JP2004226010A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】浴水の追い焚きに必要とする追い焚き熱量を求める追い焚き熱量演算手段を配設させることで、維持費が安くしかも湯切れを防止する貯湯式給湯装置を実現する。
【解決手段】浴水追い焚き手段４０には、熱交換器４１の出入口温度情報を検出する第１、第２浴水温サーミスタ４６、４５が設けられるとともに、制御装置２００は、第１、第２浴水温サーミスタ４６、４５により検出された温度情報に基づいて追い焚き熱量を求める追い焚き制御手段２００ａを有する。これにより、維持費が安くしかも湯切れを防止することができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱手段により加熱した給湯用の湯を貯える貯湯タンクを備える貯湯式給湯装置に関するものであり、特に貯えられた湯の熱量を用いて浴槽内の浴水を追い焚きに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヒートポンプを構成する凝縮器に貯湯タンク内の給湯水を循環させて沸き上げて、この給湯水を貯湯タンク内に貯め、少なくとも浴槽に給湯可能に構成したこの種のヒートポンプ式の貯湯式給湯装置では、浴槽内の浴水を循環させて追い焚き可能に構成した追い焚き用熱交換器を貯湯タンク内に設け、この貯湯タンク内の給湯水の熱を浴水の追い焚きの熱源としている。
【０００３】
しかも、上記追い焚き用熱交換器を二重管構造として、外管または内管のいずれか一方に浴槽内の浴水を循環させ、他方に上記給湯水の熱の他に、ガスまたは石油を燃料とした別体の熱源機で生成される温水を循環させる構成としている。これにより、貯湯タンク内の給湯水の熱量が低下したときや冬場などの外気温度の低いときにも、ヒートポンプを構成する凝縮器以外からの熱源装置によって、浴水の水温を高めることができるので能力不足がなく充分な追い焚きが実行できるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２２２６６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許文献１によれば、浴水の追い焚きの熱源として、ヒートポンプを構成する凝縮器以外にガスまたは石油を燃料とした熱源装置を設けることは、給湯装置が複雑、かつ大掛かりとなるとともに、設備費および維持費が高くなる問題がある。
【０００６】
そこで、貯湯タンク内に追い焚き用熱交換器を設けて貯湯タンク内の湯の熱量を利用する簡素な構成が望ましい。また、この種の貯湯式給湯装置は、概して一日当たりに消費する給湯対象個所への給湯および浴水の追い焚きのための必要熱量相当分の貯湯熱量を予め貯湯タンク１内に貯湯量として貯えている。
【０００７】
ところが、浴水を追い焚きするときには、浴槽への湯張りなどによる多量の給湯水を出湯した後に実行されることが多い。このときの貯湯タンク内は、貯湯量が低下してくることで湯と水との境界をなす温度境界位置が追い焚き用熱交換器近傍に達すると、貯湯熱量が不十分となり追い焚き時間が非常に長くなることや給湯水の貯湯温度の低下による給湯水の湯切れを起こすなどの問題がある。
【０００８】
また、上記特許文献１のほかにも浴水の追い焚き機能を備える貯湯式給湯装置として、電力料金が昼間より安い深夜電力を用いて、ヒートポンプからなる加熱手段を深夜時間帯に沸き上げ運転して貯湯タンク内に高温の給湯水を蓄えておく貯湯式給湯装置が知られている。
【０００９】
ところで、深夜電力を用いる加熱手段では、沸き上げ運転した後のときに、給湯水の使用量が多くなってくると貯湯温度が低下してくる。つまり、貯湯温度が低下すると給湯および追い焚きするための必要熱量分が不足することがある。このときには、深夜時間帯以外の昼間時間帯による加熱手段の運転が課せられ電力の維持費が割高となる。また、所望する給湯温度による給湯水が得られず湯切れを起こすなどの問題がある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記点に鑑みたものであり、浴水の追い焚きに必要とする追い焚き熱量を求める追い焚き熱量演算手段を配設させることで、維持費が安くしかも湯切れを防止する貯湯式給湯装置を提供することにある。
【００１１】
【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ないし請求項７に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１）と、この貯湯タンク（１）内の水を沸き上げ運転する加熱手段（２）と、貯湯タンク（１）内に熱交換器（４１）を配設し、この熱交換器（４１）に浴槽内の浴水を循環させて追い焚きする浴水追い焚き手段（４０）と、この浴水追い焚き手段（４０）および加熱手段（２）を制御する制御手段（２００）とを備える貯湯式給湯装置において、
浴水追い焚き手段（４０）には、熱交換器（４１）の受熱量を求めるための温度情報および流量情報もしくは受熱情報を検出する熱量検出手段（４５、４６、４８、４９）が設けられるとともに、制御手段（２００）は、熱量検出手段（４５、４６、４８、４９）により検出された温度情報および流量情報もしくは受熱情報に基づいて追い焚き熱量を求める追い焚き熱量演算手段（２００ａ）を有することを特徴としている。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、この種の貯湯式給湯装置では、一日当たりに消費する給湯対象個所への給湯および浴水の追い焚きのための必要熱量相当分の貯湯熱量を予め貯湯タンク（１）内に貯湯量として貯えている。ところが、浴水を追い焚きするときは、概して浴槽への湯張りなどによる多量の給湯水を出湯した後に実行されることが多い。
【００１３】
このときの貯湯タンク（１）内は、貯湯量が低下してくることで湯と水との境界をなす温度境界位置が熱交換器（４１）近傍に達すると、貯湯熱量が不十分となり追い焚き時間が非常に長くなることや給湯水の湯温の低下による給湯水の湯切れを起こすなどの問題がある。
【００１４】
そこで、本発明では、貯湯タンク（１）内に配設される熱交換器（４１）の受熱量を求めるための温度情報および流量情報もしくは受熱情報を検出する熱量検出手段（４５、４６、４８、４９）を設けて、この熱量検出手段（４５、４６、４８、４９）により検出された温度情報および流量情報もしくは受熱情報に基づいて追い焚き熱量を求める追い焚き熱量演算手段（２００ａ）を有することにより、追い焚き熱量が熱交換器（４１）の受熱量から容易に求めることができるため、浴水を加熱するための熱量のほか、例えば、浴水を循環する配管からの漏洩熱量なども含めた精度の高い追い焚き熱量を求めることができる。
【００１５】
従って、請求項６に記載の浴水を追い焚きする前日の深夜電力を用いる深夜時間帯に、追い焚き熱量演算手段（２００ａ）により求められた追い焚き熱量相当分を貯湯タンク（１）内に蓄熱するように加熱手段（２）を沸き上げ運転させることにより、追い焚き中に給湯水の湯切れを起こすことなく確実に浴水の追い焚きが可能となる。さらに、消費する追い焚き熱量が深夜電力を用いて貯湯することが可能なため維持費が安くできる。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、熱量検出手段（４５、４６、４８、４９）は、熱交換器（４１）の下流に設けられ、この熱交換器（４１）の受熱情報を検出する熱量計（４９）であって、追い焚き熱量演算手段（２００ａ）は、浴水を追い焚きするときに、熱量計（４９）より検出された受熱情報に基づいて求めることを特徴としている。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、熱交換器（４１）の下流に熱量計（４９）を設け、この熱量計（４９）より検出された受熱情報に基づいて求めることにより、追い焚き熱量が容易に、かつ精度良く求めることができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明では、熱量検出手段（４５、４６、４８、４９）は、熱交換器（４１）の上下流にそれぞれ設けられ、熱交換器（４１）の出入口温度情報を検出する温度検出手段（４５、４６）であって、追い焚き熱量演算手段（２００ａ）は、浴水を追い焚きするときに、温度検出手段（４５、４６）より検出された温度情報に基づいて求めることを特徴としている。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１で述べた熱量計（４９）の他に、温度検出手段（４５、４６）により検出された出入口温度情報に基づいて求めることにより、追い焚き熱量が容易に、かつ精度良く求めることができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明では、熱量検出手段（４５、４６、４８、４９）は、熱交換器（４１）の上流もしくは下流に設けられ、熱交換器（４１）を流通する流量情報を検出する流量検出手段（４８）であって、追い焚き熱量演算手段（２００ａ）は、浴水を追い焚きするときに、流量検出手段（４８）より検出された流量情報に基づいて求めることを特徴としている。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、上述した熱量計（４９）、温度検出手段（４５、４６）の他に、流量検出手段（４８）により検出された流量情報に基づいて求めることにより、追い焚き熱量が容易に、かつ精度良く求めることができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明では、熱量検出手段（４５、４６、４８、４９）は、熱交換器（４１）を流通する浴水温を検出する温度検出手段（４６）であって、追い焚き熱量演算手段（２００ａ）は、浴水を追い焚きするときに、温度検出手段（４６）より検出された浴水温および追い焚き設定温度に基づいて求めることを特徴としている。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、また、温度検出手段（４６）より検出された浴水温および追い焚き設定温度に基づいて求めることにより、追い焚き熱量が容易に求めることができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明では、加熱手段（２）は、電源に深夜電力を用いて貯湯タンク（１）内の水を沸き上げ運転する加熱手段であって、制御手段（２００）は、浴水を追い焚きする前日の深夜時間帯に、追い焚き熱量演算手段（２００ａ）により求められた追い焚き熱量相当分を貯湯タンク（１）内に蓄熱するように加熱手段（２）を沸き上げ運転させることを特徴としている。
【００２５】
請求項６に記載の発明によれば、追い焚き熱量演算手段（２００ａ）により求められた追い焚き熱量相当分を貯湯タンク（１）内に蓄熱するように加熱手段（２）を沸き上げ運転させることにより、追い焚き中に給湯水の湯切れを起こすことなく確実に浴水の追い焚きが可能となる。
【００２６】
また、追い焚き熱量相当分を貯湯タンク（１）内に蓄熱することにより、深夜時間帯以外において加熱手段（２）が作動することがないのでランニングコストの低減が図れる。
【００２７】
請求項７に記載の発明では、加熱手段（２）は、ヒートポンプサイクルからなるヒートポンプユニット（２）であって、冷媒が二酸化炭素であることを特徴としている。
【００２８】
請求項７に記載の発明によれば、冷媒に二酸化炭素を用いることで、超臨界ヒートポンプサイクルを形成できる。これによれば、フロン系の冷媒を用いる一般的なヒートポンプサイクルよりも高温（例えば、８０〜９０℃程度）の給湯水を沸き上げることができるため追い焚き時間を短縮できる。
【００２９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を適用した第１実施形態の貯湯式給湯装置を図１および図２に基づいて説明する。図１は、貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。本実施形態の貯湯式給湯装置は、図１に示すように、１は耐食性に優れた金属製（例えば、ステンレス製）の貯湯タンクであり、外周部に図示しない断熱材が配置されており、高温の給湯用の湯を長時間に渡って保温することができるようになっている。貯湯タンク１は縦長形状であり、その底面には導入口１１が設けられ、この導入口１１には貯湯タンク１内および後述する混合弁１６に水道水を導入する給水経路である導入管１２が接続されている。
【００３１】
また、この導入管１２には、導入管１２を流れる水道水の水温を検出する図示しない給水サーミスタ、および導入される水道水の水圧が所定圧となるように調節するとともに、断水などにおける湯の逆流を防止する図示しない減圧逆止弁が設けられている。
【００３２】
なお、給水サーミスタは導入管１２を流れる水道水の温度情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。そして、導入管１２の途中には給水分岐点１２ａが設けられ、この給水分岐点１２ａと後述する混合弁１６とはバイパス経路である給水配管１５により繋がれている。
【００３３】
一方、貯湯タンク１の最上部には導出口１３が設けられ、導出口１３には貯湯タンク１内の湯を導出するための給湯経路である導出管１４が接続されている。導出管１４の経路途中には逃がし弁５３が配設された排出配管５２を接続しており、貯湯タンク１内の圧力が所定圧以上に上昇した場合には、貯湯タンク１内の湯を外部に排出して、貯湯タンク１等にダメージを与えないようになっている。
【００３４】
１６は混合手段である混合弁であり、導出管１４と給水配管１５との合流点に配置されている。そして、混合弁１６は開口面積比（導出管１４に連通する湯側の開度と給水配管１５に連通する水側の開度の比率）を調節することにより、導出管１４からの湯と給水配管１５からの水道水との混合比を調節できるようになっている。
【００３５】
なお、混合弁１６はサーボモータ等の駆動源により弁体を駆動して各経路の開度を調節する電動弁であり、後述する制御装置２００からの制御信号により作動するとともに、作動状態を制御装置２００に出力するようになっている。
【００３６】
混合弁１６の出口側には、混合湯経路である配管１７ａとその配管１７ｂから分岐した配管１７ｂが接続されている。一方の配管１７ａは、下流端に図示しない給湯水栓、シャワー水栓等へ混合された給湯水を導く配管であり、他方の配管１７ｂは後述する浴水追い焚き手段４０に繋がれている。そして、配管１７ａには、混合された給湯水の温度を検出する図示しない給湯サーミスタと混合された給湯水の流量を検出する図示しない流量カウンタとが設けられている。そして、これらの給湯サーミスタ（図示せず）は配管１７ａ内に流れる給水の温度情報および流量カウンタ（図示せず）は配管１７ｂ内の流量情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。
【００３７】
なお、図示しない流量カウンタが配管１７ａ内の水の流れを検出したときには、給湯水栓、シャワー水栓等のいずれかで湯が使用されようとしているということである。このとき制御装置２００は、給湯設定温度に応じて、まず上述した給水サーミスタ（図示しない）からの温度情報と後述する出湯サーミスタ３２からの温度情報とから混合弁１６の開口面積比を概略調節し、その後給湯サーミスタ（図示せず）からの温度情報に基づいて給湯温度が設定温度となるように混合弁１６の開口面積比を微細制御するようになっている。
【００３８】
また、貯湯タンク１の下部には、貯湯タンク１内の水を吸入するための吸入口１８が設けられ、貯湯タンク１の上部には、貯湯タンク１内に湯を吐出する吐出口１９が設けられている。吸入口１８と吐出口１９とは循環回路２０で接続されており、循環回路２０の一部はヒートポンプユニット２内に配置されている。
【００３９】
循環回路２０のヒートポンプユニット２内に配置された部分には、図示しない熱交換器が設けられており、吸入口１８から吸入した貯湯タンク１内の水を高温冷媒との熱交換により加熱し、吐出口１９から貯湯タンク１内に戻すことにより貯湯タンク１内の水を沸き上げることができるようになっている。
【００４０】
なお、本実施形態の加熱手段であるヒートポンプユニット２は、図示しない圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器などのヒートポンプサイクルを構成する冷媒機能部品からなる超臨界ヒートポンプであり、電源に深夜時間帯の深夜電力を用いて貯湯タンク１内の水を沸き上げて貯湯させるようにしている。
【００４１】
超臨界ヒートポンプとは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクルを言い、例えば、二酸化炭素、エチレン、エタン、酸化窒素などを冷媒とするヒートポンプサイクルである。
【００４２】
因みに、超臨界ヒートポンプによれば、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温（例えば、８５℃〜９０℃程度）の給湯水を沸き上げることができる。また、ヒートポンプユニット２は後述する制御装置２００からの制御信号により作動するとともに、作動状態を制御装置２００に出力するようになっている。
【００４３】
次に、貯湯タンク１の上部外壁面には、貯湯タンク１内上部の水温を検出する出湯サーミスタ３２が設けられており、導出口１３から導出される水の温度情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。
【００４４】
また、貯湯タンク１の外壁面には複数の（本例では６つの）水位サーミスタ３３が縦方向にほぼ等間隔に配置され、貯湯タンク１内に満たされた水の各水位レベルでの温度情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。従って、後述する制御装置２００は、水位サーミスタ３３からの温度情報に基づいて、貯湯タンク１内上方の沸き上げられた湯と貯湯タンク１内下方の沸き上げられる前の水との温度境界位置を検出できるようになっている。
【００４５】
次に、浴水追い焚き手段４０は、熱交換器４１、循環ポンプ４３、三方弁４７および浴槽３内の浴水を熱交換器４１に循環させて浴槽３内に戻す浴水循環水経路４２から構成されている。熱交換器４１は、貯湯タンク１内の上方に配設され、浴水を加熱するための熱交換器であって、ヒートポンプユニット２により沸き上げられた湯を熱源としている。
【００４６】
循環ポンプ４３は電動ポンプであり、後述する制御装置２００により制御され、ハウジング内のインペラを回転させることにより浴水を浴槽３から熱交換器４１に圧送して浴槽３内に戻すために用いられている。三方弁４７は、後述する制御装置２００により制御され、浴槽３内の浴水を熱交換器４１に流通する流れ方向（図中に示す矢印ａ）と、熱交換器４１を迂回する流れ方向（図中に示す矢印ｂ）とのいずれか一方に切り換えるための三方弁である。
【００４７】
また、浴水循環水経路４２の上流側には、浴槽３内に湯張りされた浴水の湯量、言い換えれば、浴槽３内の浴水の水位レベルを求めるための水圧を検出する水圧スイッチ４４が設けられている。この水圧スイッチ４４は、浴槽３内の浴水の流量情報として後述する制御装置２００に出力されるように構成している。
【００４８】
循環ポンプ４３の下流側には、浴水循環水経路４２を循環する浴水の浴水温を検出する温度検出手段である第１浴水温サーミスタ４６が設けられている。さらに、熱交換器４１の下流側に、この熱交換器４１を流通した後の浴水温を検出する温度検出手段である第２浴水温サーミスタ４５が設けられている。因みに、本実施形態では、第１浴水温サーミスタ４６により検出された浴水温が熱交換器４１の往き温度（Ｔ１）であって、一方の第２浴水温サーミスタ４５により検出された浴水温が熱交換器４１の戻り温度（Ｔ２）である。
【００４９】
そして、これらの第１、第２浴水温サーミスタ４６、４５は浴槽３内の浴水の温度情報として後述する制御装置２００に出力するようになっている。なお、第１、第２浴水温サーミスタ４６、４５は本発明の熱量検出手段である。
【００５０】
次に、配管１７ｂは浴槽３内へのお湯張り、差し湯、たし湯するための混合湯が流れる配管であって浴水循環水経路４２に繋げられている。そして、この配管１７ｂには、湯張り弁５１および図示しない流量カウンタが設けられている。
【００５１】
この湯張り弁５１は、後述する制御装置２００により制御され、配管１７ｂに流れる混合湯を開閉する電磁弁である。図示しない流量カウンタは配管１７ｂ内の流量情報を後述する制御装置２００に出力するようになっている。
【００５２】
次に、２００は制御手段である制御装置であり、各サーミスタ３２、３３、４５、４６からの温度情報、流量カウンタ（図示しない）からの流量情報、水圧スイッチ４４からの流量情報および図示しない操作盤に設けられた操作スイッチからの操作信号等に基づいて、ヒートポンプユニット２、混合弁１６、循環ポンプ４３、三方弁４７、および湯張り弁５１等を制御するように構成されている。
【００５３】
また、制御装置２００には、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵のＲＯＭ（図示せず）には、予め設定された本発明による追い焚き熱量演算手段である追い焚き制御手段２００ａが設けられており、この追い焚き制御手段２００ａによりヒートポンプユニット２および浴水追い焚き手段４０を制御して浴槽３内の浴水を追い焚きするようにしている。
【００５４】
なお、図示しない操作盤には、操作スイッチとして、電源スイッチ、給湯設定温度スイッチ、湯張りスイッチ、湯張り設定温度スイッチ、追い焚きスイッチ、追い焚き設定温度スイッチなどが設けられている。また、図示しない操作盤は、浴室内や台所等の湯を使用する場所の近傍に設置され、操作盤以外は、屋外等の適所に設置されている。
【００５５】
次に、上記構成による貯湯式給湯装置の作動について説明する。まず、図示しない電源スイッチがオンされると、制御装置２００は、ヒートポンプユニット２を制御させて通常の温調給湯制御を行なう。この温調給湯制御が実行されると、制御装置２００は、貯湯タンク１に設けられた各サーミスタ３２、３３からの温度情報等や、図示しない操作盤により設定された時刻情報（例えば、深夜時間帯）等に基づいて、適宜ヒートポンプサイクル２を作動させ貯湯タンク１内の水を加熱して高温（例えば８５℃の湯）の給湯水を貯えておく。
【００５６】
そして、貯えられた高温の給湯水を水と混合させて台所、洗面所、浴槽３などの給湯対象個所に給湯するとともに、給湯水の熱量を用いて浴水を追い焚きするものである。ところで、貯湯式給湯装置の作動は、給湯の用途に供するときと、浴水を追い焚きするときでは制御装置２００および各構成部品の作動が異なるため、給湯の用途に供する一例として、浴槽３内に湯張りするときと、浴水を追い焚きするときの作動について述べる。
【００５７】
まず、浴槽３内に給湯水を湯張りするときには、湯張りスイッチ（図示せず）を操作することにより、制御装置２００は、湯張り弁５１を開弁させるとともに、湯張り設定温度に応じて、給水サーミスタ（図示せず）からの温度情報と出湯サーミスタ３２からの温度情報とから混合弁１６の開口面積比を概略調節し、その後第１浴水温サーミスタ４６からの温度情報に基づいて出湯温度が湯張り設定温度となるように混合弁１６の開口面積比を微細制御する。
【００５８】
これにより、貯湯タンク１内の高温の給湯水と給水配管１５からの水との混合された混合湯が配管１７ｂおよび浴水循環水経路４２を介して浴槽３内に出湯する。そして、浴槽３内の浴水の水位が予め設定した水位レベルに達すると、この水位レベルを水圧スイッチ４４が検出することにより湯張り弁５１を閉弁させて所定量の湯張りが完了するものである。なお、流量カウンタ（図示せず）は、湯張り弁５１が開弁している間のときの浴槽３内に出湯した湯量が検出されている。
【００５９】
この湯張りにより、貯湯タンク１内は、上部から高温の給湯水が導出されることにより、導入管１２より水道水が貯湯タンク１の下方に導入される。従って、温度境界位置が貯湯タンク１内上方に移動する。つまり、給湯の用途に供するときには、順次温度境界位置が上方に変動するとともに、貯湯タンク１内の貯湯量が低下していく。
【００６０】
次に、浴水を追い焚きするときの作動を図２に基づいて説明する。図２は、制御装置２００の追い焚き制御手段２００ａの制御処理を示すフローチャートである。まず、スタートによりデータ処理用メモリー（ＲＡＭ）の記憶内容などの初期化を行う。そして、ステップ２０１にて、追い焚きスイッチ（図示せず）が操作しているか否かを判定する。追い焚きスイッチ（図示せず）が操作しておれば、ステップ２０２にて、三方弁４７の流れ方向をｂ方向（図１参照）に切り換えるとともに循環ポンプ４３を作動させる。これにより、浴槽３内の浴水が熱交換器４１を迂回して循環水経路４２を循環する。
【００６１】
そして、次のステップ２０３にて、所定時間後に浴水の往き温度（Ｔ１）が追い焚き設定温度より低いか否かを判定する。ここで、ＹＥＳであれば、ステップ２０４に移行し、三方弁４７の流れ方向をａ方向（図１参照）に切り換えることで追い焚き温度制御を開始する。これにより、浴水が熱交換器４１に流通されて加熱される。
【００６２】
そして、次のステップ２０５にて追い焚き温度制御を開始した直後の温度情報、つまり、熱交換器４１の往き温度（Ｔ１）および熱交換器４１の戻り温度（Ｔ２）を読み込んで記憶しておく。そして、次のステップ２０６にて往き温度（Ｔ１）が追い焚き設定温度に達したか否かを判定するまでは、所定時間毎に上記温度情報を読み込みこんで記憶することを継続させる。
【００６３】
そして、次のステップ２０６の判定手段において、往き温度（Ｔ１）が追い焚き設定温度に達したときには、次のステップ２０７に移行して三方弁４７の流れ方向をｂ方向（図１参照）に切り換える。なお、ステップ２０６において、往き温度（Ｔ１）が追い焚き設定温度に達したと判定したときが追い焚き温度制御が終了したものである。
【００６４】
そして、次のステップ２０８では、ステップ２０５において、記憶された温度情報（Ｔ２−Ｔ１）および予め循環ポンプ４３の仕様値から求めた所定の流量値（Ｇｒ）に基づいて追い焚き熱量（Ｑ）を求めるとともに、求めた追い焚き熱量（Ｑ）を記憶するものである。因みに本実施形態では、この追い焚き熱量（Ｑ）を下記、数式（１）よって求めた。
【００６５】
【数式１】Ｑ＝（Ｔ２−Ｔ１）×Ｇｒ
ここで、Ｔ２およびＴ１は、追い焚き制御を開始した直後の温度情報（Ｔ１、Ｔ２）と、追い焚き制御が終了した直前の温度情報（Ｔ１、Ｔ２）から平均値を求めたものである。この追い焚き熱量（Ｑ）は、熱交換器４１が貯湯タンク１内の貯湯熱量から受熱した受熱量である。
【００６６】
なお、その後、暫くして往き温度（Ｔ１）が低下して追い焚き設定温度よりも下回ると再びステップ２０３の判定により追い焚き温度制御が開始され、ステップ２０４〜ステップ２０８が繰り返されて次の追い焚き熱量（Ｑ）が求められる。従って、ステップ２０８では、先に求めた追い焚き熱量（Ｑ）に今回の追い焚き熱量（Ｑ）が加算されて記憶されるようになっている。
【００６７】
そして、追い焚きスイッチ（図示せず）が停止操作されることにより、ステップ２０１において、ＮＯと判定されてステップ２０９にて循環ポンプ４３が停止されるとともに、ステップ２１０において累計された追い焚き累計熱量（ＱＴ）が記憶するようにしている。これにより、追い焚きスイッチ（図示せず）を操作して浴水を追い焚きしたときの追い焚き累計熱量（ＱＴ）が記憶されている。
【００６８】
ところで、本実施形態のヒートポンプユニット２は、浴水を追い焚きする前日の深夜時間帯に稼動させて給湯の用途に供する必要給湯熱量と、追い焚きするために必要とする追い焚き熱量とを見込んで貯湯タンク１内に貯湯熱量として貯える貯湯式給湯装置においては、追い焚きに消費する一日あたりの追い焚き熱量を求めて記憶させることにより、その後の深夜時間帯に作動するヒートポンプユニット２の沸き上げ運転において、上記求められた一日あたりの追い焚き熱量相当分を沸き上げるように制御することが可能となる。
【００６９】
なお、本実施形態では、ステップ２０８において、Ｔ２およびＴ１が追い焚き制御を開始した直後の温度情報（Ｔ１、Ｔ２）と、追い焚き制御が終了した直前の温度情報（Ｔ１、Ｔ２）から平均値から求めたが、これに限らず、温度情報（Ｔ１、Ｔ２）を時間あたりの変化量を積分などによって求めて平均値を算出しても良い。これによれば、精度の高い追い焚き熱量（Ｑ）が求めることができる。
【００７０】
以上の第１実施形態の貯湯式給湯装置によれば、この種の貯湯式給湯装置では、一日当たりに消費する給湯対象個所への給湯および浴水の追い焚きのための必要熱量相当分の貯湯熱量を予め貯湯タンク１内に貯湯量として貯えている。ところが、浴水を追い焚きするときは、概して浴槽への湯張りなどによる多量の給湯水を出湯した後に実行されることが多い。
【００７１】
このときの貯湯タンク１内は、貯湯量が低下してくることで湯と水との境界をなす温度境界位置が熱交換器４１近傍に達すると、貯湯熱量が不十分となり追い焚き時間が非常に長くなることや給湯水の湯温の低下による給湯水の湯切れを起こすなどの問題がある。
【００７２】
そこで、本発明では、貯湯タンク１内に配設される熱交換器４１の受熱量を求めるための第１浴水温サーミスタ４６と第２浴水温サーミスタ４５とを設けて、この第１、第２浴水温サーミスタ４６、４５により温度情報（Ｔ１、Ｔ２）および流量情報（Ｇｒ）に基づいて追い焚き熱量（Ｑ）を求める追い焚き熱量演算手段である追い焚き制御手段２００ａを有することにより、追い焚き熱量（Ｑ）が熱交換器（４１）の受熱量から容易に求めることができる。
【００７３】
従って、追い焚き制御手段２００ａにより求められた追い焚き熱量相当分を予めこの求められた追い焚き熱量を見込んで深夜時間帯に貯湯タンク１内に蓄熱するようにヒートポンプユニット２を沸き上げ運転させることにより、追い焚き中に給湯水の湯切れを起こすことなく確実に浴水の追い焚きが可能となる。さらに、消費する追い焚き熱量が深夜電力を用いて貯湯することが可能なため維持費が安くできる。
【００７４】
また、上記追い焚き熱量相当分を貯湯タンク１内に蓄熱することにより、深夜時間帯以外においてヒートポンプユニット２が作動することがないのでランニングコストの低減が図れる。
【００７５】
また、ヒートポンプユニット２の冷媒に二酸化炭素を用いることで、超臨界ヒートポンプサイクルを形成できる。これによれば、フロン系の冷媒を用いる一般的なヒートポンプサイクルよりも高温（例えば、８０〜９０℃程度）の給湯水を沸き上げることができるため追い焚き時間を短縮できる。
【００７６】
なお、第１、第２浴水温サーミスタ４６、４５は、できるだけ熱交換器４１の近傍に設けることで、浴水を循環する配管からの漏洩熱量なども含めた精度の高い追い焚き熱量を求めることができる。
【００７７】
（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、追い焚き熱量（Ｑ）を求めるために熱交換器４１への往き温度（Ｔ１）を検出する第１浴水温サーミスタ４６および戻り温度（Ｔ２）を検出する第２浴水温サーミスタ４５を設けたが、これに限らず、熱交換器４１を流通した後の浴水の受熱量を検出する熱量計を設けても良い。
【００７８】
具体的には、図３に示すように、浴水循環経路４２において、熱交換器４１の下流に、第１実施形態では第２浴水温サーミスタ４５が設けられた部位に熱量検出手段である熱量計４９を設けたものである。なお、第１実施形態と同様の構成は同一の符合を付して説明は省略する。以上の構成によれば、熱交換器４１を流通した直後の浴水循環水経路４２を流れる浴水の熱量を熱量計４９により直接検出できるので精度の高い追い焚き熱量（Ｑ）が容易に求めることができる。
【００７９】
（他の実施形態）
以上の第１実施形態では、追い焚き熱量（Ｑ）を求めるための流量情報を循環ポンプ４３の仕様値から求めた所定の流量値（Ｇｒ）と設定したが、図４に示すように、浴水循環水経路４２の循環ポンプ４３の下流に、浴水循環水経路４２を流れる流量を検出する熱量検出手段である流量検出手段４８を設け、流量検出手段４８より検出された流量情報に基づいて追い焚き熱量（Ｑ）を求めても良い。
【００８０】
これによれば、流量情報の検出が第１実施形態よりも精度が高いので、精度の高い追い焚き熱量（Ｑ）が容易に求めることができる。
【００８１】
また、以上の実施形態では、追い焚き熱量（Ｑ）を求めるための熱量検出手段である第２浴水温サーミスタ４５、熱量計４９または流量検出手段４８などを浴水循環水経路４２に設けたが、水圧センサ４４より検出される流量情報および追い焚き開始時に第１浴水温サーミスタ４６より検出される往き温度（Ｔ１）と追い焚き設定温度とに基づいて追い焚き熱量（Ｑ）を演算しても良い。
【００８２】
因みに、Ｑ＝（設定温度―追い焚き開始時Ｔ１）×浴水量により求めることができる。なお、このときには、配管などの漏洩熱量を係数として加算することにより精度の高い追い焚き熱量（Ｑ）を求めることができる。以上の構成によれば、追い焚き熱量（Ｑ）を求めるための熱量検出手段が最小限となるため部品点数を増加しなくても良い。
【００８３】
また、以上の実施形態では、本発明を圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器などのヒートポンプサイクルを構成する冷媒機能部品からなる超臨界ヒートポンプからなるヒートポンプユニット２に適用したが、これに限らず、一般のヒートポンプサイクルを構成する加熱手段に適用しても良い。さらに、貯湯タンク１内に電気ヒータが配設され、深夜電力を用いて給湯水を蓄える電気温水器に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態における制御装置２００の追い焚き制御手段の制御処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図４】他の実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１…貯湯タンク
２…ヒートポンプユニット（加熱手段）
４０…浴水追い焚き手段
４１…熱交換器
４５…第２浴水温サーミスタ（熱量検出手段、温度検出手段）
４６…第１浴水温サーミスタ（熱量検出手段、温度検出手段）
４８…流量検出手段（熱量検出手段）
４９…熱量計（熱量検出手段）
２００…制御装置（制御手段）
２００ａ…追い焚き制御手段（追い焚き熱量演算手段

Claims (7)

1. 内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１）と、
   前記貯湯タンク（１）内の水を沸き上げ運転する加熱手段（２）と、
   前記貯湯タンク（１）内に熱交換器（４１）を配設し、前記熱交換器（４１）に浴槽内の浴水を循環させて追い焚きする浴水追い焚き手段（４０）と、
   前記浴水追い焚き手段（４０）および前記加熱手段（２）を制御する制御手段（２００）とを備える貯湯式給湯装置において、
   前記浴水追い焚き手段（４０）には、前記熱交換器（４１）の受熱量を求めるための温度情報および流量情報もしくは受熱情報を検出する熱量検出手段（４５、４６、４８、４９）が設けられるとともに、前記制御手段（２００）は、前記熱量検出手段（４５、４６、４８、４９）により検出された温度情報および流量情報もしくは受熱情報に基づいて追い焚き熱量を求める追い焚き熱量演算手段（２００ａ）を有することを特徴とする貯湯式給湯装置。
2. 前記熱量検出手段（４５、４６、４８、４９）は、前記熱交換器（４１）の下流に設けられ、前記熱交換器（４１）の受熱情報を検出する熱量計（４９）であって、前記追い焚き熱量演算手段（２００ａ）は、浴水を追い焚きするときに、前記熱量計（４９）より検出された受熱情報に基づいて求めることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
3. 前記熱量検出手段（４５、４６、４８、４９）は、前記熱交換器（４１）の上下流にそれぞれ設けられ、前記熱交換器（４１）の出入口温度情報を検出する温度検出手段（４５、４６）であって、前記追い焚き熱量演算手段（２００ａ）は、浴水を追い焚きするときに、前記温度検出手段（４５、４６）より検出された温度情報に基づいて求めることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
4. 前記熱量検出手段（４５、４６、４８、４９）は、前記熱交換器（４１）の上流もしくは下流に設けられ、前記熱交換器（４１）を流通する流量情報を検出する流量検出手段（４８）であって、前記追い焚き熱量演算手段（２００ａ）は、浴水を追い焚きするときに、前記流量検出手段（４８）より検出された流量情報に基づいて求めることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
5. 前記熱量検出手段（４５、４６、４８、４９）は、前記熱交換器（４１）を流通する浴水温を検出する温度検出手段（４６）であって、前記追い焚き熱量演算手段（２００ａ）は、浴水を追い焚きするときに、前記温度検出手段（４６）より検出された浴水温および追い焚き設定温度に基づいて求めることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
6. 前記加熱手段（２）は、電源に深夜電力を用いて前記貯湯タンク（１）内の水を沸き上げ運転する装置であって、前記制御手段（２００）は、浴水を追い焚きする前日の深夜時間帯に、前記追い焚き熱量演算手段（２００ａ）により求められた追い焚き熱量相当分を前記貯湯タンク（１）内に蓄熱するように前記加熱手段（２）を沸き上げ運転させることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の貯湯式給湯装置。
7. 前記加熱手段（２）は、ヒートポンプサイクルからなるヒートポンプユニット（２）であって、冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項６に記載の貯湯式給湯装置。

Images