JPH0539957A

JPH0539957A - 給湯冷暖房装置

Info

Publication number: JPH0539957A
Application number: JP28426491A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Rikihisa; 勝利力久; Yasunori Yoshida; 泰憲吉田; Toshifumi Masuda; 敏文増田; Akira Tabata; 顕田畑
Original assignee: Kyushu Electric Power Co Inc; Sun Wave Corp
Current assignee: Kyushu Electric Power Co Inc; Sun Wave Corp
Priority date: 1991-08-06
Filing date: 1991-08-06
Publication date: 1993-02-19

Abstract

(57)【要約】【目的】１台のヒートポンプ装置によって給湯・冷房
給湯・暖房給湯・冷房風呂追焚き・暖房風呂追焚き（保
温）・冷房・暖房の７つの主機能を備え、かつ、機器の
諸費用を大幅にコストダウンさせることができると共
に、機器を小型化することができるエネルギー変換効率
に優れた給湯冷暖房装置を提供する。【構成】圧縮機、蒸発器、負荷空気側凝縮器、熱源側
水熱交換器および膨張機構を冷媒用配管路で連通接続し
てなるヒートポンプサイクル加熱装置と、上記水熱交換
器が接続された蓄熱用貯湯槽と、該貯湯槽内の水を加熱
する補助加熱装置と、を備えてなる給湯冷暖房装置にお
いて、上記水熱交換器の三重管熱交換コイルを上記蓄熱
用貯湯槽に巻装して取り付けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ヒートポンプ式給湯
冷暖房装置に係り、特に、水熱交換器の出口から出湯さ
れる高温水を蓄熱用貯湯槽上部まで戻す間の放熱を最小
限に抑えることができる給湯冷暖房装置に関する。

【０００２】

【従来技術とその課題】従来より、ヒートポンプ式給湯
冷暖房装置の冷房排熱を利用して貯湯したり、給湯回路
に接続された貯湯槽内部の加熱ヒータを補助熱源とし
て、暖房と給湯の運転要求を一通り行なうように構成さ
れた給湯冷暖房装置が公知であるが、この従来のヒート
ポンプ式給湯冷暖房装置にあっては、次のような多くの
問題を有していた。

【０００３】即ち、上記従来のヒートポンプ式給湯冷暖
房装置にあっては、加熱ヒータを貯湯槽内に内蔵し、こ
の加熱ヒータで給湯を行なうと同時にヒートポンプ暖房
運転を行なう場合、給湯に適した温度まで加熱すると、
ヒートポンプ給湯運転は、過負荷状態（入水温度が高温
になる。）となり、その結果、冬期には、効率の良いヒ
ートポンプ給湯を行なうことができない、という問題を
有していた。

【０００４】このため、冬期の暖房と給湯の同時運転要
求に対しては、従来、貯湯槽内に日昼用ヒータと深夜電
力用ヒータを内蔵させ、ヒートポンプはあくまでも暖房
優先とし、給湯沸き上げに対しては補助熱源を利用して
暖房給湯を実行させているのが現状であるが、かかる手
段にあっては、エネルギー効率が低下する、という問題
を有していた。

【０００５】また、上記従来のヒートポンプ式給湯冷暖
房装置にあっては、風呂シャワー・キッチン給湯・風呂
給湯が中心となる夏期シーズンは別として、外気温度低
下に伴ない入水温度が低下することから、風呂給湯を含
めて大量の熱負荷を必要とする冬期においては、従来の
通常の電気温水器やボイラー給湯器のように８５℃付近
までの高温蓄熱が必要となる。また、設置スペースの省
スペース化とともに、従来のような３７０〜４７０ｌク
ラスの大量蓄熱方式のもので冬場の最大給湯負荷を賄う
ことはきわめて困難となってきているのが現状である。

【０００６】例えば、小型（２００〜２５０ｌ程度）の
蓄熱量で標準世帯（４〜５人家族）の一日単位の給湯負
荷に見合うトータル給湯負荷を賄うためには、冬場の暖
房給湯運転と従来の給湯冷暖房装置にはなかった暖房風
呂追焚き運転（保温）が特に要求され、更に、深夜電力
時間帯・時間帯別電灯料金時間帯における補助加熱装置
（ヒーター等）による８５℃程度の高温蓄熱が要求され
る。

【０００７】ところが、従来の上記補助ヒーターの選択
タイミングは、手動によるか外気温度検知によって制御
されていたため、貯湯槽下部の補助ヒーターを不必要に
作動させて運転効率が低下し、または、低い外気温の場
合に湯量不足を生じたりする問題を有していた。一方、
外気温度や規定時間（深夜電力時間・時間帯別時間）或
は残湯量検知による選択の場合、湯量保証は確実である
が、ヒートポンプ給湯運転が時間的に充分可能であって
も不必要に補助ヒーターが運転される。即ち、ヒートポ
ンプ運転か補助ヒーター運転かの選択のタイミングが効
率の面から制御されていない、という問題を有してい
た。

【０００８】さらに、上記従来のヒートポンプ式給湯冷
暖房装置において、夏期を中心としてヒートポンプ運転
加熱のみで全ての給湯負荷を満たすことができるとすれ
ば、多大な省エネルギーとなることは従来からも云われ
ており、これは、冷房運転による排熱を利用すれば理論
的には十分可能であるが、実際には、冷房運転のタイミ
ングと給湯負荷に見合う貯湯タイミングがうまくかみ合
わず、夏期シーズンといえども冷房運転停止中の給湯単
独運転（排熱利用をしない冷凍サイクル運転）もしくは
補助ヒータ運転が頻繁に行われることから、それほど省
エネルギーになっていない、という問題を有していた。

【０００９】さらにまた、上記従来のヒートポンプ式給
湯冷暖房装置における蓄熱方式にあっては、貯湯槽内に
直接挿入された熱交換器による均一な温度で漸次加熱す
る方式と強制循環対交流によって加熱交換器を貯湯槽内
缶体外に設置する方式のものがあり、前者は凝縮温度よ
りも高い湯温を得ることできず、後者は加熱熱交換器の
出湯温度が規定温度になる様に循環流水量を調整する必
要があった。

【００１０】即ち、上記後者の方式には、従来からある
機械式の凝縮圧力調整弁・パラフィン系ワックスペレッ
トを利用したワックスエレメント型のものや、熱交換出
口部にサーミスターエレメントを用いてポンプ吐出容量
制御するもの、または、熱交換出口部にサーミスターエ
レメントを用いて比例弁開度制御するものなどがある
が、これらのものはいずれの方式のものにあっても、出
湯温度が可変できなかったり、可変流量精度が良くなか
ったり、出湯温度と比例弁動作のタイムラグ或は熱交換
凝縮側（水熱交側）の状態変化への追随性が悪い等、多
くの問題を有し、特に、出湯温度による比例弁制御の場
合、ホットキープ（熱交換器プレヒート運転）や温度検
出遅れのため、特に、外気温度や入水温度が低い季節に
は、規定の温度到達までにハンチングをともなう場合も
多い、という問題を有していた。

【００１１】この発明は、かかる現状に鑑み創案された
ものであって、その目的とするところは、１台のヒート
ポンプ装置によって給湯・冷房給湯・暖房給湯・冷房風
呂追焚き・暖房風呂追焚き（保温）・冷房・暖房の７つ
の主機能を備え、しかも、機器の諸費用を大幅にコスト
ダウンさせることができると共に、機器を小型化するこ
とができるエネルギー変換効率に優れた給湯冷暖房装置
を提供しようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明にあっては、圧縮機、蒸発器、負荷空気側
凝縮器、熱源側水熱交換器および膨張機構を冷媒用配管
路で連通接続してなるヒートポンプサイクル加熱装置
と、上記水熱交換器が接続された蓄熱用貯湯槽と、該貯
湯槽内の水を加熱する補助加熱装置と、を備えてなる給
湯冷暖房装置において、上記水熱交換器の三重管熱交換
コイルを上記蓄熱用貯湯槽に巻装して取り付けたことを
特徴とするものである。

【００１３】

【実施例】以下、添付図面に示す一実施例に基き、この
発明を詳細に説明する。

【００１４】図１と図２において、Ｂはバスタブを、Ｉ
は室内機ユニットを、Ｋは給湯キットを、Ｏは室外機ユ
ニットを、Ｑは貯給湯ユニットを、ＷＶ_１，ＷＶ_２，Ｗ
Ｖ_３は４方向切換弁を、ＳＶ_１，ＳＶ_２，ＳＶ_３は電磁
弁を、ＳＶ_４は多機能膨張弁を、Ｐ_１乃至Ｐ_２２は冷媒
配管を、Ｙ_１乃至Ｙ_４は風呂循環配管を、１は室外熱交
換器を、２は室内熱交換器を、３はコンプレッサを、４
は水熱交換器を、５はレシーバを、６は逆止弁を、７は
貯湯槽を、８は膨張機構を、９は給湯ポンプを、１０は
風呂循環ポンプを夫々示している。尚、図１中におい
て、符号Ｃは室内機ユニット用ワイヤレスリモコンを、
Ｄは給湯リモコンを、Ｅは風呂リモコンを示している。
また、各図において、弁部分の白抜き表示は、各弁が開
放されている状態を示しており、また、黒塗り表示は、
各弁が閉じらた状態にセットされていることを意味すも
のとする

【００１５】また、上記貯湯槽７の上部外周には、水熱
交換器４の三重管熱交換用コイルＺが複数回巻装されて
装着されている。この三重管熱交換用コイルＺは、上記
水熱交換器４に配設された冷媒配管の外側と内側に水熱
交換・伝熱管を設け、給湯循環回路と風呂循環回路を１
系統の冷媒流路を挟んで完全に独立させたものであっ
て、その詳細な構成・作用等は公知であるので、その詳
細な説明をここでは省略する。

【００１６】次に、以上のように構成されてなる給湯冷
暖房装置の作動状態を説明する。

【００１７】この実施例に係る給湯冷暖房装置で「冷房
運転モード」を選択すると、図３において太線で示すよ
うに、コンプレッサ３で高圧となった冷媒が配管Ｐ_１→
４方向切換弁ＷＶ_１→配管Ｐ_２→室外熱交換器１→配管
Ｐ_１２を経て上記多機能膨張弁ＳＶ_４へと入り、この多
機能膨張弁ＳＶ_４で低圧とされた後、該冷媒は配管Ｐ_５
→配管Ｐ_６→室内熱交換器２→配管Ｐ_７→配管Ｐ_８→４
方向切換弁ＷＶ_２→配管Ｐ_１３→４方向切換弁ＷＶ_１→
配管Ｐ_１７→配管Ｐ_１１を経てコンプレッサ３へと戻さ
れ、室内熱交換器２からは冷気が送出される。

【００１８】一方、給湯冷暖房装置で「暖房運転モー
ド」を選択すると、図４において太線で示すように、コ
ンプレッサ３で高圧となった冷媒が、配管Ｐ_１→４方向
切換弁ＷＶ_１→配管Ｐ_１３→４方向切換弁ＷＶ_２→配管
Ｐ_１４→配管Ｐ_７→室内熱交換器２→配管Ｐ_６→配管Ｐ
_１５→レシーバ５→配管Ｐ_１６を経て多機能膨張弁ＳＶ
_４へと入り、この膨張弁ＳＶ_４で低圧とされた後、該冷
媒は配管Ｐ_４→電磁弁ＳＶ_１→配管Ｐ_３→室外熱交換器
１→配管Ｐ_２→４方向切換弁ＷＶ_１→配管Ｐ_１７→配管
Ｐ_１１を経てコンプレッサ３へと戻され、室内熱交換器
２からは暖気が送出される。

【００１９】上記給湯冷暖房装置で「給湯運転モード」
を選択すると、図５において太線で示すように、コンプ
レッサ３で高圧となった冷媒が、配管Ｐ_１→４方向切換
弁ＷＶ１→配管Ｐ_１３→４方向切換弁ＷＶ_２→配管Ｐ
_１８→配管Ｐ_１９を経て水熱交換器４へ入り、該水熱交
換器４で給湯循環配管Ｙ_３内を循環する給湯水を加熱し
た後、該冷媒は配管Ｐ_２０→配管Ｐ_２１→４方向切換弁
ＷＶ_３→配管Ｐ_２２を経て多機能膨張弁ＳＶ_４へと入
り、この膨張弁ＳＶ_４で低圧とされた後、該冷媒は配管
Ｐ_４→電磁弁ＳＶ_１→配管Ｐ_３→室外熱交換器１→配管
Ｐ_２→４方向切換弁ＷＶ_１→配管Ｐ_１７→配管Ｐ_１１を
経てコンプレッサ３へと戻される。また、上記冷媒によ
って水熱交換器４で給湯循環配管Ｙ_３内を循環する給湯
水が加熱されると、この加熱された高温の湯は貯湯槽７
ヘと送られて蓄熱されて、湯がバス・キッチン・サニタ
リー等へ供給可能となる一方、貯湯槽７への給水によっ
て冷えた水は、貯湯槽７の下部から給湯循環配管Ｙ_２を
経て水熱交換器４へと戻され再加熱される。

【００２０】上記給湯冷暖房装置で「風呂追焚き運転モ
ード」を選択すると、図６において太線で示すように、
コンプレッサ３で高圧となった冷媒が、配管Ｐ_１→４方
向切換弁ＷＶ_１→配管Ｐ_１３→４方向切換弁ＷＶ_２→配
管Ｐ_１８→配管Ｐ_１９を経て水熱交換器４へ入り、該水
熱交換器４で風呂循環配管Ｙ_１内を循環する浴槽水を加
熱した後、該冷媒は配管Ｐ_２０→配管Ｐ_２１→４方向切
換弁ＷＶ_３→配管Ｐ_２２を経て上記多機能膨張弁ＳＶ_４
へと入り、この膨張弁ＳＶ_４で低圧とされた後、該冷媒
は配管Ｐ_４→電磁弁ＳＶ_１→配管Ｐ_３→室外熱交換器１
→配管Ｐ_２→４方向切換弁ＷＶ_１→配管Ｐ_１７→配管Ｐ
_１１を経てコンプレッサ３へと戻される。また、上記冷
媒によって水熱交換器４で風呂循環配管Ｙ_１内を循環す
る浴槽水が加熱されると、この加熱された高温の湯はバ
スタブＢへと送られて浴槽内の湯水を撹拌しながら全体
的に昇温させる一方、再循環する浴槽水は、上記バスタ
ブＢから風呂循環配管Ｙ_４を経て水熱交換器４へと戻さ
れ再加熱され、所定の浴槽水温になるまで繰り返し運転
される。

【００２１】上記給湯冷暖房装置で「冷房給湯運転モー
ド」を選択すると、図７において太線で示すように、コ
ンプレッサ３で高圧となった冷媒が、配管Ｐ_１→４方向
切換弁ＷＶ_１→配管Ｐ_１３→４方向切換弁ＷＶ_２→配管
Ｐ_１８→配管Ｐ_１９を経て水熱交換器４へ入り、該水熱
交換器４で給湯循環配管Ｙ_３内を循環する給湯水を加熱
した後、該冷媒は配管Ｐ_２０→配管Ｐ_２１→４方向切換
弁ＷＶ_３→配管Ｐ_２２を経て多機能膨張弁ＳＶ_４へと入
り、この膨張弁ＳＶ_４で低圧とされた後、該冷媒は配管
Ｐ_４→電磁弁ＳＶ_２→配管Ｐ_５→配管Ｐ_６→室内熱交換
器２→配管Ｐ_７→配管Ｐ_８→４方向切換弁ＷＶ_２→配管
Ｐ_９→４方向切換弁ＷＶ_３→配管Ｐ_１０→配管Ｐ_１１を
経てコンプレッサ３へと戻される。また、上記冷媒によ
って水熱交換器４で給湯循環配管Ｙ_３内を循環する給湯
水が加熱され、この加熱された高温の湯は貯湯槽７へと
送られて蓄熱されて、湯がバス・キッチン・サニタリー
等へ供給可能となる一方、貯湯槽７への給水によって冷
えた水は、貯湯槽７の下部から給湯循環配管Ｙ_２を経て
水熱交換器４へと戻され再加熱される。

【００２２】上記給湯冷暖房装置で「冷房風呂追焚き運
転モード」を選択すると、図８において太線で示すよう
に、コンプレッサ３で高圧となった冷媒が、配管Ｐ_１→
４方向切換弁ＷＶ_１→配管Ｐ_１３→４方向切換弁ＷＶ_２
→配管Ｐ_１８→配管Ｐ_１９を経て水熱交換器４へ入り、
該水熱交換器４で風呂循環配管Ｙ_３内を循環する浴槽水
を加熱した後、該冷媒は配管Ｐ_２０→配管Ｐ_２１→４方
向切換弁ＷＶ_３→配管Ｐ_２２を経て上記多機能膨張弁Ｓ
Ｖ_４へと入り、この膨張弁ＳＶ_４で低圧とされた後、該
冷媒は配管Ｐ_４→電磁弁ＳＶ_２→配管Ｐ_５→配管Ｐ_６→
室内熱交換器２→配管Ｐ_７→配管Ｐ_８→４方向切換弁Ｗ
Ｖ_２→配管Ｐ_９→４方向切換弁ＷＶ_３→配管Ｐ_１０→配
管Ｐ_１１を経てコンプレッサ３へと戻される。また、上
記冷媒によって水熱交換器４で風呂循環配管Ｙ_１内を循
環する浴槽水が加熱されると、この加熱された高温の湯
はバスタブＢへと送られて浴槽内の湯水を加熱・撹拌し
ながら追焚きする一方、再循環する浴槽水は、バスタブ
Ｂから風呂循環配管Ｙ_４を経て水熱交換器４へと戻され
再加熱され、所定の浴槽水温になるまで繰り返し運転さ
れる。

【００２３】上記給湯冷暖房装置で「暖房・給湯運転モ
ード」を選択すると、図９において太線で示すように、
コンプレッサ３で高圧となった冷媒が、配管Ｐ_１→４方
向切換弁ＷＶ_１→配管Ｐ_１３→４方向切換弁ＷＶ_２→配
管Ｐ_１８→配管Ｐ_１９を経て水熱交換器４へ入り、該水
熱交換器４で給湯循環配管Ｙ_３内を循環する給湯水を加
熱した後、該冷媒は配管Ｐ_２０→配管Ｐ_２１→４方向切
換弁ＷＶ_３を経た後、配管Ｐ_２３および配管Ｐ_９へと分
流され、配管Ｐ_２３を流れる冷媒は、膨張機構８で低圧
とされた後、配管Ｐ_１２を経て配管Ｐ_３へと圧送され、
また、上記配管Ｐ_９を流れる冷媒は、４方向切換弁ＷＶ
_２→配管Ｐ_１４→配管Ｐ_８→配管Ｐ_７→室内熱交換器２
→配管Ｐ_６→配管Ｐ_１５→レシーバ５→配管Ｐ_１６を経
て多機能膨張弁ＳＶ_４へと入り、この膨張弁ＳＶ_４で低
圧とされた後、該冷媒は、配管Ｐ_４→電磁弁ＳＶ_１→配
管Ｐ_３へと圧送され、該配管Ｐ_３で合流した冷媒は、こ
の後、室外熱交換器１→配管Ｐ_２→４方向切換弁ＷＶ_１
→配管Ｐ_１７→配管Ｐ_１１を経てコンプレッサ３へと戻
される。このとき、暖房能力の著しい低下を防ぐため、
コンプレッサー３を出た冷媒を配管Ｐ_１８と配管Ｐ_２４
の分岐点で一部分流して、電磁弁ＳＶ_３→配管Ｐ_２５→
配管Ｐ_９→４方向切換弁ＷＶ_２→配管Ｐ_１４→配管Ｐ_８
→配管Ｐ_７→室内熱交換器２への回路へ冷媒循環をバイ
パスさせて、十分な暖房能力を確保するように構成し
た。このようにして、上記冷媒によって水熱交換器４で
給湯循環配管Ｙ_３内を循環する給湯水が加熱されると、
この加熱された高温の湯は貯湯槽７へと送られて蓄熱さ
れて、湯がバス・キッチン・サニタリー等へ供給可能と
なる一方、貯湯槽７への給水によって冷えた水は、貯湯
槽７から給湯循環配管Ｙ_２を経て水熱交換器４へと戻さ
れ再加熱される。

【００２４】上記給湯冷暖房装置で「暖房・風呂保温運
転モード」を選択すると、図１０において太線で示すよ
うに、コンプレッサ３で高圧となった冷媒が、配管Ｐ_１
→４方向切換弁ＷＶ_１→配管Ｐ_１３→４方向切換弁ＷＶ
_２→配管Ｐ_１８→配管Ｐ_１９を経て水熱交換器４へ入
り、該水熱交換器４で風呂循環配管Ｙ_３内を循環する浴
槽水を加熱した後、該冷媒は配管Ｐ_２０→配管Ｐ_２１→
４方向切換弁ＷＶ_３を経た後、配管Ｐ_２３および配管Ｐ
_９へと分流され、配管Ｐ_２３を流れる冷媒は、膨張機構
８で低圧とされた後、配管Ｐ_１２を経て配管Ｐ_３へと圧
送され、また、上記配管Ｐ_９を流れる冷媒は４方向切換
弁ＷＶ_２→配管Ｐ_１４→配管Ｐ_７→室内熱交換器２→配
管Ｐ_６→配管Ｐ_１５→レシーバ５→配管Ｐ_１６を経て多
機能膨張弁ＳＶ_４へと入り、この膨張弁ＳＶ_４で低圧と
された後、該冷媒は配管Ｐ_４→電磁弁ＳＶ_１→配管Ｐ_３
へと圧送され、該配管Ｐ_３で合流した冷媒は、この後、
室外熱交換器１→配管Ｐ_２→４方向切換弁ＷＶ_１→配管
Ｐ_１７→配管Ｐ_１１を経てコンプレッサ３へと戻され
る。このとき、暖房能力の著しい低下を防ぐため、コン
プレッサー３を出た冷媒を配管Ｐ_１８と配管Ｐ_２４の分
岐点で一部分流して、電磁弁ＳＶ_３→配管Ｐ_２５→配管
Ｐ_９→４方向切換弁ＷＶ_２→配管Ｐ_１４→配管Ｐ_８→配
管Ｐ_７→室内熱交換器２への回路へ冷媒循環をバイパス
させて、十分な暖房能力を確保するように構成した。こ
のようにして、上記冷媒によって水熱交換器４で風呂循
環配管Ｙ_１内を循環する浴槽水が加熱されると、この加
熱された高温の湯はバスタブＢへと送られて浴槽内の湯
水を撹拌しながら全体的に昇温させて一定温度に保温す
る一方、再循環する浴槽水は、バスタブＢから風呂循環
配管Ｙ_４を経て水熱交換器４ヘと戻され再加熱され、所
定の浴槽水温で保温運転される。

【００２５】上記給湯冷暖房装置で「給湯デフロスト運
転モード」または「風呂追焚きデフロスト運転モード」
を選択すると、図１１において太線で示すように、コン
プレッサ３で高圧となった冷媒が、配管Ｐ_１→４方向切
換弁ＷＶ_１→配管Ｐ_１３→４方向切換弁ＷＶ_２→配管Ｐ
_１８→配管Ｐ_１９を経て水熱交換器４へ入り、該水熱交
換器４では、給湯又は風呂循環ポンプを停止しているの
で、該冷媒は高温のまま配管Ｐ_２０→配管Ｐ_２１→４方
向切換弁ＷＶ_３→配管Ｐ_２２を経て多機能膨張弁ＳＶ_４
へと入る。この膨張弁ＳＶ_４はデフロストモードで全開
状態となり減圧されない為、該冷媒は配管Ｐ_４→電磁弁
ＳＶ_１→配管Ｐ_３→室外熱交換器１→配管Ｐ_２→４方向
切換弁ＷＶ_１→配管Ｐ_１７→配管Ｐ_１１を経てコンプレ
ッサ３へと戻される。このときに、室外熱交換器１に着
霜している霜が高温冷媒の通過によって除かれる。尚、
「給湯デフロスト運転モード」のときには、給湯ポンプ
９および室外熱交換器１のファンは停止しており、ま
た、「風呂追焚きデフロスト運転モード」のときには、
風呂循環ポンプ１０および室外熱交換器１のファンは停
止している。

【００２６】最後に、給湯冷暖房装置で「暖房デフロス
ト運転モード」または「暖房・給湯デフロスト運転モー
ド」或は「暖房・風呂保温デフロスト運転モード」を選
択すると、図１２において太線で示すように、上記コン
プレッサ３で高圧となった冷媒が配管Ｐ_１→４方向切換
弁ＷＶ_１→配管Ｐ_１３→４方向切換弁ＷＶ_２→配管Ｐ
_１４→配管Ｐ_７→室内熱交換器２→配管Ｐ_６→配管Ｐ
_１５→レシーバ５→配管Ｐ_１６を経て多機能膨張弁ＳＶ
_４へと入る。この膨張弁ＳＶ_４は、全開となっているの
で、高温高圧の冷媒は、配管Ｐ_４→電磁弁ＳＶ_１→配管
Ｐ_３→室外熱交換器１→配管Ｐ_２→４方向切換弁ＷＶ_１
→配管Ｐ_１７→配管Ｐ_１１を経てコンプレッサ３へと戻
される。このときに、室外熱交換器１に着霜している霜
が、高温冷媒の通過によって除かれる。尚、これらの運
転モードのときには、室内熱交換器２のファンおよび室
外熱交換器１のファンは停止しているが、室内熱交換器
２のファンを低速にコントロールすれば、暖房と同時に
除霜することもできる。

【００２７】尚、図１３は、上記各運転モードに対する
制御例をフローチャートで示した図である。

【００２８】それ故、この実施例に係る給湯冷暖房装置
にあっては、家庭内空調（冷房／暖房）の一室居室（所
謂ワンルーム）の使用想定負荷を十分カバーし、かつ、
特に冬期の風呂給湯負荷を中心とした給湯負荷におい
て、優先的に標準温度までの加熱をヒートポンプ装置の
運転により行い、更に、高温を必要とするときに限り、
貯湯槽７の下部等に配設された補助熱源ヒーター（図示
せず）を利用することで賄うことができる。

【００２９】また、この実施例に係る給湯冷暖房装置で
は、外気温度、貯湯槽内湯量・湯温により運転可能な出
力と時間を割り出し、割安時間帯においては補助ヒータ
ー運転を必要最小限にする運転制御（ピークシフト制
御）を行うこともできる。これは、ヒートポンプ運転用
外気温度検出センサー（図示せず）と貯湯槽７内の残湯
量・湯温検出センサーと運転時間帯分布パターンによっ
て、ヒートポンプのみの運転とヒートポンプ給湯運転を
停止し、ヒーター運転に自動的に切り替えて制御する効
率の良いヒートポンプ運転を有効に選択させることによ
り、冬期においても大幅なトータル効率向上と必要湯量
の保証を実現することができる。

【００３０】さらに、この実施例に係る給湯冷暖房装置
にあっては、従来のシステムが貯湯槽内の予約量または
規定量までは、夏期中であっても冷房が運転していない
ときには、一律に、給湯運転にシフトしていたのに比
べ、運転制御シーケンスを室外温度や現在の時間帯或は
前回の冷房運転時間の状況によって給湯単独運転に移行
させないように制御することができる。

【００３１】例えば、図１４に示すように、「給湯運転
モード」又は「風呂追焚き運転モード」を選択すると、
通常は冷房指令がない図５，図６に示すように、夫々単
独運転を給湯制御マイクロプロセッサ装置が指令する
が、冷房運転シーズンの冷房排熱の利用チャンスを最大
限にするために、給湯単独運転をある条件で制限する運
転で構成される。

【００３２】冷房指令がない場合の給湯要求に対して
は、まず外気温度が温度センサーによって検知され、あ
る一定の温度以上では給湯指令を許可しない。この後、
次のステップでは現在時刻が検知され、ある時刻の範囲
内では給湯指令を許可しない。さらに、次のステップで
は、不用意な給湯ミスを発生させないため、前回の冷房
運転停止時刻から一定時間経過すると給湯指令を許可す
る運転制御が行なわれるように、冷房シーズン特有の内
容で構成されている。尚、この給湯要求は、図１５に示
すように、給湯リモコンからの要求信号によって作動さ
れるが、沸き上げが完了している場合や留守等の間の給
湯運転解除機能の作動によって、該要求は停止され、不
必要な運転を防止することができると共に、従来なかっ
た冷房排熱利用を風呂水の追焚きにも利用できるので、
利用可能な給湯容量を増加させることができる一方で、
貯湯するタンク内容量を小さくすることができる。

【００３３】また更に、この実施例に係る給湯冷暖房装
置にあっては、図１６乃至図１９に示すように、水熱交
換側の凝縮温度検出センサー２０と凝縮相当圧力検出セ
ンサー２１と出湯温度センサー２２によって、所定温度
範囲において安定的な給湯・風呂追焚きをすることがで
きるように構成することもできる。

【００３４】図１６乃至図１９において、２３，２４，
２５は貯湯温度センサー、２６は風呂出湯温度センサ
ー、２７は風呂入水温度センサー、２８は給湯入水温度
センサー、３０は水位センサー、ＭＶ_１は給湯比例弁、
ＭＶ_２は給湯用２方向切換弁、ＭＶ_３は風呂比例弁、Ｗ
Ｖ_４は風呂用３方向切換弁、Ｙ_５乃至Ｙ_９は流水配管、
Ｚは混合分岐点、を夫々示している。

【００３５】かかる構成において「給湯運転」が選択さ
れると、給水・給湯回路は、図１６で示すように、上記
貯湯槽７の出湯によって貯湯槽７の下部に補給された冷
えた水は、貯湯槽７の下部から給湯循環配管Ｙ_２→給湯
ポンプ９→給湯比例弁ＭＶ_１→混合分岐点Ｚを経て水熱
交換器４へと送られ、該水熱交換器４で加熱された高温
の湯は、給湯用２方向切換弁ＭＶ_２を経て給湯循環配管
Ｙ_３内を流れて貯湯槽７へと送られ、蓄熱されてバス・
キッチン・サニタリー等への供給が行なえる状態にセッ
トされる。このとき、貯湯槽７内の上・中・下部の各温
度は貯湯温度センサー２３，２４，２５によって検知さ
れ、また、給湯循環配管Ｙ_２内を流れる水の温度は給湯
入水温度センサー２８によって検知されると共に、給湯
循環配管Ｙ_３内を流れる湯の温度は出湯温度センサー２
２によって検知され、これら各検出温度によって加熱制
御が安定的、かつ、効率良く行なわれる。

【００３６】また「風呂追焚き（保温）運転モード」が
選択されると、風呂水循環回路は、図１７に示すよう
に、上記水熱交換器４で加熱された高温の湯が、配管Ｙ
_６→風呂用３方向切換弁ＷＶ_４→風呂循環ポンプ１０→
風呂比例弁ＭＶ_３→風呂循環配管Ｙ_１→バスタブＢへと
送られて浴槽内の湯水を撹拌しながら全体的に昇温させ
る一方、再循環する浴槽水は、バスタブＢ→風呂循環配
管Ｙ_４→流水配管Ｙ_７およびＹ_８を経て水熱交換器４へ
と戻されて再加熱され、風呂循環配管Ｙ_１内を流れる湯
の温度を検知する風呂出湯温度センサー２６と風呂循環
配管Ｙ_４内を流れる水の温度を検知する風呂入水温度セ
ンサー２７からの信号により制御されて、所定の浴槽水
温になるまで繰り返し運転される。

【００３７】一方、バスタブＢ内の水位が設定水位より
も低い場合に「自動湯張り運転モード」を選択すると、
図１８に示すように、貯湯槽７内の高温の湯は給湯循環
配管Ｙ_３→給湯用２方向切換弁ＭＶ_２→水熱交換器４→
流水配管Ｙ_５→混合分岐点Ｚへと流れる一方、貯湯槽７
の下部から供給される冷たい水は、給湯循環配管Ｙ_２→
給湯ポンプ９→給湯比例弁ＭＶ_１→混合分岐点Ｚへと流
れ、この混合分岐点Ｚで上記高温の湯と冷たい水が設定
温度の湯に混合された後、該混合湯は、流水配管Ｙ_９→
風呂用３方向切換弁ＷＶ_４→風呂循環ポンプ１０→風呂
比例弁ＭＶ_３→風呂循環配管Ｙ_１→バスタブＢへと送ら
れ、設定温度の湯が設定水位までバスタブＢ内に供給さ
れる。但し、給湯リモコンの貯湯槽７内の残湯表示が全
て消灯し或は残湯不足が点灯している場合には、このモ
ードを選択しても、一回で指定温度で湯張りを完了でき
ないが、自動的に風呂追焚き運転に移行するように構成
されている。

【００３８】また、バスタブＢ内の水位が設定水位より
も低い場合に「自動水張り運転モード」を選択すると、
図１９に示すように、上記貯湯槽７の下部から供給され
る冷たい水は、給湯循環配管Ｙ_２→給湯ポンプ９→給湯
比例弁ＭＶ_１→混合分岐点Ｚ→流水配管Ｙ_９→風呂用３
方向切換弁ＷＶ_４→風呂循環ポンプ１０→風呂比例弁Ｍ
Ｖ_３→風呂循環配管Ｙ_１→バスタブＢへと送られ、設定
水位までバスタブＢ内に供給される。

【００３９】実際の給湯運転の例では、給湯運転開始時
には、入水温度検出センサーによって水温を検知し所定
の弁開度を保ち、次に、凝縮温度検出センサーによって
所定の温度上昇を検知して循環ポンプをスタートさせる
（ホットキープ機能）。そして、循環ポンプの運転がス
タートすると、出湯温度（凝縮温度）と設定値との比較
および凝縮温度の変化度合いから比例弁の開閉度を常時
制御する。また、安定時においては、凝縮温度パラメー
タを出湯温度に切り替え、補正的に凝縮圧力検知によっ
て冷凍サイクルの状態監視を行う。この冷凍サイクルに
おいては、過熱ガス領域の影響が加味されるが、通常に
おける場合で、出湯温度が厳密に要求されない場合の最
適の制御因子は、冷媒圧力によるサイクル状態を標準化
して温度流量調整制御とするのが望ましい。

【００４０】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成し
たので、１台のヒートポンプ装置によって給湯・冷房給
湯・暖房給湯・冷房風呂追焚き・暖房風呂追焚き（保
温）・冷房・暖房の７つの主機能を備え、しかも、水熱
交換器の出口から出湯される高温水を蓄熱用貯湯槽上部
まで戻す間の放熱を最小限に抑えることができるので、
この種のヒートポンプ式給湯冷暖房装置に付帯する製造
コストや施工コストを大幅にコストダウンさせることが
できると共に、貯湯槽と給湯ユニットを一体化し同一の
水熱交換器で風呂水の追焚き・保温を行なうことができ
るように構成したので、装置を大幅に小型化することが
できる他、エネルギー変換効率に優れているので、ラン
ニングコストを低く抑えることができる等、幾多の優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るヒートポンプ式給湯
冷暖房装置の概略的構成を示す説明図である。

【図２】同ヒートポンプ式給湯冷暖房装置の冷媒流路を
示す冷媒回路図である。

【図３】同ヒートポンプ式給湯冷暖房装置における「冷
房運転モード」のときの冷媒の流れを示す冷媒回路図で
ある。

【図４】同ヒートポンプ式給湯冷暖房装置における「暖
房運転モード」のときの冷媒の流れを示す冷媒回路図で
ある。

【図５】同ヒートポンプ式給湯冷暖房装置における「給
湯運転モード」のときの冷媒の流れを示す冷媒回路図で
ある。

【図６】同ヒートポンプ式給湯冷暖房装置における「風
呂追焚き運転モード」のときの冷媒の流れを示す冷媒回
路図である。

【図７】同ヒートポンプ式給湯冷暖房装置における「冷
房・給湯運転モード」のときの冷媒の流れを示す冷媒回
路図である。

【図８】同ヒートポンプ式給湯冷暖房装置における「冷
房・風呂追焚き運転モード」のときの冷媒の流れを示す
冷媒回路図である。

【図９】同ヒートポンプ式給湯冷暖房装置における「暖
房・給湯運転モード」のときの冷媒の流れを示す冷媒回
路図である。

【図１０】同ヒートポンプ式給湯冷暖房装置における
「暖房・風呂保温運転モード」のときの冷媒の流れを示
す冷媒回路図である。

【図１１】同ヒートポンプ式給湯冷暖房装置における
「給湯デフロスト運転モード」または「風呂追焚きデフ
ロスト運転モード」のときの冷媒の流れを示す冷媒回路
図である。

【図１２】同ヒートポンプ式給湯冷暖房装置における
「暖房デフロスト運転モード」または「暖房・給湯デフ
ロスト運転モード」或は「暖房・風呂保温デフロスト運
転モード」のときの冷媒の流れを示す冷媒回路図であ
る。

【図１３】同ヒートポンプ式給湯冷暖房装置における作
動制御例を示すフローチャートである。

【図１４】同ヒートポンプ式給湯冷暖房装置における
「冷房給湯・風呂運転モード」のときの動作指令の流れ
を示すフロー図である。

【図１５】同ヒートポンプ式給湯冷暖房装置における
「給湯運転モード」のときの運転フロー図である。

【図１６】同ヒートポンプ式給湯冷暖房装置における
「給湯運転モード」のときの湯・水の流れを示す回路図
である。

【図１７】同ヒートポンプ式給湯冷暖房装置における
「風呂追焚き（保温）運転モード」のときの湯・水の流
れを示す回路図である。

【図１８】同ヒートポンプ式給湯冷暖房装置における
「自動湯張り運転モード」のときの湯・水の流れを示す
回路図である。

【図１９】同ヒートポンプ式給湯冷暖房装置における
「自動水張り運転モード」のときの水の流れを示す回路
図である。

【符号の説明】

１室外熱交換器２室内熱交換器３コンプレッサ４水熱交換器５レシーバ７貯湯槽８膨張機構Ｐ_１乃至Ｐ_２２冷媒配管ＳＶ_１，ＳＶ_２，ＳＶ_３電磁弁ＳＶ_４多機能膨張弁Ｙ_１，Ｙ_４風呂循環配管Ｙ_２，Ｙ_３給湯循環配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者増田敏文東京都渋谷区代々木三丁目25番３号サンウエーブ工業株式会社内 (72)発明者田畑顕東京都渋谷区代々木三丁目25番３号サンウエーブ工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機、蒸発器、負荷空気側凝縮器、熱
源側水熱交換器及び膨張機構を冷媒用配管路で連通接続
してなるヒートポンプサイクル加熱装置と、上記水熱交
換器が接続された蓄熱用貯湯槽と、該貯湯槽内の水を加
熱する補助加熱装置と、を備えてなる給湯冷暖房装置に
おいて、上記水熱交換器の三重管熱交換コイルを上記蓄
熱用貯湯槽に巻装して取り付けたことを特徴とする給湯
冷暖房装置。