く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。
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