JP2002364925A - ハイブリッド給湯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼装置による水加熱機能の発揮により湯切
れの問題を解消でき、且つ、従来の電気式温水器と燃焼
式温水器との併設タイプに比較して全体システム構成を
簡素化できるハイブリッド給湯装置を提供する。 【解決手段】 貯湯タンク１２内に蓄えられる温水を加
熱する手段として、電気式ヒートポンプユニット１１と
燃焼式加熱装置とを備え、この燃焼式加熱装置には、燃
焼装置２５と、この燃焼装置２５により加熱される温水
加熱室３０とを設け、この温水加熱室３０内の温水が温
度上昇による自然対流によって上部の温水出口３５から
貯湯タンク１２内の上部に流入し、貯湯タンク１２の下
部の温水が温水入口３４から温水加熱室３０の下部に流
入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、貯湯タンクを持つ
電気式温水器に、温水加熱のための燃焼装置を組み合わ
せたハイブリッド給湯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の給湯装置としては、（１）電気ヒ
ータにて加熱した温水（給湯水）を貯湯タンクにて保温
貯蔵する電気式温水器と、（２）このような電気式温水
器にガスなどの燃焼式の温水器を併設するものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前者の電気
式温水器単体のものでは、温水を一度に多量に使用する
と、温水量が低下して、湯切れの問題が生じる。この湯
切れを防ぐためには貯湯タンクを大型化しなければなら
ない。

【０００４】また、後者の電気式温水器に燃焼式の温水
器を併設するタイプでは、電気式温水器の温水と燃焼式
温水器の温水とを切り替える制御弁が必要となるのに加
えて、形式の異なる２つの温水器をそのまま併設してい
るので、全体システム構成が複雑である。

【０００５】本発明は上記点に鑑み、燃焼装置による水
加熱機能の発揮により湯切れの問題を解消でき、且つ、
従来の電気式温水器と燃焼式温水器との併設タイプに比
較して全体システム構成を簡素化できるハイブリッド給
湯装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明では、貯湯タンク（１２）
と、貯湯タンク（１２）内に蓄えられる温水を加熱する
ための電気式加熱装置（１１）と、貯湯タンク（１２）
内に蓄えられる温水を加熱するための燃焼式加熱装置
（２５、３０）とを備え、燃焼式加熱装置は、燃焼装置
（２５）と、燃焼装置（２５）により内部の温水が加熱
される温水加熱室（３０）とを有し、温水加熱室（３
０）の上部に温水を貯湯タンク（１２）内の上部に向け
て流出させる温水出口（３５）を設け、温水加熱室（３
０）の下部に貯湯タンク１２の下部の温水が流入する温
水入口（３４）を設け、温水加熱室（３０）内の温水が
温度上昇による自然対流によって貯湯タンク（１２）内
の上部に溜まるようにしたことを特徴とする。

【０００７】これにより、電気式加熱装置（１１）のみ
であると湯切れを起こすような使用条件においても、燃
焼装置（２５）の作動により温水加熱室（３０）内の温
水を加熱し、それにより、燃焼作動による高温の温水を
貯湯タンク（１２）内の上部に溜めることができる。従
って、貯湯タンク１２のタンク容量を特別に大型化しな
くても、湯切れを防止でき、実用上、極めて有利であ
る。

【０００８】また、燃焼作動による高温温水を自然対流
によって貯湯タンク（１２）内の上部に流入させるか
ら、温水回路を切り替えるための制御弁等を特別に必要
とせず、全体システム構成を簡素化できる。

【０００９】また、燃焼作動による高温温水を自然対流
によって貯湯タンク（１２）内の上部に流入させるか
ら、燃焼作動による高温の温水が貯湯タンク（１２）内
の下部の低温温水と混合することなく、タンク上部に良
好に溜めることができ、燃焼作動による高温の温水を給
湯のために有効に利用できる。

【００１０】請求項２に記載の発明のように、電気式加
熱装置は、電動圧縮機（１７）を有する電気式ヒートポ
ンプユニット（１１）で構成できる。

【００１１】このように、電気式加熱装置としてヒート
ポンプユニット１１を用いる場合には給水温度が高くな
ると、サイクル高圧が上昇して圧縮機動力が増大し、そ
の結果、ＣＯＰ（成績係数）が低下するが、本発明にお
いてはヒートポンプユニット１１による温水加熱作用に
燃焼作動による温水加熱作用を組み合わせることにより
湯切れを防止できるから、ヒートポンプユニット（１
１）の給水温度を湯切れ防止のために特別に高くする必
要がなく、そのため、ヒートポンプユニット（１１）の
ＣＯＰを向上できる。

【００１２】請求項３に記載の発明では、温水出口（３
５）を、貯湯タンク（１２）の上下方向寸法に対して２
／３以上の上部位置に配置することを特徴とする。

【００１３】このように、温水出口（３５）をタンク上
部位置に配置することにより、燃焼作動による高温の温
水を貯湯タンク（１２）の上部に溜めて給湯のために有
効利用できる。

【００１４】請求項４に記載の発明では、貯湯タンク
（１２）内の湯切れの有無を判定し、貯湯タンク（１
２）内が湯切れ状態であるときに、燃焼装置（２５）を
作動させて温水加熱室（３０）内の温水を加熱すること
を特徴とする。

【００１５】これにより、貯湯タンク（１２）内の湯切
れを燃焼装置（２５）の燃焼作動によって速やかに解消
できる。

【００１６】請求項５に記載の発明のように、貯湯タン
ク（１２）内の上部に溜まる所定温度以上の高温温水の
量が必要量以上あるか判定し、高温温水の量が必要量以
上ないときに、貯湯タンク（１２）内が湯切れであると
判定することができる。

【００１７】請求項６に記載の発明では、貯湯タンク
（１２）からの給湯対象機器として風呂が備えられてお
り、貯湯タンク（１２）内の温水状態が風呂の湯張り可
能な状態にあるか判定し、風呂の湯張り可能な状態でな
い時に、燃焼装置（２５）を作動させて温水加熱室（３
０）内の温水を加熱することを特徴とする。

【００１８】これにより、風呂の湯張りというユーザの
要求に対しても、貯湯タンク（１２）の大型化を必要と
することなく、良好に対応できる。

【００１９】請求項７に記載の発明では、貯湯タンク
（１２）内の温水より高温の温水の出湯指示が出た時
に、燃焼装置（２５）を作動させて温水加熱室（３０）
内の温水を加熱することを特徴とする。

【００２０】これにより、ユーザから高温の温水の出湯
指示が出た時にも燃焼装置（２５）の作動により速やか
に対応できる。

【００２１】請求項８に記載の発明では、貯湯タンク
（１２）内下部に水道水を供給する第１給水配管（２
１）と、温水加熱室（３０）内下部に水道水を供給する
第２給水配管（２１ｂ）と、第１給水配管（２１）に設
けられ、貯湯タンク（１２）内への水道水供給を制御す
る弁手段（３９）とを備えることを特徴とする。

【００２２】これにより、第２給水配管（２１ｂ）から
水道水の圧力を温水加熱室（３０）内に直接加えること
ができる。そのため、貯湯タンク（１２）内の湯切れを
燃焼装置（２５）の燃焼作動によって解消する際に、弁
手段（３９）によって貯湯タンク（１２）内への水道水
供給を制限すると、燃焼作動による高温温水の自然対流
に加え、水道水の圧力を利用して、温水加熱室（３０）
内の高温温水を給湯対象機器側に効率よく迅速に供給で
きる。従って、貯湯タンク（１２）内の湯切れをより一
層迅速に解消できる。

【００２３】請求項９に記載の発明のように、請求項８
において、燃焼装置（２５）の作動時に、第１給水配管
（２１）から貯湯タンク（１２）内への水道水供給を制
限する状態に弁手段（３９）を操作すれば、燃焼装置
（２５）の作動時に水道水の圧力を利用して温水加熱室
（３０）内の高温温水を給湯対象機器側に効率よく迅速
に供給できる。一方、燃焼装置（２５）の停止時には弁
手段（３９）を全開状態に操作することにより、貯湯タ
ンク（１２）内へ水道水を何ら支障なく供給できる。

【００２４】請求項１０に記載の発明では、請求項８ま
たは９において、温水入口（３４）の通路面積を第２給
水配管（２１ｂ）の通路面積より小さくしたことを特徴
とする。

【００２５】ところで、燃焼装置（２５）の作動時に第
２給水配管（２１ｂ）から温水加熱室（３０）内への水
道水の流れが形成されると、この水道水の流れによる動
圧により温水入口（３４）側の低温温水が温水加熱室
（３０）内へ吸い込まれようとするが、請求項１０では
温水入口（３４）の通路面積を小さくして流通抵抗を大
きくしているから、上記の動圧による流れを少量に低減
できる。これにより、燃焼作動により加熱された高温温
水の一部が貯湯タンク（１２）の上部から下部の温水入
口（３４）側へ向かうことを抑制して、燃焼作動による
高温温水を給湯対象機器側により一層迅速に供給でき
る。

【００２６】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。

【００２７】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
本発明によるハイブリッド給湯装置を一般家庭用の給湯
装置に適用したものであって、図１はハイブリッド給湯
装置の全体構成図であり、給湯装置の構成は、貯湯タン
クユニット１０とヒートポンプユニット１１とに大別さ
れる。

【００２８】タンクユニット１０は縦長の貯湯タンク１
２を有し、ヒートポンプユニット１１の高圧側熱交換器
（放熱器）１３で加熱された高温の温水が貯湯タンク１
２の最上部の給湯口１４から貯湯タンク１２内に流入す
る。そして、貯湯タンク１２の底部の出口１５から低温
温水が電動ポンプ１６によりヒートポンプユニット１１
の高圧側熱交換器１３に流入する。

【００２９】なお、ヒートポンプユニット１１は電動圧
縮機１７にて圧縮された高圧冷媒を高圧側熱交換器１３
に流入させ、ここで、高圧冷媒と温水とを熱交換して温
水を加熱し、高圧側熱交換器１３を通過した放熱後の高
圧冷媒はその後、減圧装置１８で低圧状態に減圧され
る。この低圧冷媒は蒸発器１９で大気等から吸熱して蒸
発し、その後、電動圧縮機１７に吸入され、再度圧縮さ
れる。ヒートポンプユニット１１は料金の安い夜間電力
を利用して主に夜間に稼働される電気式温水器を構成す
る。

【００３０】貯湯タンク１２の底部には、水道水等を給
水するための給水入口２０が設けてある。この給水入口
２０に接続される給水配管２１の途中から給水配管２１
ａを分岐している。また、貯湯タンク１２最上部の給湯
口１４から高温の温水が流れる給湯配管２２と、給水配
管２１ａとを合流させ、その合流部に温度調整弁２３を
配置している。

【００３１】この温度調整弁２３は、貯湯タンク１２内
に貯湯された高温（６０℃〜９０℃程度）の温水と、給
水配管２１ａからの低温水との混合比率を調整して給湯
温水の温度を調整するものである。本例の温度調整弁２
３は上記混合比率を調整する弁体をモータ等のアクチュ
エータにより駆動するようになっており、給湯温水の温
度を検出する温度センサ（サーミスタ）２４の検出温度
により弁体位置を自動調整して、給湯温水の温度が目標
温度に維持されようになっている。給湯配管２２におい
て温度調整弁２３の下流側は、種々な給湯対象の機器、
例えば、台所や洗面台、風呂等の機器が接続される。

【００３２】一方、タンクユニット１０にはガス式の燃
焼装置２５が備えられている。この燃焼装置２５は、ガ
ス供給管２６から燃焼室２７内にガスを供給し、このガ
スを点火装置２８により点火させ、そして、電動送風機
２９により燃焼室２７内に送風される燃焼空気を供給ガ
スに混合して強制燃焼を行わせる。

【００３３】ガス式の燃焼装置２５の上部に温水加熱室
３０が隣接して設置してある。この温水加熱室３０は、
その内部の温水とガス式燃焼装置２５の燃焼ガスとを熱
交換させて、内部の温水を加熱する熱交換室である。こ
のため、ガス式燃焼装置２５の燃焼ガスが温水加熱室３
０の下側の外表面に沿って流れて温水と十分熱交換した
後に、燃焼ガスが燃焼装置２５の外部へ排出されるよう
になっている。ここで、ガス式の燃焼装置２５と温水加
熱室３０とにより燃焼式加熱装置を構成している。

【００３４】なお、ガス供給管２６には、ガス供給の遮
断作用の安全性を高めるために、第１電磁弁（元ガス電
磁弁）３１と第２電磁弁３２とを直列に設けている。ま
た、燃焼室２７に燃焼の炎を検出する炎センサ（フレー
ムロット）３３を設けて、その検出信号を燃焼制御に使
用するようになっている。

【００３５】そして、温水加熱室３０は温水の温度差に
よる密度差（高温温水の密度＜低温温水の密度）を利用
した自然対流によって、温水加熱室３０と貯湯タンク１
２との間の温水循環を行うために、貯湯タンク１２の下
部と連通する温水入口３４を温水加熱室３０の下部に設
け、貯湯タンク１２の上部と連通する温水出口３５を温
水加熱室３０の上部に設けている。

【００３６】また、縦長形状の貯湯タンク１２には、そ
の内部の温水温度を検出する温度センサ（サーミスタ）
３６をタンク上下方向の異なる高さに複数（図示の例で
は５個）設けてある。このタンク上下方向の複数の温度
センサ３６の検出信号により、上下方向の温水温度の勾
配を判定することができ、そして、この上下方向の温水
温度の勾配から、貯湯タンク１２内に所定温度（例えば
６０℃）以上の高温温水が必要量あるかどうか、換言す
ると、貯湯タンク１２内の温水が湯切れ状態にあるかど
うかを判定できる。

【００３７】図２は本実施形態の電気制御ブロック図で
あり、上記センサ群２４、３３、３６等の検出信号、お
よび給湯装置操作パネル３７の操作信号が電子制御装置
３８に入力され、この電子制御装置３８で入力信号に基
づく所定の演算処理を行って、図１の各機器（１１、２
３、２８、２９、３１、３２）の作動を制御するように
なっている。

【００３８】図３は電子制御装置３８により実行される
燃焼装置２５の作動制御例であり、ステップＳ１００に
て貯湯タンク１２の湯切れの有無を判定する。この判定
は、具体的には、タンク上下方向の複数の温度センサ３
６の検出信号により、タンク上下方向の温水温度の勾配
を判定し、この上下方向の温水温度の勾配に基づいて貯
湯タンク１２内に所定温度（例えば６０℃）以上の高温
温水が必要量あるかどうかを判定する。この結果、貯湯
タンク１２内に所定温度（例えば６０℃）以上の高温温
水が必要量あるときは湯切れ状態でないと判定し、制御
ルーチンを終える。

【００３９】一方、貯湯タンク１２内に所定温度以上の
高温温水が必要量なく、湯切れであると判定したとき
は、次のステップＳ１１０に進み、燃焼装置２５のガス
燃焼を開始する。すなわち、燃焼装置２５の両電磁弁３
１、３２を開弁し、点火装置２８及び電動送風機２９を
作動させて、ガス燃焼を行う。次のステップＳ１２０で
は、貯湯タンク１２内の湯切れ状態が解消したかどう
か、すなわち、貯湯タンク１２内に所定温度以上の高温
温水が必要量以上回復したかどうかを判定する。この判
定は、上記ステップＳ１００と同様に、タンク上下方向
の温水温度の勾配に基づいて行うことができる。

【００４０】貯湯タンク１２内の湯切れ状態が解消する
まで、燃焼装置２５のガス燃焼が継続される。このガス
燃焼によって、温水加熱室３０内下側の温水が主に加熱
される。そして、加熱されて温度上昇した温水は密度が
小さくなるため、自然対流（温度ドラフト力）によって
温水加熱室３０内を上昇し、温水加熱室３０の上部の高
温温水は上部の温水出口３５から貯湯タンク１２内の上
部に流入する。

【００４１】これにより、貯湯タンク１２内の上部に高
温の温水が徐々に溜まっていく。この現象は、ヒートポ
ンプユニット１１で加熱された高温の温水を給湯口１４
から貯湯タンク１２内の上部に供給することと全く同じ
であり、貯湯タンク１２内の湯の温度境界が温水加熱室
３０内からの高温の温水の流入により乱されることがな
い。

【００４２】そして、貯湯タンク１２内の下部の温水は
低温であり、密度が大きいため、下部の温水入口３４か
ら温水加熱室３０内の下部に流入しガス燃焼によって加
熱される。

【００４３】ガス燃焼による上記の温水加熱作用および
温水加熱室３０と貯湯タンク１２との間の温水循環作用
により、貯湯タンク１２内の温水温度が上昇し、その結
果、ステップＳ１２０にて貯湯タンク１２の湯切れが解
消した判定されると、ステップＳ１３０に進み、燃焼装
置２５の両電磁弁３１、３２を閉弁し、電動送風機２９
を停止して、ガス燃焼を停止する。

【００４４】ところで、本実施形態によると、貯湯タン
ク１２内の高温温水の量を判定して、高温温水の量が必
要量以下に低下した時には燃焼装置２５を始動させて、
そのガス燃焼によって温水加熱室３０内の温水を加熱
し、それにより、温水加熱室３０内の高温温水が自然対
流によって貯湯タンク１２内の上部に流入するので、ヒ
ートポンプユニット１１からの高温の温水と同様に、ガ
ス燃焼による高温の温水が貯湯タンク１２内の上部に溜
まっていく。

【００４５】従って、貯湯タンク１２のタンク容量を特
別に大型化しなくても、湯切れの発生を未然に防止で
き、実用上、極めて有利である。例えば、貯湯タンク１
２のタンク容量を湯切れ防止のために、４人家族の場合
に余裕を見て、３００リットル程度に大型化しなくて
も、本実施形態によると、ヒートポンプユニット１１に
よる温水加熱作用にガス燃焼による温水加熱作用を組み
合わせることにより、貯湯タンク１２のタンク容量を４
人家族の場合に平均的な１日の使用量の１５０リットル
程度に小型化しても、湯切れの発生を防止できる。

【００４６】また、ガス燃焼による高温温水を自然対流
によって貯湯タンク１２内の上部に流入させるから、ヒ
ートポンプユニット１１からの高温の温水とガス燃焼に
よる高温の温水とを切り替えるための制御弁等を特別に
必要とせず、全体システム構成を簡素化できる。

【００４７】また、ガス燃焼による高温温水を自然対流
によって貯湯タンク１２内の上部に流入するから、ガス
燃焼による高温の温水が貯湯タンク１２内の下部の低温
温水と混合することなく、タンク上部に良好に溜めるこ
とができ、ガス燃焼による高温の温水を給湯のために有
効に利用できる。

【００４８】なお、本発明者らの実験検討によると、ガ
ス燃焼による高温の温水を貯湯タンク１２の上部に溜め
るためには、温水加熱室３０の温水出口３５の位置を、
貯湯タンク１２の上下方向寸法に対して２／３以上の上
部位置に設定することが好ましいことが分かっている。

【００４９】また、ヒートポンプユニット１１において
は、その給水温度が高くなると、サイクル高圧が上昇し
て圧縮機動力が増大し、その結果、ＣＯＰ（成績係数）
が低下するが、本実施形態によると、ヒートポンプユニ
ット１１による温水加熱作用にガス燃焼による温水加熱
作用を組み合わせることにより湯切れを防止できるか
ら、ヒートポンプユニット１１の給水温度を湯切れ防止
のために特別に高くする必要がなく、そのため、ヒート
ポンプユニット１１のＣＯＰを向上できる。

【００５０】なお、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力
以上となり、冷媒として例えば二酸化炭素等を使用する
超臨界ヒートポンプサイクルで、ヒートポンプユニット
１１を構成する場合には、高圧圧力が特に高いので、ヒ
ートポンプユニット１１の給水温度低下によるＣＯＰの
改善効果が大きい。

【００５１】（第２実施形態）図４は第２実施形態によ
る給湯制御のフローチャートであり、給湯配管２２の温
度調整弁２３下流側に接続される給湯対象機器の１つで
ある風呂への湯張り制御に関する。

【００５２】先ず、ステップＳ２００にて操作パネル３
７に備えられている風呂湯張りスイッチ（図示せず）が
投入されているか判定する。この風呂湯張りスイッチ
は、風呂への給湯を指示する風呂自動スイッチであり、
この風呂湯張りスイッチが投入されると、次のステップ
Ｓ２１０にて貯湯タンク１２内の温水が湯張り可能な状
態にあるか判定する。

【００５３】すなわち、操作パネル３７に備えられてい
る風呂湯張り量スイッチ（図示せず）によりユーザーが
指示した湯張り量を、やはりユーザーが指示した給湯温
度にて貯湯タンク１２内の温水で供給可能かどうかを、
温度センサ３６により検出される貯湯タンク１２内の温
水の温度勾配に基づいて判定する。

【００５４】貯湯タンク１２内の温水が湯張り可能な状
態でないと判定したときは、ステップＳ２２０に進み燃
焼装置２５のガス燃焼を行って、ステップＳ２３０に
て、風呂への給湯温度がユーザーの指示した給湯温度
（目標温度）となるように温度調整弁２３を制御して、
湯張り制御を行う。なお、ステップＳ２１０にて湯張り
可能と判定したときはステップＳ２３０に直接進み湯張
り制御を行う。

【００５５】次のステップＳ２４０では、風呂への給湯
量を検出する流量センサ、あるいは風呂内の水位に対応
する水圧を検出する圧力スイッチ等を用いて湯張りが終
了したかどうかを判定する。湯張りが終了するまでステ
ップＳ２３０の湯張り制御を継続し、湯張りが終了する
と、ステップＳ２５０に進み、燃焼装置２５のガス燃焼
をしている場合は、そのガス燃焼を停止する。

【００５６】（第３実施形態）図５は第３実施形態によ
る給湯制御のフローチャートであり、操作パネル３７に
備えられている給湯目標温度設定スイッチ（図示せず）
から、貯湯タンク１２内上部の温水温度よりも高温の目
標温度が指示されたときの出湯制御に関する。

【００５７】先ず、ステップＳ３００にて操作パネル３
７に備えられている給湯目標温度設定スイッチから高温
の目標温度（例えば、８０℃）が指示されたか判定す
る。

【００５８】この判定がＹＥＳになると、次のステップ
Ｓ３１０にて貯湯タンク１２内の温水が給湯目標温度設
定スイッチの指示温度にて出湯可能な状態にあるか判定
する。すなわち、給湯目標温度設定スイッチの指示温度
による出湯が可能かどうかを、温度センサ３６により検
出される貯湯タンク１２内の温水の温度勾配に基づいて
判定する。

【００５９】貯湯タンク１２内の温水が指示温度による
出湯可能な状態でないと判定したときは、ステップＳ３
２０に進み燃焼装置２５のガス燃焼を行って、ステップ
Ｓ３３０で出湯温度がユーザーの指示温度（目標温度）
となるように温度調整弁２３を制御して、出湯制御を行
う。なお、ステップＳ３１０にて出湯可能と判定したと
きはステップＳ３３０に直接進み、出湯制御を行う。

【００６０】次のステップＳ３４０では、出湯開始後の
経過時間、出湯流量等の情報、あるいはユーザーの出湯
キャンセル操作に基づいて高温出湯が終了したかどうか
を判定する。

【００６１】高温出湯が終了するまでステップＳ３３０
の出湯制御を継続し、高温出湯が終了すると、ステップ
Ｓ３５０に進み、燃焼装置２５のガス燃焼をしている場
合は、そのガス燃焼を停止する。

【００６２】（第４実施形態）図６、７は第４実施形態
であり、第１実施形態の図１の温水回路に対して次の２
点で相違している。

【００６３】第４実施形態の第１の相違点は、給水配管
２１から新たに給水配管２１ｂを分岐して、この給水配
管２１ｂを温水加熱室３０の下部に連通させている点で
ある。これにより、給水配管２１ｂから水道水を温水加
熱室３０内の下部に直接導入できるようになっている。

【００６４】第４実施形態の第２の相違点は、貯湯タン
ク１２の底部の給水入口２０に水道水を導入する給水配
管２１の経路において、給水配管２１と、これから分岐
される給水配管２１ａ、２１ｂとの分岐点Ａよりも給水
入口２０側の部位に給水制御弁３９を追加設置してい
る。この給水制御弁３９は電磁弁等により構成され、図
２の電子制御装置３８の出力により電気的に開閉制御さ
れる。

【００６５】なお、第４実施形態において、給水配管２
１は本発明の第１給水配管を構成し、給水配管２１ｂは
本発明の第２給水配管を構成し、また、給水制御弁３９
は本発明の弁手段を構成する。

【００６６】図７は第４実施形態による制御を示すフロ
ーチャートであり、図３の第１実施形態による制御との
相違点はステップＳ１１０ａおよびステップＳ１３０ａ
である。

【００６７】第４実施形態では図７のステップＳ１００
にて貯湯タンク１２の湯切れの有無を判定する。この判
定は、図３と同様に複数の温度センサ３６により検出さ
れるタンク上下方向の温水温度に基づいて判定する。貯
湯タンク１２内に所定温度以上の高温温水が必要量な
く、湯切れであると判定すると、次のステップＳ１１０
ａに進み、燃焼装置２５のガス燃焼を開始すると同時
に、給水制御弁３９を閉弁する。

【００６８】次のステップＳ１２０では、貯湯タンク１
２内の湯切れ状態が解消したかどうか、すなわち、貯湯
タンク１２内に所定温度以上の高温温水が必要量以上回
復したかどうかをタンク上下方向の温水温度の勾配に基
づいて判定する。貯湯タンク１２内の湯切れ状態が解消
するまで、ステップＳ１１０ａによる燃焼装置２５のガ
ス燃焼および給水制御弁３９の閉弁状態が継続される。

【００６９】ステップＳ１１０ａにおいては、貯湯タン
ク１２の底部の給水入口２０への水道水の導入を給水制
御弁３９により遮断した状態にて燃焼装置２５のガス燃
焼を行うので、温水加熱室３０内の下部に給水配管２１
ｂから直接導入される水道水を燃焼装置２５の燃焼熱に
より加熱することになる。

【００７０】この場合、温水加熱室３０内に水道水の圧
力が加わるととともに、貯湯タンク１２内は給水制御弁
３９の閉弁により水道水の圧力が直接加わらない。その
結果、貯湯タンク１２内の低温の温水が押し出されるこ
とがほとんどなく、給水配管２１ｂから直接導入される
水道水を温水加熱室３０内で加熱し、この加熱された高
温の温水を給湯対象の機器側へ迅速に供給できる。

【００７１】すなわち、第１実施形態で説明した温水温
度差による自然対流に加えて、温水加熱室３０に加わる
水道水の圧力を利用して、図６の１点鎖線矢印Ｂに示す
温水流れを作ることができるので、燃焼装置２５の燃焼
熱により加熱された温水を矢印Ｂの流れにて直ちに給湯
対象の機器に供給できる。従って、貯湯タンク１２の湯
切れ発生時に、湯切れ解消のための対応を迅速に行うこ
とができる。

【００７２】そして、給湯対象機器における出湯量の減
少、あるいは給湯対象機器における出湯が停止される
と、矢印Ｂの温水流れが減少あるいは停止されるので、
温水加熱室３０内の温水の温度差を利用した自然対流に
よって温水加熱室３０と貯湯タンク１２との間の温水循
環が行われる。これにより、貯湯タンク１２内にその上
部から徐々に高温の温水が溜まっていく。

【００７３】その結果、貯湯タンク１２内の温水温度が
上昇して、ステップＳ１２０にて貯湯タンク１２の湯切
れが解消した判定されると、ステップＳ１３０ａに進
み、燃焼装置２５の両電磁弁３１、３２を閉弁し、電動
送風機２９を停止して、ガス燃焼を停止する。これと同
時に、給水制御弁３９を開弁して、貯湯タンク１２の底
部に給水配管２１から水道水が直接導入される状態に復
帰させる。

【００７４】なお、第４実施形態において、給水制御弁
３９は燃焼装置２５の燃焼作動時に給水配管２１から直
接貯湯タンク１２の底部に導入される水道水を制限する
役割を果たすものであるから、給水制御弁３９を全閉状
態とせずに、少量の開度状態に絞るようにしてもよい。

【００７５】（第５実施形態）上記第４実施形態による
と、温水加熱室３０内の下部に給水配管２１ｂから直接
導入される水道水により矢印Ｂの温水流れが形成され、
この温水流れＢの動圧により温水入口３４から温水加熱
室３０内に吸い込まれる温水流れが形成される。この温
水入口３４から温水加熱室３０内に吸い込まれる温水流
れが増大すると、貯湯タンク１２の上部において温水流
れＢから分岐して貯湯タンク１２の下部の温水入口３４
へ向かう温水流れが増大することになる。このことは、
給湯対象機器に向かう温水流れＢの量を減少させること
になるから、燃焼装置２５の燃焼作動による迅速な湯切
れ解消効果を低減させる。

【００７６】そこで、第５実施形態では温水流れＢの動
圧により温水入口３４から温水加熱室３０内に吸い込ま
れる温水流れを抑制するものである。図８は第５実施形
態であり、上記第４実施形態に対して、貯湯タンク１２
下部の低温温水を温水加熱室３０の底部に流入させる温
水入口３４と、温水加熱室３０に直接水道水を導入する
給水配管２１ｂの通路面積の関係を、温水入口３４の通
路面積が給水配管２１ｂの通路面積に比較して小さくる
ように設定している。

【００７７】なお、図８の例では、通路面積の大きい給
水配管２１ｂの途中部位に通路面積の小さい温水入口３
４を接続して、温水加熱室３０に対する給水配管２１ｂ
と温水入口３４の接続部位を１箇所にしている。

【００７８】第５実施形態によると、温水入口３４の温
水流通抵抗が給水配管２１ｂの温水流通抵抗に比較して
大きくなるので、貯湯タンク１２の湯切れ発生時に温水
流れＢが形成されても、この温水流れＢの動圧により温
水入口３４から温水加熱室３０内に吸い込まれる温水流
れの量を抑制できる。

【００７９】そのため、燃焼装置２５の燃焼作動により
加熱された温水のほとんどをそのまま給湯対象機器に供
給することができる。従って、第５実施形態では第４実
施形態よりも一層、迅速な湯切れ解消効果を発揮でき
る。なお、第５実施形態による燃焼装置２５の作動制御
は第４実施形態の図７と同じでよいので、説明を省略す
る。

【００８０】なお、上記第４、第５実施形態では、燃焼
装置２５の燃焼作動の間、給水制御弁３９を閉弁してい
るが、給湯対象機器での出湯が停止されると、温水流れ
Ｂがなくなるので、この時点で給水制御弁３９を開弁し
てもよい。すなわち、燃焼装置２５の燃焼作動継続中で
あっても、給湯対象機器での出湯が停止された時点で給
水制御弁３９を開弁するようにしてもよい。

【００８１】（他の実施形態）上記各実施形態では、電
気式温水器としてヒートポンプユニット１１を使用する
場合について説明したが、貯湯タンク１２内の電気ヒー
タを配置して貯湯タンク１２内の温水を電気ヒータによ
り直接加熱する電気式温水器に対して本発明を適用して
もよい。

【００８２】なお、上記各実施形態では、ガス式の燃焼
装置２５を用いて温水を加熱する例について説明した
が、灯油等の液体燃料を用いる燃焼装置を用いて温水を
加熱してもよいことはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す全体システム図で
ある。

【図２】第１実施形態の電気制御ブロック図である。

【図３】第１実施形態の作動を示すフローチャートであ
る。

【図４】第２実施形態の作動を示すフローチャートであ
る。

【図５】第３実施形態の作動を示すフローチャートであ
る。

【図６】第４実施形態を示す全体システム図である。

【図７】第４実施形態の作動を示すフローチャートであ
る。

【図８】第５実施形態の要部断面図である。

【符号の説明】

１１…ヒートポンプユニット（電気式加熱装置）、１２
…貯湯タンク、２５…燃焼装置、３０…温水加熱室、３
４…温水入口、３５…温水出口。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貯湯タンク（１２）と、前記貯湯タンク
   （１２）内に蓄えられる温水を加熱するための電気式加
   熱装置（１１）と、前記貯湯タンク（１２）内に蓄えら
   れる温水を加熱するための燃焼式加熱装置（２５、３
   ０）とを備え、 前記燃焼式加熱装置は、燃焼装置（２５）と、前記燃焼
   装置（２５）により内部の温水が加熱される温水加熱室
   （３０）とを有し、 前記温水加熱室（３０）は、前記貯湯タンク（１２）内
   の上部に向けて温水を流出させる温水出口（３５）と、
   前記貯湯タンク１２内下部の温水が流入する温水入口
   （３４）を有し、 前記温水加熱室（３０）内の温水が温度上昇による自然
   対流によって前記貯湯タンク（１２）内の上部に溜まる
   ようにしたことを特徴とするハイブリッド給湯装置。
2. 【請求項２】 前記電気式加熱装置は、電動圧縮機（１
   ７）を有する電気式ヒートポンプユニット（１１）であ
   ることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド給湯
   装置。
3. 【請求項３】 前記温水出口（３５）を、前記貯湯タン
   ク（１２）の上下方向寸法に対して２／３以上の上部位
   置に配置することを特徴とする請求項１または２に記載
   のハイブリッド給湯装置。
4. 【請求項４】 前記貯湯タンク（１２）内の湯切れの有
   無を判定し、前記貯湯タンク（１２）内が湯切れ状態で
   あるときに、前記燃焼装置（２５）を作動させて前記温
   水加熱室（３０）内の温水を加熱することを特徴とする
   請求項１ないし３のいずれか１つに記載のハイブリッド
   給湯装置。
5. 【請求項５】 前記貯湯タンク（１２）内の上部に溜ま
   る所定温度以上の高温温水の量が必要量以上あるか判定
   し、前記高温温水の量が必要量以上ないときに湯切れ状
   態であると判定することを特徴とする請求項４に記載の
   ハイブリッド給湯装置。
6. 【請求項６】 前記貯湯タンク（１２）からの給湯対象
   機器として風呂が備えられており、 前記貯湯タンク（１２）内の温水状態が前記風呂の湯張
   り可能な状態にあるか判定し、前記風呂の湯張り可能な
   状態でない時に、前記燃焼装置（２５）を作動させて前
   記温水加熱室（３０）内の温水を加熱することを特徴と
   する請求項１ないし３のいずれか１つに記載のハイブリ
   ッド給湯装置。
7. 【請求項７】 前記貯湯タンク（１２）内の温水より高
   温の温水の出湯指示が出た時に、前記燃焼装置（２５）
   を作動させて前記温水加熱室（３０）内の温水を加熱す
   ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに
   記載のハイブリッド給湯装置。
8. 【請求項８】 前記貯湯タンク（１２）内下部に水道水
   を供給する第１給水配管（２１）と、 前記温水加熱室（３０）内下部に水道水を供給する第２
   給水配管（２１ｂ）と、 前記第１給水配管（２１）に設けられ、前記貯湯タンク
   （１２）内への水道水供給を制御する弁手段（３９）と
   を備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか
   １つに記載のハイブリッド給湯装置。
9. 【請求項９】 前記燃焼装置（２５）の作動時に、前記
   第１給水配管（２１）から前記貯湯タンク（１２）内へ
   の水道水供給を制限する状態に前記弁手段（３９）を操
   作することを特徴とする請求項８に記載のハイブリッド
   給湯装置。
10. 【請求項１０】 前記温水入口（３４）の通路面積を前
    記第２給水配管（２１ｂ）の通路面積より小さくしたこ
    とを特徴とする請求項８または９に記載のハイブリッド
    給湯装置。