JP4055692B2 - ヒートポンプ式給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、水加熱熱交換器で加熱したお湯をそのまま給湯端末より出湯する、瞬間湯沸かし型のヒートポンプ給湯装置に関するものである。

従来から、ヒートポンプサイクルを利用した給湯装置が提案されており、例えば、貯湯タンクを備え、この貯湯タンクにあらかじめ溜めたお湯を利用する貯湯型の給湯装置が提案されている。しかし、このような貯湯型の給湯装置では、貯湯タンクが小さいと湯切れを生じる場合があり、湯切れを生じないためには大きな貯湯タンクが必要となってしまう。

そこで、貯湯タンクを利用することなく、熱交換器で加熱したお湯をそのまま出湯する、瞬間湯沸かし型の給湯装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開平２−２２３７６７号公報（図１参照）

しかしながら上記従来のヒートポンプ式給湯装置は、圧縮機起動後のヒートポンプの加熱能力の立ち上がりが遅く、蛇口等の給湯端末から出水してから、出水の温度が設定温度にて達するまでに長時間を要する。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、給湯端末から出水後の湯温立ち上がりを早くし、設定温度にて出湯できるまでの時間を短縮化することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ式給湯装置は、低圧シェル式の圧縮機、水加熱熱交換器、膨張弁、蒸発器を冷媒配管で接続した複数のヒートポンプサイクルと、蛇口等の給湯端末からの出水を検出する出水検出手段と、前記出水検出手段の信号を受けて前記圧縮機を制御する制御手段とを備え、前記出水検出手段が検出する出水流量に応じて、前記複数のヒートポンプサイクルの運転台数を切り換える構成としたことを特徴とするものである。

これによって、圧縮機にて重量割合が大きいシェルは低圧で温度が上がらないので、圧縮機起動後、圧縮機からの吐出冷媒温度の立ち上がりが早くなり、ヒートポンプサイクルの加熱能力の立ち上がりを早くできる。また、出水流量に応じて複数のヒートポンプサイクルの運転台数を切り換えることで、幅広い能力において大ＣＯＰにて運転することが可能となる。

本発明のヒートポンプ式給湯装置は、給湯端末から出水してから短時間で設定温度にて出湯できる。

第１の発明は、低圧シェル式の圧縮機、水加熱熱交換器、膨張弁、蒸発器を冷媒配管で接続した複数のヒートポンプサイクルと、前記水加熱熱交換器からの出水を検出する出水検出手段と、前記出水検出手段の信号を受けて前記圧縮機を制御する制御手段とを備え、前記出水検出手段が検出する出水流量に応じて、前記複数のヒートポンプサイクルの運転
台数を切り換える構成としたことを特徴とするものである。そして、圧縮機にて重量割合が大きいシェルは低圧で温度が上がらないので、圧縮機の起動後、圧縮機からの吐出冷媒温度の立ち上がりが早くなり、ヒートポンプサイクルの加熱能力の立ち上がりを早くでき、設定温度にて出湯できるまでの時間を短縮化することができる。また、出水流量に応じて複数のヒートポンプサイクルの運転台数を切り換えることで、幅広い能力において大ＣＯＰにて運転することが可能となる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、出水検出手段の信号により出水を検出すると、圧縮機を起動させる。

そして、給湯端末から出水を検出して圧縮機を起動するので、水加熱熱交換器にて加熱した湯を給湯端末より直接出湯することができる。

第３の発明は、特に、第１〜２のいずれか一つの発明において、出水検出手段の検出流量が大きいほど、圧縮機の回転数を大きくするように制御する。
そして、幅広い出水流量において、設定温度の湯を出湯できる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明において、水加熱熱交換器からの温水と貯湯タンクからの温水とを混合する第一混合手段を設けている。

そして、ヒートポンプ運転起動時の加熱能力の不足を補うことができ、給湯端末から出水後の湯温立ち上がりを早くし、設定温度にて出湯できるまでの時間をより短縮化することができる。また定常時においても加熱能力が不足しているときはその不足を補うことができる。

第５の発明は、特に、第４の発明において、第一混合手段からの温水と水道管からの冷水とを混合する第二混合手段を設けている。

そして、第一混合手段から出湯する湯温が設定温度より高い場合には、水を混ぜて設定温度にすることができる。

第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか一つの発明において、ヒートポンプサイクルと貯湯タンクとを同一の筐体に収納している。

そして、装置をコンパクト化できるので、設置の自由度を広げることができる。

第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか一つの発明において、ヒートポンプサイクルに用いる冷媒を二酸化炭素とし、高圧側では臨界圧を越える状態で運転している。

そして、高温の湯を生成することができ、また貯湯タンクを併用する場合には高温の湯を貯留できるため貯湯タンクを小型化できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における回路構成図である。

まず、本実施の形態によるヒートポンプ式給湯装置の冷凍回路について説明する。図１において、本実施の形態によるヒートポンプ式給湯装置は、第１のヒートポンプサイクル
１０と、第２のヒートポンプサイクル２０とを備えている。第１のヒートポンプサイクル１０及び第２のヒートポンプサイクル２０は、二酸化炭素を冷媒として用い、高圧側では臨界圧を越える状態で運転することが好ましい。

第１のヒートポンプサイクル１０は、圧縮機１１、給湯用熱交換器（水加熱熱交換器）１２、膨張弁１３、及び蒸発器１４を順に配管で接続して構成されている。また、第１のヒートポンプサイクル１０は、給湯用熱交換器１２をバイパスするバイパス回路１５を備え、このバイパス回路１５には制御弁１５Ａを設けている。また、第１のヒートポンプサイクル１０には、圧縮機１１の温度を検出する温度センサ１０Ａ、圧縮機１１からの吐出冷媒温度を検出する温度センサ１０Ｂ、圧縮機１１からの吐出冷媒圧力を検出する圧力センサ１０Ｃ、蒸発器１４の出口側の低圧冷媒温度を検出する温度センサ１０Ｄ、蒸発器１４の吸入空気を検出する温度センサ１０Ｅを備えている。ここで、温度センサ１０Ａはコールドスタートの検出を、圧力センサ１０Ｃは圧縮機１１又はヒートポンプサイクル１０の異常検出を行う。さらにヒートポンプサイクル１０に対応する蒸発器１４に送風するためのファン１７と風路１８を設けている。

一方、第２のヒートポンプサイクル２０は、圧縮機２１、給湯用熱交換器（水加熱熱交換器）２２、風呂用熱交換器（水加熱熱交換器）２６、膨張弁２３、及び蒸発器２４を順に配管で接続して構成されている。また、第２のヒートポンプサイクル２０は、給湯用熱交換器２２をバイパスするバイパス回路２５を備え、このバイパス回路２５には制御弁２５Ａを設けている。また、第２のヒートポンプサイクル２０には、圧縮機２１の温度を検出する温度センサ２０Ａ、圧縮機２１からの吐出冷媒温度を検出する温度センサ２０Ｂ、圧縮機２１からの吐出冷媒圧力を検出する圧力センサ２０Ｃ、蒸発器２４の出口側の低圧冷媒温度を検出する温度センサ２０Ｄ、風呂用熱交換器２６の入口冷媒温度を検出する温度センサ２０Ｆを備えている。蒸発器２４の吸入空気の検出は、温度センサ１０Ｅで兼用している。ここで、温度センサ２０Ａはコールドスタートの検出を、圧力センサ２０Ｃは圧縮機２１又はヒートポンプサイクル２０の異常検出を行う。さらにヒートポンプサイクル２０に対応する蒸発器２４に送風するためのファン２７と風路２８を設けている。なお風路１８と風路２８は互いに独立している。蒸発器１４、２４はいわゆるフィンチューブ式の熱交換器としており、一体化したフィンチューブ式熱交換器の上方を蒸発器１４として、下方を蒸発器２４として使用している。

ここで圧縮機１１、１２は、圧縮機の密閉シェルの大半が低圧冷媒で満たされる、いわゆる低圧シェル式としている。能力、騒音、効率を考慮すると、いわゆるスクロール圧縮式もしくはロータリー圧縮式とすることが望ましい。

次に、本実施の形態によるヒートポンプ式給湯装置の出湯回路について説明する。

給湯用熱交換器１２の水用配管１２Ａと給湯用熱交換器２２の水用配管２２Ａとは、並列に接続されている。水用配管１２Ａ及び水用配管２２Ａの流入側は、流量調整弁３１、減圧弁３２、及び逆止弁３３を介して水道管等の水供給配管３４に接続されている。また、水用配管２２Ａの流入側には、水用配管２２Ａへの入水を阻止する制御弁３５を設けている。一方、水用配管１２Ａ及び水用配管２２Ａの流出側は、逆止弁３６、第一混合手段３７、及び第二混合手段３８を介してキッチン、又は洗面所等の給湯用の蛇口３９（給湯端末）に接続されている。この出湯回路には、蛇口３９や浴槽６０等の給湯端末からの出水を検出すると共にその流量を検出する流量センサ３０Ａ（出水検出手段）、入水温度を検出する温度センサ３０Ｂ、水用配管１２Ａの出口温度を検出する温度センサ３０Ｃ、水用配管２２Ａの出口温度を検出する温度センサ３０Ｄ、水用配管１２Ａと水用配管２２Ａとの混合湯温を検出する温度センサ３０Ｅ、第一混合手段３７の出口温度を検出する温度センサ３０Ｆ、及び第二混合手段３８の出口温度を検出する温度センサ３０Ｇ、給湯熱交
換器１２および給湯熱交換器２２への流入流量を検出する流量センサ３０Ｈを備えている。

次に、本実施の形態によるヒートポンプ式給湯装置の貯湯回路について説明する。

貯湯タンク４０の底部配管４２は、流量調整弁３１、減圧弁３２、及び逆止弁４１を介して水道管等の水供給配管３４に接続されている。この底部配管４２は、循環ポンプ４３を介して水用配管１２Ａの流入側及び水用配管２２Ａの流入側と接続されている。また、貯湯タンク４０の上部循環用配管４４は、制御弁４５を介して水用配管１２Ａの流出側及び水用配管２２Ａの流出側と接続されている。なお、本実施の形態による貯湯タンク４０は、積層式の給湯タンクであり、タンク内での撹拌が防止され、上部に高温水が底部に低温水が蓄積されるように構成されている。

一方、貯湯タンク４０の上部出湯用配管５１は、第一混合手段３７に接続されている。また、貯湯タンク４０の底部配管４２から分岐させた出水用配管５２は、逆止弁５３を介して第二混合手段３８に接続されている。なお、貯湯タンク４０には、出湯温度を検出する温度センサ４０Ａの他に、貯湯タンク４０内の湯量を検出するための複数の温度センサ４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄが設けられている。また、水用配管１２Ａ及び水用配管２２Ａの分岐前の流入側配管には、貯湯タンク４０の底部配管４２から導出される湯温を検出する温度センサ４０Ｅが設けられている。

次に、本実施の形態によるヒートポンプ式給湯装置の浴槽加熱回路について説明する。

風呂用熱交換器２６の水用配管２６Ａは、循環ポンプ６１を備えた浴槽用循環配管６２と接続されている。この浴槽用循環配管６２は、水用配管２６Ａをバイパスするバイパス配管６３と、水用配管２６Ａとバイパス配管６３とを切り換える三方弁６４とを備えている。また浴槽用循環配管６２には、浴槽水の循環量を検出する流量センサ６０Ａ、水用配管２６Ａの出口温度を検出する温度センサ６０Ｂ、浴槽水の循環温度を検出する温度センサ６０Ｃ、浴槽内の水位を検出する水位センサ６０Ｄを備えている。

なお、浴槽６０への注湯は、第二混合手段３８の下流側配管から分岐させた注湯用配管７１を用いて行うことができる。この注湯用配管７１は、浴槽用循環配管６２に接続するか、又は直接浴槽６０に導く。注湯用配管７１には、注湯弁７２及び流量を検出する流量センサ７０Ａが設けられている。

リモコン８１は、蛇口３９からの出湯温度の指示や、浴槽６０の沸き上げ温度及び沸き上げ開始などを指示し、このリモコン８１からの指示に基づいて第１のヒートポンプサイクル１０と第２のヒートポンプサイクル２０とを制御手段８２にて制御する。なお各種のセンサの検出値はこの制御手段８２に入力される。

次に、本実施の形態によるヒートポンプ式給湯装置の排水経路について説明する。

貯湯タンク４０にて発生する膨張水を排水するための圧力逃がし弁９１を設けている。また装置の移設、メンテナンス等の時に貯湯タンク４０から排水するためタンク排水口９２Ａにタンク排水弁９２を設けている。さらに蒸発器１４、２４から発生するドレン水を受けるドレン水受け９３を設けている。そして圧力逃がし排水通路９４、タンク排水通路９５、ドレン水排水通路９６は共通排水口９７に連通させている。なお、上記説明したヒートポンプ式給湯装置は筐体１００に収納される。

以下、本実施の形態によるヒートポンプ式給湯装置の動作について説明する。まず、本
実施の形態によるヒートポンプ式給湯装置の通常の給湯運転モードについて説明する。

蛇口３９が開放され、出水を流量センサ３０Ａにて検知し、第１のヒートポンプサイクル１０及び第２のヒートポンプサイクル２０が運転を開始する。

第１のヒートポンプサイクル１０では、圧縮機１１で圧縮された冷媒は、給湯用熱交換器１２で放熱し、膨張弁１３で減圧された後、蒸発器１４にて吸熱し、ガス状態で圧縮機１１に吸入される。このとき、制御弁１６は閉状態で、バイパス回路１５には冷媒は流れない。

第２のヒートポンプサイクル２０では、圧縮機２１で圧縮された冷媒は、給湯用熱交換器２２で放熱し、膨張弁２３で減圧された後、蒸発器２４にて吸熱し、ガス状態で圧縮機２１に吸入される。このとき、制御弁２５Ａは閉状態と、バイパス回路２５には冷媒は流れない。

ここで圧縮機１１、２１をいわゆる低圧シェル式とすることにより、圧縮機の重量割合が大きいシェルは低圧で温度が上がらないので、圧縮機１１、２１の起動後、圧縮機１１、２１からの吐出冷媒温度の立ち上がりが早くなり、ヒートポンプサイクル１０、２０の加熱能力の立ち上がりを早くでき、設定温度にて出湯できるまでの時間を短縮化することができる。

水供給配管３４から供給される水は、流量調整弁３１、減圧弁３２、及び逆止弁３３を順に通り、分岐して、給湯用熱交換器１２の水用配管１２Ａと給湯用熱交換器２２の水用配管２２Ａとにそれぞれ導かれる。水用配管１２Ａと水用配管２２Ａでそれぞれ加熱された温水は、再び合流した後に、逆止弁３６、第一混合手段３７、及び第二混合手段３８を順に通り蛇口３９に導かれる。

圧縮機１１での能力制御及び膨張弁１３での開度制御は、温度センサ３０Ｃでの検出温度がリモコン８１で設定された湯温に近づくように、温度センサ１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｅ、流量センサ３０Ａ、３０Ｈからの検出値によって制御される。

また、圧縮機２１での能力制御及び膨張弁２３での開度制御は、温度センサ３０Ｄでの検出温度がリモコン８１で設定された湯温に近づくように、温度センサ２０Ｂ、２０Ｄ、１０Ｅ、流量センサ３０Ａ、３０Ｈからの検出値によって制御される。

なお、ヒートポンプサイクル１０、２０での能力制御を行っても、給湯用熱交換器１２、２２からの水温が設定温度よりも高い場合には、出水用配管５２から第二混合手段３８に冷水を導入し、第二混合手段３８での出口温度が設定温度となるように制御する。

また、ヒートポンプサイクル１０、２０での能力制御を行っても、給湯用熱交換器１２、２２からの水温が設定温度よりも低い場合には、貯湯タンク４０から第一混合手段３７に温水を導入し、第一混合手段３７での出口温度が設定温度となるように制御する。さらに第一混合手段３７での出口温度が設定温度よりも低い場合は、通常全開状態の流量調整弁３１の開度を小さくし、蛇口３９からの出湯流量を少なくして第一混合手段３７での出口温度が設定温度となるように制御する。

次に、本実施の形態によるヒートポンプ式給湯装置の給湯運転モードの立ち上げ制御について説明する。

圧縮機１１、２１の起動から所定の時間は、給湯用熱交換器１２、２２で十分な放熱量
を得られない。従って、蛇口３９の開放を流量センサ３０Ａにて検知し、第１のヒートポンプサイクル１０及び第２のヒートポンプサイクル２０が運転を開始すると同時に、上部出湯用配管５１から貯湯タンク４０内の高温水を第一混合手段３７に導く。このとき、温度センサ３０Ｅと温度センサ４０Ａとの温度を検出し、温度センサ３０Ｆでの検出温度が設定温度となるように第一混合手段３７での混合割合を制御する。運転開始時には、給湯用熱交換器１２、２２からの水温は低いため、給湯タンク４０からの温水を多く流し、その後給湯用熱交換器１２、２２からの水温が高まるにしたがって給湯タンク４０からの温水を減少させる。そして給湯用熱交換器１２、２２からの水温が十分に高まった時点で給湯タンク４０からの出湯を停止する。

次に、本実施の形態によるヒートポンプ式給湯装置の給湯負荷が小さい場合の給湯運転モードについて説明する。

給湯負荷が小さい場合の給湯運転モードでは、風呂用熱交換器２６を備えた第２のヒートポンプサイクル２０の運転を行わない。その他の動作は通常の給湯運転モードと同様であり、給湯運転モードの立ち上げ制御も行う。なお、この場合には制御弁３５を閉とし、水用配管２２Ａへの入水を阻止することが好ましい。

なお、本実施の形態では２つのヒートポンプサイクルの場合を示しているが、３つ以上のヒートポンプサイクルを備えている場合には、給湯負荷が小さい場合の給湯運転モードと同様に、風呂用熱交換器２６を備えた第２のヒートポンプサイクル２０を、風呂加熱運転のために待機させることが好ましい。

次に、本実施の形態によるヒートポンプ式給湯装置の貯湯運転モードについて説明する。

貯湯運転モードでは、第１のヒートポンプサイクル１０及び第２のヒートポンプサイクル２０を運転する。なお、複数のヒートポンプサイクルの全てを運転しない場合には、風呂用熱交換器２６を備えた第２のヒートポンプサイクル２０は、運転を行わず、風呂加熱運転のために待機させることが好ましい。

貯湯運転モードでは、制御弁４５を開として循環ポンプ４３を運転する。循環ポンプ４３の運転により、貯湯タンク４０の底部配管４２から冷水を導出し、分岐して、給湯用熱交換器１２の水用配管１２Ａと給湯用熱交換器２２の水用配管２２Ａとにそれぞれ導かれる。給湯用熱交換器１２及び給湯用熱交換器２２で加熱された温水は、上部循環用配管４４から貯湯タンク４０の上部に戻される。圧縮機１１、２１での能力制御は、温度センサ４０Ｅによる給湯用熱交換器１２、２２の入口温度と、温度センサ３０Ｅによる給湯用熱交換器１２、２２の出口温度と、流量センサ３０Ｈによる循環流量、温度センサ１０Ｂ、１０Ｄ、１０Ｅ、２０Ｂ、２０Ｄによって制御される。貯湯タンク４０内の貯湯量は、温度センサ４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄによって検出し、貯湯タンク４０内の貯湯量が所定以下であることを検出すると貯湯運転を開始し、貯湯タンク４０内の貯湯量が所定以上であることを検出すると貯湯運転を停止する。

次に、本実施の形態によるヒートポンプ式給湯装置の浴槽加熱運転モードについて説明する。

浴槽加熱運転モードでは、風呂用熱交換器２６を備えた第２のヒートポンプサイクル２０の運転を行う。

浴槽加熱運転モードでは、制御弁２５Ａを開放する。また、水用配管２２Ａへの入水を
阻止する制御弁３５を閉とすることが好ましい。

圧縮機２１で圧縮された冷媒は、バイパス回路２５を流れ、風呂用熱交換器２６で放熱し、膨張弁２３で減圧された後、蒸発器２４にて吸熱し、ガス状態で圧縮機２１に吸入される。

一方、循環ポンプ６１を運転し、浴槽６０内の浴槽水を浴槽用循環配管６２を介して水用配管２６Ａに導き、水用配管２６Ａで加熱された浴槽水を浴槽６０内に戻す。

圧縮機２１での能力制御及び膨張弁２３での開度制御は、温度センサ６０Ｃでの検出温度がリモコン８１で設定された湯温に近づくように、温度センサ２０Ｆ、６０Ｂ、６０Ｃ、２０Ｂ、２０Ｄ、２０Ｆ、１０Ｅからの検出値によって制御される。また、循環ポンプ６１での循環量は、流量センサ６０Ａによって制御される。浴槽６０内の温度を検出するためには、三方弁６４の切り換えによって風呂用熱交換器２６をバイパスさせ、循環ポンプ６１、バイパス配管６３、及び浴槽６０で浴槽水を循環させ、温度センサ６０Ｃにて検出を行う。

一方、浴槽６０に温水を補充する場合あるいは浴槽６０が空の状態から湯張りする場合には、注湯弁７２を開放して給湯運転モードと同様に制御し、注湯用配管７１から浴槽用循環配管６２を介して浴槽６０に給湯する。

次に、本実施の形態によるヒートポンプ式給湯装置の除霜運転モードについて説明する。

第１のヒートポンプサイクル１０での除霜運転は、制御弁１６を開、膨張弁１３を開放し、ファン１７の動作を停止して行う。

圧縮機１１で圧縮された冷媒は、バイパス回路１５を流れ、蒸発器１４にて放熱し、ガス状態で圧縮機２１に吸入される。このように蒸発器１４にて所定時間冷媒を放熱させることで、蒸発器１４の除霜を行うことができる。なお、着霜の検出は、温度センサ１０Ｄおよび温度センサ１０Ｅによって行う。

第２のヒートポンプサイクル２０での除霜運転は、制御弁２５Ａを開、膨張弁２３を開放し、ファン２７の動作を停止して行う。

圧縮機２１で圧縮された冷媒は、バイパス回路２５を流れ、蒸発器２４にて放熱し、ガス状態で圧縮機２１に吸入される。このように蒸発器２４にて所定時間冷媒を放熱させることで、蒸発器２４の除霜を行うことができる。なお、着霜の検出は、温度センサ２０Ｄおよび温度センサ１０Ｅによって行う。

以上説明したように、圧縮機１１、２１をいわゆる低圧シェル式とすることにより、圧縮機の重量割合が大きいシェルは低圧で温度が上がらないので、圧縮機１１、２１の起動後、圧縮機１１、２１からの吐出冷媒温度の立ち上がりが早くなり、ヒートポンプサイクル１０、２０の加熱能力の立ち上がりを早くでき、設定温度にて出湯できるまでの時間を短縮化することができる。

また、流量センサ３０Ａの信号により出水を検出すると、圧縮機１１、２１を起動させる。

そして、給湯端末から出水を検出して圧縮機１１、１２を起動するので、給湯用熱交換
器１２、２２にて加熱した湯を給湯端末より直接出湯することができる。

また、流量センサ３０Ａの検出流量が大きいほど、圧縮機１１、１２の回転数を大きくするように制御する。

そして、幅広い出水流量において、設定温度の湯を出湯できる。

給湯用熱交換器１２、２２からの温水と貯湯タンク４０からの温水とを混合する第一混合手段３７を設けている。

そして、ヒートポンプ運転起動時の加熱能力の不足を補うことができ、給湯端末から出水後の湯温立ち上がりを早くし、設定温度にて出湯できるまでの時間をより短縮化することができる。また定常時においても加熱能力が不足しているときはその不足を補うことができる。

また、第一混合手段３７からの温水と水道管からの冷水とを混合する第二混合手段３８を設けている。

そして、第一混合手段３７から出湯する湯温が設定温度より高い場合には、水を混ぜて設定温度にすることができる。

また、ヒートポンプサイクルを複数備えている。

そして、出水流量に応じてヒートポンプサイクルの運転台数を切り換え、幅広い能力において大ＣＯＰにて運転することが可能となる。

また、ヒートポンプサイクル１０、２０と貯湯タンク４０とを同一の筐体１００に収納している。

そして、装置をコンパクト化できるので、設置の自由度を広げることができる。

また、ヒートポンプサイクル１０、２０に用いる冷媒を二酸化炭素とし、高圧側では臨界圧を越える状態で運転している。

そして、高温の湯を生成することができ、また貯湯タンク４０を併用する場合には高温の湯を貯留できるため貯湯タンクを小型化できる。

なお、上記実施の形態では冷媒として二酸化炭素を用いた場合で説明したが、冷媒として４１０Ａ冷媒やＨＣ冷媒などのその他の冷媒を用いてもよい。

また、上記実施の形態では、第１のヒートポンプサイクル１０と第２のヒートポンプサイクル２０とを備えたヒートポンプ式給湯装置を用いて説明したが、３つ以上のヒートポンプサイクルを用いてもよい。

また、上記実施の形態では給湯用熱交換器１２からの温水と給湯用熱交換器２２からの温水を合流させて蛇口３９などから出湯させたが、それぞれの給湯熱交換器からの温水を別々に出湯するように構成することもできる。この時ヒートポンプサイクルを異なる条件で運転させると２温度出湯が可能となる。

また、上記実施の形態において、風呂用熱交換器２６を備えた第２のヒートポンプサイ
クル２０に、給湯用熱交換器２２への冷媒流入を阻止する制御弁を設けることが更に好ましい。

また、上記実施の形態では、給湯用熱交換器１２及び給湯用熱交換器２２で加熱された温水を、上部循環用配管４４から貯湯タンク４０の上部に戻す構成としたが、上部循環用配管４４及び制御弁４５を設けることなく、第一混合手段３７を用いて給湯用熱交換器１２及び給湯用熱交換器２２の出口側配管と上部出湯用配管５１とを連通させることで、給湯用熱交換器１２及び給湯用熱交換器２２で加熱された温水を貯湯タンク４０の上部に戻す構成としてもよい。

また、上記実施の形態では、風呂用熱交換器２６を備えた第２のヒートポンプサイクル２０は、給湯用熱交換器２２と風呂用熱交換器２６とを選択的に利用する場合を説明したが、給湯用熱交換器２２及び風呂用熱交換器２６を同時に利用した運転を行うこともできる。

また、第１のヒートポンプサイクル１０にも第２のヒートポンプサイクル２０と同じ構成となるように風呂用熱交換器２６を設けてもよく、また風呂用熱交換器２６以外の利用側熱交換器としてもよい。

また、上記説明における風呂用熱交換器２６を、例えば床暖房や温風機器などの暖房用熱交換器として利用することもできる。

また、ヒートポンプサイクル１０、２０と貯湯タンク４０を同一の筐体１００に収納したものとして説明したが、それぞれを別の筐体に収納して別設したり、あるいは、工場出荷時は別々の筐体に収納して出荷し、設置現場にてこれら筐体を集合させて一体化させることもできる。

以上のように、本発明にかかるヒートポンプ式給湯装置は、給湯端末から出水後の湯温立ち上がりを早くし、設定温度にて出湯できるまでの時間を短縮化することができるので、温水を用いた暖房等の立ち上がり性改善のような用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１におけるヒートポンプ式給湯装置の回路構成図

符号の説明

１０ 第１のヒートポンプサイクル
１１ 圧縮機
１２ 給湯用熱交換器（水加熱熱交換器）
１３ 膨張弁
１４ 蒸発器
２０ 第２のヒートポンプサイクル
２１ 圧縮機
２２ 給湯用熱交換器（水加熱熱交換器）
２３ 膨張弁
２４ 蒸発器
２６ 風呂用熱交換器（水加熱熱交換器）
３０Ａ 流量センサ（出水検出手段）
３７ 第一混合手段
３８ 第二混合手段
３９ 蛇口（給湯端末）
４０ 貯湯タンク
６０ 浴槽（給湯端末）
８２ 制御手段
１００ 筐体

Claims (7)

1. 低圧シェル式の圧縮機、水加熱熱交換器、膨張弁、蒸発器を冷媒配管で接続した複数のヒートポンプサイクルと、蛇口等の給湯端末からの出水を検出する出水検出手段と、前記出水検出手段の信号を受けて前記圧縮機を制御する制御手段とを備え、前記出水検出手段が検出する出水流量に応じて、前記複数のヒートポンプサイクルの運転台数を切り換える構成としたことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
2. 制御手段は、出水検出手段の信号により出水を検出すると、圧縮機を起動させる請求項１記載のヒートポンプ式給湯装置。
3. 制御手段は、出水検出手段の検出流量が大きいほど、圧縮機の回転数を大きくするように制御する請求項１または２記載のヒートポンプ式給湯装置。
4. 水加熱熱交換器で加熱した水を貯留する貯湯タンクと、水加熱熱交換器からの温水と貯湯タンクからの温水とを混合する第一混合手段を設けた請求項１〜３のいずれか１項記載のヒートポンプ式給湯装置。
5. 第一混合手段からの温水と水道管からの冷水とを混合する第二混合手段を設けた請求項４記載のヒートポンプ式給湯装置。
6. ヒートポンプサイクルと貯湯タンクとを同一の筐体に収納した請求項１〜５のいずれか１項記載のヒートポンプ式給湯装置。
7. ヒートポンプサイクルに用いる冷媒を二酸化炭素とし、高圧側では臨界圧を越える状態で運転する請求項１〜６のいずれか１項記載のヒートポンプ式給湯装置。

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