JPS60259873A - 暖冷房給湯装置 - 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】 （発明の目的） 従来、電動機や内燃機関を駆動源とするヒートポンプを
用いて暖房給湯装置を構成した場合、核ヒートポンプで
は高温水を効率的１つ多針に取り出せないので、温水の
多目的利用が難かしく、また大きな貯湯タンクが必要と
なり、貯湯熱一の放熱ロスも大きいという欠点がある。

また大型ガス湯沸器等の燃焼式温水加熱器を用いた暖房
給湯装置では、必要世の高温水が容易に得られるものの
、やはり全体としての熱効率が比較的低いという欠点が
ある。

本発明は夫々単独では以上のような欠点を有するヒート
ポンプ並びに温水加熱器を極めて合理的に組み合わせ、
即ちヒートポンプにより予熱した温水を、更に温水加熱
器で加熱して高温水をイ）するように構成することによ
り、夫々の欠点を解消し、そして夫々の利点を効果的に
引き出すことを目的（　３　） とすると共に、極めて合理的な構成で冷房機能を持たせ
ることにより、暖房、給湯並びに冷房機能を一体化した
、全体の効率が高く、維持費の安い暖冷房給湯装置を捉
供することを目的とするものである。そして本発明は冷
房を行なう放熱器によっても暖房を行なえるようにする
ことにより施工性を向上させ、しかもかかる暖房を厳寒
期に於いても良好に行なえるようにすることを目的とす
るものである。以下本発明を実施例に基づいて詳述する
と次の通りである。

（発明の構成） 図に於いて符号Ａはヒートポンプを示すもので、該ヒー
トポンプＡは、その構成要素として、膨張弁１，１′及
びこれに並列に設けた逆止弁２，２′によって蒸発器ま
たは凝縮器として選択的に動作させる外気放熱器３及び
暖冷房用放熱器３′と、凝縮器としてのみ動作させる温
水系統放熱器４とを設けると共に、前記外気放熱器３、
暖冷房用放熱器３及び温水系統放熱器４のうちからいず
れか２つを選択してヒートポンプを構成する選択機構５
を（　４　） 設ける。符号６は受液器である。選択機構５目、図示例
では、西方弁７、バイパス路８並びに升９。

９、９，９　、・・・等から構成ｌ−ているが、この他
前述したように選択し得る構成であれば適宜である。

符号１０はコンプレッサであるが、該コンプレッサ１０
の駆動源としては電動機１１の他、内燃機関等、他の駆
動源を用いても良い。そして本発明は、前記暖冷房用放
熱器３′の上流側と下流側の冷媒経路Ｂの適所間に１冷
媒加熱用熱交換部１２を設けた選択動作自在な冷媒加熱
系統Ｃを設ける。

例えば図中実線で示した冷媒加熱系統Ｃは、受液器６か
ら弁１３、ポンプ１４並びに冷媒加熱用熱交換部１２を
経て、前記冷媒経路Ｂに於ける四方弁７の下流側に冷媒
を導入する構成である。この構成では、冷媒加熱用熱交
換部１２に於いて冷媒は液体状態であるが、該熱交換部
１２とポンプ１４を上、下流側に逆にして、該熱交換部
１２に於いて気体状態で熱交換するようにしても良い。

また図中に仮想線で示した冷媒加熱系統Ｃは、受液器６
の下流側から那１３、インジエクションギャビラリ−１
５、冷媒加熱用熱交換部１２を経てコンプレッサー１０
の圧縮過程に冷媒を導入する構成、即ち中間圧インジェ
クションを適用するものである。

しかして、第１．第２並びに第３の発明は以上の構成に
、以下の構成を組み合わせたことを特徴とするものであ
る。まず、第１の発明は、第１図に示すように給水部１
６から、前記温水系統放熱器４を通り、出湯部１６′に
至る給湯用温水系統りと、該温水系統放熱器４を通シ、
適宜の放熱器、例えば暖房用放熱器１１や風呂伯父き熱
交換器１７′との間を循環する放熱用温水系統Ｅを構成
すると共に、前記給湯用温水系統り並びに放熱用温水系
統Ｅには、前記凝縮器３の下流側に例えばガス湯沸器等
の温水加熱器１　Ｂ　（１８ａ　、　１８ｂ　）を設け
、そして前記放熱用温水系統Ｅの温水を前記冷媒加熱用
熱交換部１２に供給する構成としたものである。

１だ第２の発明は、前記温水系統放熱器４を通るヒート
ポンプ温水系統Ｆに熱交換部１９を設けると共に、該ヒ
ートポンプ温水系統号に、適宜の放熱器１７　、１７’
に至る放熱用温水系統Ｅを接続し、また給水部１６から
前記熱交換部１９を間接的に通り、出湯部１６′に至る
給湯用温水系統りを構成すると共に前記ヒートポンプ温
水系統Ｆ１放け、前記放熱用温水系統Ｅの温水を前記冷
媒加熱用熱交換部１２に供給する構成としたものである
。

史に第３の発明は、前記ヒートポンプ温水系統Ｆに、給
水部１６から前記温水系統放熱器４を経た下流−側に、
出湯部１６′に至る給湯用温水系統りを構成すると共に
、前記熱交換部１９を間接的に通り適宜の放熱器１７　
、１７’に至る放熱用温水系統Ｅを構成し、前記ヒート
ポンプ温水系統Ｆ１設け、前記放熱用温水系統Ｅの温水
を前記冷媒加熱用熱交換部１２に供給する構成としたも
のである。尚、第２の発明並びに第３の発明の実施例を
（７） 示しているが、前記放熱用温水系統Ｅ並びに給湯用温水
系統りの温水を直接的に、または間接的に加熱すること
ができれば、それらを適宜に選択して構成して良い。ま
た前記熱交換部１９は貯湯量の少ない小型の貯湯タンク
や、貯湯量の更に少ない熱交換器で構成することができ
る。

以上の構成に於いて、第１の発明の動作を第４図に基づ
いて説明すると次の通りである。まず選択機構旦により
、外気放熱器３と温水系統放熱器４を選択して笥４図ｆ
ａｔに示すように該外気放熱器３を蒸発器、温水系統放
熱器４を凝縮器としてヒートポンプを構成することによ
り、該温水系統放熱器４に発生する冷媒の熱を、該放熱
器４に於いて給湯用温水系統りまたは放熱用温水系統Ｅ
と熱交換することによｐ１該給湯用温水系統りに於いて
給水部１６から供給され、前記温水系統放熱器４を通っ
て熱された水を出湯部１６′から給湯することができ、
また該放熱器４を通って熱された放（８） 熱用温水系統Ｅ中の温水により、放熱器１７．１７’に
於いて暖房や風呂の伯父を行なうことができる。

この際、高温水が必要な場合には、前記温水加熱器１８
ａ　、　１８ｂを作動させると、前記放熱器４によって
予熱された温水が更に加熱されるので、篩温水を容易に
得ることができ、例えば給湯時、風呂伯父き時、暖房の
立上り時、風呂のさし温時等に於ける高温水の需要を賄
うことができる。

次に外気放熱器３と暖冷房用放熱器３′を選択して第４
図（ｂｌに示すように、該外気放熱器３を蒸発器、暖冷
房用放熱器３′を凝縮器としてヒートポンプを構成する
ことによシ、該暖冷房用放熱器３′によ）暖房を行なう
ことができる。そしてこの動作時に於ける所望温度の温
水は温水加熱器１８ａ、１８ｂの作動によって賄うこと
ができる。また厳寒期に於いて、ヒートポンプ動作だけ
では暖冷房用放熱器３′に於いて、十分な温度の暖房全
行なえない場合には、放熱用温水系統Ｅの温水を温水供
給経路Ｇにより冷媒加熱用熱交換部１２に供給すると共
に、冷媒加熱系統Ｃを動作させ、前記暖冷房用放熱器３
′の下流側の冷媒経路Ｂ′の冷媒を、前記冷媒加熱用熱
交換部１２に於いて加熱して、前記暖冷房用加熱器３′
の上流側に導入する。こうして該暖冷房用放熱器３′に
より十分な温度で暖房を行々うことができる。かかる冷
媒の加熱は前ｆｔｅ温水加熱器１８ｂによって昇温した
温水によって行なうので、十分にしかも効率的に行々え
る。

次に外気放熱器３と暖冷房用放熱器３を選択して、第４
図ｆｃｌに示すように、第４図＋ｂｌの場合とは逆に外
気放熱器３を凝縮器、暖冷房用放熱器３′を蒸発器とし
てヒートポンプを構成すれば、該暖冷房用放熱器３′に
より冷房を行なうことができる。

そして更に、暖冷房用放熱器３′と温水系統放熱器４を
選択して、第４図＋ｄｌに示すように該暖冷房用放熱器
３′を蒸発器、温水系統放熱器４を凝縮器としてヒート
ポンプを構成することにより、該暖冷房用放熱器３′に
よシ冷房を行なえると共に、かかる冷房によって温水系
統放熱器４に発生する温熱を給湯用温水系統りまたは放
熱用温水系統Ｅに放熱することができ、効果的な熱回収
を行なうことができる。かかる選択構成では、選択した
暖冷房用放熱器３′並びに温水系統放熱器４の他に、外
気用放熱器３並びに膨張弁１にも冷媒が流通するが、前
述の通り温水系統放熱器４から給湯用温水系統りまたは
放熱用温水系統Ｅに放熱をしている場合には、前記外気
用放熱器３に備えられているファンを停止する等して、
夫々を機能させないようにすれば、若干の圧損や熱損失
はあるものの、単なる配管の一部として動作させること
ができ、従って前記熱回収を大幅に阻害しないと共に、
給湯や風呂の伯父をしておらず、前記温水系統放熱器゛
４から放熱できないときは、かかる外気用放熱器３によ
シ放熱して、冷房の効率を低下することがない。

このように第１の発明は、高温水は、その需要時に於い
て、温水加熱器１８ａ　１８ｂを作動させることにより
得るようにして、ヒートポンプの凝縮器として動作させ
る温水系統放熱器４に於ける温度を、かかる高温水需要
時の温度よりも低くしているので、ヒートポンプの効率
を向上することがで（１１） きると共に、前述した様な高温水の需要時や、一時的な
給湯負荷の増大時には、該温水加熱器１８ａ。

１８ｂによって容易に所望の温水を負ることかでき、ま
た貯湯タンクを必要としないことから設置スペース並び
に放熱損失を減少することができる。またかかる温水加
熱器１８ａ　、　１８ｂは、ヒートポンプと独立して作
動させることもできるので、ヒートポンプが故障した際
には、温水加熱器１８ａ　、　１８ｂだけで暖房並びに
給湯を行なうことができる。尚、このようにヒートポン
プが作動していない状態で暖房を行なう場合や、温水系
統放熱器４が選択されていない場合に於いて、放熱用温
水系統Ｅの循環温水を該温水系統放熱器４に通さないよ
うにするために、前記放熱用温水系統Ｅに、選択直妃前
記温水系統放熱器４をバイパス自在なバイパス経路２０
を設ければ、前述の場合に於ける温水系統熱交換器４並
びにこの放熱器４に至る経路に於ける熱損失を防止し、
効率を向上させることができる。

以上の通り、第１の発明では温水系統放熱器４（１２） に発生する熱を、この放熱器４に於いて、給湯用温水系
統り並びに放熱用温水系統Ｅに与えて利用することがで
き、また第２並びに第３の発明は温水系統放熱器４に発
生する熱を、この放熱器４を通り、熱交換部１９を設け
たヒートポンプ温水系「 統（８）を介して給湯用温水系統り並びに放熱用温水系
統Ｅに与えて利用することができ、こうして第１の発明
と同様に・温水による暖房、給湯、冷房並びに冷媒によ
る暖房、そして厳寒時に於ける冷媒加熱による十分な暖
房を行なうことができる。

（発明の効果） 本発明は以上の通シ、適当な条件の基に於いては高効率
なヒートポンプと、高温水が容易に得られる燃焼式等の
温水加熱器を合理的に組み合わせ、高温水はその需要時
に於いて、ヒートポンプで予熱した温水を、更に温水加
熱器で加熱して得るようにしているので、前記ヒートポ
ンプの凝縮温度を高温水需要時の温水温度よシも低くす
ることができ、従って効率を効果的に向上させることが
できると共に、十分な給湯並びに暖房温度を得ることが
でき、温水の多目的利用が可能となシ、そして高度の快
適性が得られると共に、貯湯タンクが不要々ため設置ス
ペースを減じ、設置性を向上させると共に放熱損失も減
少させ、非常に高効率、低維持費で、しかも軽量、コン
パクトな暖房給湯装置を構成することができるという特
徴がある。

しかも本発明は温水加熱器をヒートポンプと独立して作
動させることもできるので、かかるヒートポンプあるい
は温水加熱器のいずれか一方が故障した場合にも最小限
の暖房並びに給湯を行なうことができるという特徴があ
る。更に本発明は暖房、給湯に加えて冷房機能を極めて
合理的に一体化することによシ、従来は単に外気に放熱
していた冷房運転時に発生する温熱をヒートポンプ温水
系統の温熱源として使用することができ、このことから
も本発明は全体としての効率が高く、そして維持費が安
く、シかも設置性の良い暖冷房給湯装置を構成し得ると
いう特徴がある。特に本発明は冷房を行なう放熱器によ
って暖房を行なえるので、冷房を必要とする部屋の暖房
もこれによって賄うことができ、従って配管が簡単で、
施工性が非常に良いことに加えて、温水加熱器によって
暖めた放熱用温水系統の温水によって、かかる放熱器に
至る冷媒を加熱し得るので、厳寒期に於いてヒートポン
プ動作だけでは十分な温度で暖房を行なえない場合にも
、かかる放熱器によって十分な温度で暖房を行なえると
いう大きな特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図並びに第３図は本発明の構成の実施例を
示す系統説明図、第４図（ａｌ　、　（ｂ）　、　［ｃ
ｌ　、　（ｄｌは第１図の構成に於ける動作説明図であ
る。 符号Ａ・・・ヒートポンプ、Ｂ・・・冷媒経路、Ｃ・・
・冷媒加熱系統、Ｄ・・・給湯用温水系統、Ｅ・・・放
熱用温水系統、Ｆ・・・ヒートポンプ温水系統、Ｇ・・
・温水供給経路、１，１′・・・膨張弁、２．２’・・
・逆止弁、３・・・外気放熱器、３′・・・暖冷房用放
熱器、４・・・温水系統放熱器、５・・・選択機構、６
・・・受液器、７・・・四方弁、８・・・バイパス路、
９，９．９．９・・・弁、１０・・・コンプレッサ、１
１・・・電動機、１２・・・冷媒加熱用熱交換部、１３
．１３・・・弁、１４・・・ポンプ、１５・・・（１５
） ・・・インジェクションキャピラリー、１６・・・給水
部、１６・・・出湯部、１７・・・暖房用放熱器、１７
’・・・風呂伯父き熱交換器、１８　（１８ａ　、　１
８ｂ　、　１８ｃ　、　１８ｄ。 １８ｅ　、　１８ｆ　）・・・温水加熱器、１９・・・
熱交換部、２０、・・バイパス経路。 出願人　東京瓦斯株式会社 代理人　三　宵　晃　司　゛ （１６）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ヒートポンプの構成要素として、膨張弁及びこ
   れに並列に設けた逆止弁によって蒸発器または凝縮器と
   して選択的に動作させる外気放熱器及び暖冷房用放熱器
   と、凝縮器としてのみ動作させる温水系統放熱器を設け
   ると共に、前記外気放熱器、暖冷房用放熱器及び温水系
   統放熱器のうちからいずれか２つを選択してヒートポン
   プを構成する選択機構を設け、給水部から該温水系統放
   熱器を通シ出湯口に至る給湯用温水系統と、前記温水系
   統放熱器を通り、適宜の放熱器との間を循環する放熱用
   温水系統を構成すると共に、前記給湯用温水系統並びに
   放熱用温水系統には、前記温水系統放熱器の下流側に温
   水加熱器を設け、前記暖冷房用放熱器の上流側と下流側
   の冷媒経路の適所間に、冷媒加熱用熱交換部を設けた選
   択動作自在な冷媒加熱系統を構成し、核冷媒加熱用熱交
   換部に、前記放熱用温水系統の温水を供給する構成とし
   たことを特徴とする暖冷房給湯装置
2. （２）　ヒートポンプの構成要素として、膨張５Ｆ及び
   これに並列に設けた逆止弁によって、蒸発器または凝縮
   器として選択的に動作させる外気放熱器及び暖冷房用放
   熱器と、凝縮器としてのみ動作させる温水系統放熱器と
   を設けると共に、前記夕１気放熱器、暖冷房用放熱器及
   び温水系統放熱器のうちからいずれか２つを選択してヒ
   ートポンプを構成する選択機構を設け、前記温水系統放
   熱器を通るヒート１ポンプ温水系統に熱交換部を設ける
   と共に、該ヒートポンプ温水系統に、適宜の放熱器に至
   る放熱系統を接続し、また給水部から前記熱交換部を間
   接的に通夛出湯部に至る給湯系統を構成し、前記ヒート
   ポンプ温水系統、放熱系統または給湯系統の適所に温水
   加熱器を設けると共に、前記暖冷房用放熱器の上流側と
   下流側の冷媒経路の適所間に、冷媒加熱用熱交換部を設
   けた選択動作自在な冷媒加熱系統を構成し、該冷媒加熱
   用熱交換部に、前記放熱用温水系統の温水を供給する構
   成としたことを特徴とする暖冷房給湯装置 （３１ヒートポンプの構成要素として、膨張弁及びとれ
   に並列に設けた逆止弁によって、蒸発器または凝縮器と
   して選択的に動作させる外気放熱器及び暖冷房用放熱器
   と、凝縮器としてのみ動作させる温水系統放熱器とを設
   けると共に、前記外気放熱器、暖冷房用放熱器及び温水
   系統放熱器のうちからいずれか２つを選択してヒートポ
   ンプを構成する選択機構を設け、前記温水系統放熱器を
   通るヒートポンプ温水系統に熱交換部を設けると共に、
   該熱交換部を間接的に通り、適宜の放熱器に至る放熱系
   統を構成し、また前記ヒートポンプ温水系統に、給水部
   と該給水部から前記温水系統放熱器を経た下流側に、出
   湯部に至る給湯系統を構成し、前記ヒートポンプ温水系
   統、放熱系統または給湯系統の適所に温水加熱器を設け
   ると共に、前記暖冷房用放熱器の上流側と下流側の冷媒
   経路の適所間に、冷媒加熱用熱交換部を設けた選択動作
   自在な冷媒加熱系統を構成し、該冷媒加熱用熱交換部に
   、前記放熱系統の温水を供給する構成としたことを特徴
   とする暖冷房給湯装置