JPH10332196A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便な装置で貯湯槽内の水を効率的に沸き上
げ可能とし、さらに、給湯装置（特にヒートポンプや循
環ポンプ）の運転停止状態において滞留している水の凍
結による配管の破損を極力防止可能で信頼性にも非常に
優れた給湯装置を提供すること。 【解決手段】 貯湯槽２とヒートポンプ１の冷媒が流通
する凝縮器４とを、往き配管１０と戻り配管１３で連結
して成る給湯装置Ｓであって、往き配管１０の途中に循
環ポンプ１４と循環ポンプ１４からの送水量を調整する
第１流量調整手段１５とを設けるとともに、貯湯槽と第
１流量調整手段との間、及び第１流量調整手段と凝縮器
４との間に連通するバイパス配管９を設け、バイパス配
管９にヒートポンプ１の冷媒圧力に応じて送水量を調整
する第２流量調整手段１６を設けて成り、第１及び／又
は第２流量調整手段１５，１６の送水量調整でもって貯
湯槽２内の水温を調節するようにしたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートポンプ式の
給湯装置に関し、貯湯槽内の水を効率的に沸き上げ可能
であり、貯湯槽とヒートポンプとに循環させる水の凍結
による配管の破損を極力防止できる給湯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図３に示すように、主にヒー
トポンプ５１と貯湯槽５２より構成されたヒートポンプ
式の給湯装置Ｊ１が知られている。

【０００３】ここで、ヒートポンプ５１は圧縮機５３、
凝縮器５４、膨張弁５５、蒸発器５６等が配管接続され
て構成されており、さらに圧縮機５３の吸入側には、ア
キュームレータ５７が設けられ、蒸発器５６にはファン
５８が配設されている。そして、これら機器に循環媒体
（冷媒）が循環するようになっている。

【０００４】一方、貯湯槽５２には、水道水等を供給す
るための給水管６０と、貯湯槽５２内の湯を外部へ供給
するための給湯管６１とが接続されている。さらに、ヒ
ートポンプ５１と貯湯槽５２とは、往き配管６２及び戻
り配管６３により連結されている。ここで、往き配管６
２は貯湯槽５２の下部から凝縮器５４に接続されてお
り、この往き配管６２で貯湯槽５２の出口近傍に設けら
れた循環ポンプ６４により貯湯槽５２内の水を凝縮器５
４へ送出するように構成されている。また、戻り配管６
３は凝縮器５４から貯湯槽５２の中間部へ接続されてお
り、凝縮器５４により加熱された温水を貯湯槽５２へ戻
すように構成されている。

【０００５】上記構成の給湯装置Ｊ１によれば、貯湯槽
５２内の水を貯湯槽５２→往き配管６２→凝縮器５４→
戻り配管６３→貯湯槽５２・・・の回路の循環を何度も
繰り返すことにより、貯湯槽５２内の水を徐々に昇温さ
せ所定温度の湯にすることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の給湯装置は貯湯
槽とヒートポンプとの間で水を何度も循環させることに
より、設定温度に沸き上がるように設計されており、例
えば夜間を利用して沸き上げ、日中、その沸き上がった
湯を利用するのが一般的であった。

【０００７】しかしながら、例えば何日も給湯装置の作
動を停止した後に、湯を利用するような場合、以前に沸
かした湯が放熱しており、再度ヒートポンプを運転して
も直ぐには所望温度の湯を使用することができないこと
がある。

【０００８】また、このような問題を解消するために、
ヒートポンプへ供給する水の量を制限して、貯湯槽とヒ
ートポンプとの間で水を一度だけ循環させることにより
沸き上げる方法も考えられるが、一度に大量の湯を供給
できないなどの問題がある。また、従来は貯湯槽とヒー
トポンプとの間の配管に滞留している水の水抜きが容易
でなかったため、ヒートポンプの運転停止時に気温が下
がるなどして往き配管や戻り配管に滞留していた水が凍
結することにより配管が破損することがあり問題であっ
た。特に、循環ポンプとヒートポンプの凝縮器との間に
貯湯槽側からヒートポンプ側へ送水の開始・停止を制御
する電磁弁などの開閉弁を設けた給湯装置においては、
ヒートポンプの運転停止時には電磁弁が閉成されている
ので、水抜きの際に電磁弁を開状態に維持する必要があ
り、そのためのスイッチが必要であった。また、スイッ
チを設けても、スイッチ動作を忘れると水抜きが行えな
いことになるので、やはり配管に滞留していた水の凍結
により配管が破損することがあり問題である。また、電
磁弁の構造によっては、通電していないときに開状態の
ものもあるが、このような電磁弁はヒートポンプの運転
時には閉成状態にする必要があり、長時間にわたり通電
させる必要があるため経済性が悪くなるので問題であ
る。

【０００９】そこで、本発明では上述の従来の諸問題を
解消し、簡便な装置で貯湯槽内の水を効率的に沸き上げ
可能とし、さらに、給湯装置（特にヒートポンプや循環
ポンプ）の運転停止状態において滞留している水の凍結
による配管の破損を極力防止可能で信頼性にも非常に優
れた給湯装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の給湯装置は、貯湯槽とヒートポンプの冷媒
が流通する凝縮器とを、水を貯湯槽から凝縮器へ流すた
めの往き配管、及び水を凝縮器から貯湯槽へ流すための
戻り配管で連結して成る給湯装置であって、往き配管の
途中に循環ポンプと該循環ポンプからの送水量を調整す
る第１流量調整手段とを設けるとともに、貯湯槽と第１
流量調整手段との間、及び第１流量調整手段と凝縮器と
の間に連通するバイパス配管を設け、該バイパス配管に
ヒートポンプの冷媒圧力に応じて送水量を調整する第２
流量調整手段を設けて成り、第１及び／又は第２流量調
整手段の送水量調整でもって貯湯槽内の水温を調節する
ようにしたことを特徴とする。

【００１１】また、第２流量調整手段を第１流量調整手
段より高位置に配設するとともに、循環ポンプの始動前
に少なくとも第１流量調整手段手段を送水可能にしてお
くことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。図１に本発明の給湯装置Ｓの全
体構成図を模式的に示す。給湯装置Ｓはヒートポンプ１
と貯湯槽２とにより構成される。ヒートポンプ１は圧縮
機３、凝縮器４、膨張弁５、蒸発器６等を配管により接
続して、これら各機器へ媒体（冷媒）が循環するように
している。また、凝縮器４には貯湯槽２と連結される往
き配管１０及び戻り配管１１が接続されている。なお、
圧縮機３の吸入側にはアキュームレータ７が設けられ、
蒸発器６にはファン８が設けられている。

【００１３】貯湯槽２の下部には、水道水等の水を供給
するための給水管１２と往き配管１０が接続されてお
り、往き配管１０には貯湯槽２側の出口側付近に水抜き
弁１３が設けられており、さらに、往き配管１０の途中
に循環ポンプ１４、及び第１流量調整手段であり開度が
自在に制御できる電動弁１５が設けられている。また、
電動弁１５の両端にはバイパス配管９が設けられてい
る。すなわち、バイパス配管９は貯湯槽２と電動弁１５
との間、及び電動弁１５と凝縮器４との間に連通してい
る。そして、このバイパス配管９には電動弁１５の水の
流路より高い位置に第２流量調整手段である制水弁１６
が設けられている。

【００１４】また、この往き配管１０のヒートポンプ１
の入口付近１ａの底部には、図２に分解一部破断面図に
て示すような水抜き弁１３が設けられている。この水抜
き弁１３は継手本体２０内に、網目状のフィルタ２１を
有したストレーナ２２と水抜栓２３とが一体的に組付け
られて構成されている。この水抜き弁１３は水抜栓２３
を開けると水が抜けるように構成されたものであり、ス
トレーナ２２の内部に溜まったゴミの除去も非常に容易
に行うことができる。なお、貯湯槽２と水抜き弁１３と
の間には貯湯槽２内の水を抜くための水抜き弁（不図
示）が設けられており、常時は閉成状態に維持されてい
る。

【００１５】一方、凝縮器４と貯湯槽２とは往き配管１
０よりも高い位置に配設された戻り配管１１で連結され
ており、凝縮器４で昇温された水が貯湯槽２の頂部から
戻されるように構成されている。

【００１６】また、貯湯槽２の下部には貯湯槽２内の水
温を測定する温度センサ１７が、水抜き弁１３と循環ポ
ンプ１４との間には水のヒートポンプ１の入口温度を測
定する温度センサ１９がそれぞれ設けられており、これ
ら温度センサ１７，１９の検出信号はヒートポンプ１内
に設けられマイクロコンピュータが内蔵された制御回路
１８に入力されるように構成されている。また、この制
御回路１８は圧縮機３の運転状態を検出するために、圧
縮機３からも信号線が接続されており、圧縮機３から運
転状態検出信号が制御回路１８に入力されるように構成
されている。さらに、この制御回路１８はこれらの入力
信号等に基づいて循環ポンプ１４の作動及び電動弁１５
の開閉作動及び／又は制水弁１６の開閉作動を制御する
べく、循環ポンプ１４、電動弁１５、及び制水弁１６に
制御信号を出力するように構成されている。

【００１７】次に、上記給湯装置Ｓの作動について説明
する。まず、ヒートポンプ１の冷媒の循環について説明
する。圧縮機３により吐出された高温高圧の冷媒ガスは
凝縮器４へ流れる。また、凝縮器４には貯湯槽２の下部
から水が往き配管１０により流入するので、この水でも
って圧縮機３から凝縮器４へ流れた冷媒ガスが冷やされ
凝縮し液化する。そして、この冷媒液は膨張弁５を経て
気化され、気化された冷媒ガスは蒸発器６で外気と熱交
換し空気を冷却して加熱される。そして、低圧の冷媒ガ
スはアキュームレータ７を通って圧縮機３に吸入され
る。このようにして冷媒は圧縮機３→凝縮器４→膨張弁
５→蒸発器６→圧縮機３・・・のように循環して一連の
サイクルを繰り返す。

【００１８】次に、貯湯槽２側の水の循環作動について
説明する。冷媒が循環するようにヒートポンプ１を運転
させ、温度センサ１７により貯湯槽２内の水温が所定温
度（例えば７℃）以上であることを検出すると、ポンプ
１４が始動を開始し、圧縮機３からの冷媒の圧力に応じ
て制水弁１６の開度が調整される。このとき、電動弁１
５はヒートポンプ１の運転により圧縮機３が作動するの
で、圧縮機３からの運転状態検出信号を制御回路１８が
受けて、電動弁１５を閉成状態に維持する。

【００１９】これにより、水は貯湯槽２→循環ポンプ１
４→バイパス管９→凝縮器４→戻り配管１１→貯湯槽２
・・・の循環により、細いバイパス配管９を経由した水
の循環により、凝縮器４での昇温を容易に行うことがで
きる。貯湯槽２の下部に設けた温度センサ１７が所望の
温度（例えば６５℃）を検出すると、循環ポンプ１４を
停止させる。このようにして、貯湯槽２内の水を短時間
で所定温度の湯に昇温させることができ、長期間に渡り
給湯装置の作動を停止していた場合でも短時間に沸き上
げを実現させることが可能となる。

【００２０】また、上記制水弁１６だけの調整だけで
は、貯湯槽２内の水温が均一にならないことがある。こ
のため、制御回路１８等により制水弁１６を閉成状態に
維持し、電動弁１５を所定開度だけ開放して水の循環を
行わせることにより、貯湯槽２内の水を攪拌することに
より均一温度にさせることができる。

【００２１】次に、配管に滞留していた水の凍結防止に
ついて説明する。給湯装置Ｓの運転が停止している（不
図示の運転スイッチがオフの）間、すなわち、循環ポン
プ１４の始動開始前及び／又は作動終了後においては、
制水弁１６が閉成状態に調整され、電動弁１５は開状態
に調整されているので、外気温が低下しても水抜き弁１
３を開くことにより、往き配管１０及び戻り配管１１中
の水を容易に抜くことができ、配管内に滞留していた水
を抜くことで外気温の低下による水の凍結を極力防止で
きる。

【００２２】なお、上述の実施形態においては沸き上げ
は第１流量調整手段を閉成状態に維持し、主に第２流量
調整手段の開放制御により行うようにしたが、第１流量
調整手段を開放状態に維持し、第２流量調整手段を閉成
状態として、主に第１流量調整手段による送水により沸
き上げや両流量調整手段の調整による沸き上げを行うよ
うにしてもよい。また、第１流量調整手段や第２流量調
整手段は上記の電動弁や制水弁に限定されるものではな
く、開度が自在に変えられる流量調整手段であればよ
く。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜の変更によ
り種々の実施が可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明の給湯装置によれ
ば、往き配管の途中に送水量を調整する第１流量調整手
段と並列的に第２流量調整手段を設け、第１流量調整手
段及び／又は第２流量調整手段の送水量調整でもって貯
湯槽内の水を昇温するようにしたので、沸き上げ時間、
沸き上げ温度、貯湯槽内の水温を自由に制御することが
可能な優れた給湯装置を提供できる。

【００２４】また、第２流量調整手段を前記第１流量調
整手段より高位置に配設するとともに、運転開始前に少
なくとも第１流量調整手段手段を送水可能にしておくの
で、特に、第２流量調整手段として開閉する時だけ電気
を流し動作させる電動弁を使用することで省電力かつ極
めて簡便な構成で水抜きが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る給湯装置を説明する全体構成図で
ある。

【図２】水抜き弁の構成を説明する一部断面分解斜視図
である。

【図３】従来の給湯装置を説明する全体構成図である。

【符号の説明】

１ ・・・ ヒートポンプ ２ ・・・ 貯湯槽 ３ ・・・ 圧縮機 ４ ・・・ 凝縮器 ５ ・・・ 膨張弁 ６ ・・・ 蒸発器 ９ ・・・ バイパス配管 １０ ・・・ 往き配管 １１ ・・・ 戻り配管 １２ ・・・ 給水管 １３ ・・・ 水抜き弁 １４ ・・・ 循環ポンプ １５ ・・・ 電動弁（第１流量調整手段） １６ ・・・ 制水弁（第２流量調整手段） １７ ・・・ 温度センサ １８ ・・・ 制御回路 Ｓ ・・・ 給湯装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貯湯槽とヒートポンプの冷媒が流通する
   凝縮器とを、水を貯湯槽から凝縮器へ流すための往き配
   管、及び水を凝縮器から貯湯槽へ流すための戻り配管で
   連結して成る給湯装置であって、前記往き配管の途中に
   循環ポンプと該循環ポンプからの送水量を調整する第１
   流量調整手段とを設けるとともに、貯湯槽と第１流量調
   整手段との間、及び第１流量調整手段と凝縮器との間に
   連通するバイパス配管を設け、該バイパス配管に前記ヒ
   ートポンプの冷媒圧力に応じて送水量を調整する第２流
   量調整手段を設けて成り、前記第１及び／又は第２流量
   調整手段の送水量調整でもって貯湯槽内の水温を調節す
   るようにしたことを特徴とする給湯装置。
2. 【請求項２】 前記第２流量調整手段を前記第１流量調
   整手段より高位置に配設するとともに、前記循環ポンプ
   の始動前及び／又は作動終了後に少なくとも前記第１流
   量調整手段手段を送水可能に調整しておくことを特徴と
   する請求項１に記載の給湯装置。