JP2007003188A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】床暖房などに用いられる熱交換器において熱交換を良好に行う。
【解決手段】ヒートポンプユニット２によって沸き上げられた湯が貯湯タンク１ａ内に貯湯される。貯湯タンク１ａから循環回路４３を流れる高温の湯と熱交換された循環回路８２内の熱媒体により、床暖房熱交換器８３を介して床暖房を行う。制御装置２００は、水位サーミスタ３２、サーミスタ４８、８５、８６からの温度情報に基づいてウォータポンプ４７、８４を作動制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、貯湯式給湯装置に関し、特にヒートポンプユニットにより加熱した高温の湯を貯える貯湯式給湯装置に関する。

従来から、ヒートポンプユニットで加熱した高温の湯を貯湯タンク内に貯える貯湯式給湯装置がある。このタイプの給湯装置としては、貯湯タンク内の最下部の水をヒートポンプユニットにより加熱し、高温の湯として貯湯タンク内の最上部に送ることで、温度の異なる水の比重差を利用して、貯湯タンク内の上部側に高温の湯を貯え、貯湯タンク内の下部側の水と混合しないようにしているものが知られている。

そして、貯湯タンク内の湯を給湯する（例えば、蛇口等を開き貯湯タンク外で湯を消費する）場合には、貯湯タンクの最上部に接続した給湯配管から給湯し、貯湯タンクの最下部に接続した給水配管から貯湯タンク内に水を供給するようになっている。

上記従来技術の貯湯式給湯機において、貯湯タンク内の高温の湯を貯湯タンク外に循環して、例えば床暖房等の熱源として利用する場合に、貯湯タンク内の湯と例えば床暖房等を通過する熱媒体とを熱交換する熱交換手段の熱交換を良好に行うことを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、給湯用の湯を内部に貯える貯湯タンク（１）と、この貯湯タンク（１）内の最下部の水を、貯湯タンク（１）内の最上部に送る第１の循環回路（２０）と、この第１の循環回路（２０）に設けられ、第１の循環回路（２０）を流れる水を加熱して高温の湯とするヒートポンプユニット（２）と、このヒートポンプユニット（２）により加熱され貯湯タンク（１）内の最上部に貯えられた高温の湯を、循環して貯湯タンク（１）内に戻す第２の循環回路（４３、４４、４５、４６）と、この第２の循環回路（４３）に設けられ、第２の循環回路（４３）を流れる高温の湯と熱媒体とを熱交換して、第２の循環回路（４３）を流れる高温の湯を低温の湯とする熱交換手段（８１）と、貯湯タンク（１）内の湯が貯湯タンク（１）外で消費されるときには、貯湯タンク（１）内の湯を貯湯タンク（１）外に送る給湯配管（１４ａ、１４ｂ、１７、１７ａ）と、貯湯タンク（１）内の湯が給湯配管（１４ａ、１４ｂ、１７、１７ａ）を通って貯湯タンク（１）外で消費されるときには、貯湯タンク（１）内の最下部に水を供給する給水配管（１２）と、第２の循環回路（４３）に設けられ、第２の循環回路（４３）内に湯を循環させるウォータポンプ（４７）と、熱交換手段（８３）が設けられ、熱媒体が循環する第３の循環回路（８２）と、第３の循環回路（８２）に設けられ、熱媒体と被加熱物とを熱交換させる熱交換器（８３）と、第３の循環回路（８２）の熱交換手段（８１）の下流側に設けられ、熱交換手段（８１）から流出した熱媒体の温度を検出する第１の温度検出手段（８６）とを有し、第１の温度検出手段（８６）によって検出された熱媒体の温度に基づいて前記ウォータポンプ（４７）を制御することを特徴としている。

これによると、熱交換手段（８１）における熱交換を良好に行うことができる。

また、請求項２に記載の発明では、給湯用の湯を内部に貯える貯湯タンク（１）と、この貯湯タンク（１）内の最下部の水を、貯湯タンク（１）内の最上部に送る第１の循環回路（２０）と、この第１の循環回路（２０）に設けられ、第１の循環回路（２０）を流れる水を加熱して高温の湯とするヒートポンプユニット（２）と、このヒートポンプユニット（２）により加熱され前記貯湯タンク（１）内の最上部に貯えられた高温の湯を、循環して前記貯湯タンク（１）内に戻す第２の循環回路（４３、４４、４５、４６）と、この第２の循環回路（４３）に設けられ、第２の循環回路（４３）を流れる高温の湯と熱媒体とを熱交換して、第２の循環回路（４３）を流れる高温の湯を低温の湯とする熱交換手段（８１）と、貯湯タンク（１）内の湯が貯湯タンク（１）外で消費されるときには、貯湯タンク（１）内の湯を貯湯タンク（１）外に送る給湯配管（１４ａ、１４ｂ、１７、１７ａ）と、貯湯タンク（１）内の湯が給湯配管（１４ａ、１４ｂ、１７、１７ａ）を通って貯湯タンク（１）外で消費されるときには、貯湯タンク（１）内の最下部に水を供給する給水配管（１２）と、第２の循環回路（４３）に設けられ、第２の循環回路（４３）内に湯を循環させるウォータポンプ（４７）と、熱交換手段（８３）が設けられ、熱媒体が循環する第３の循環回路（８２）と、第３の循環回路（８２）に設けられ、熱媒体と被加熱物とを熱交換させる熱交換器（８３）と、第３の循環回路（８２）の熱交換手段（８１）の上流側に設けられ、熱交換手段（８１）に流入する熱媒体の温度を検出する第２の温度検出手段（８５）とを有し、第２の温度検出手段（８５）によって検出された熱媒体の温度に基づいてウォータポンプ（４７）を制御することを特徴としている。

これによると、第３の循環回路に設けられた熱交換器において熱交換を良好に行うことができる。

請求項２に記載の発明に加えて、請求項３に記載されたように、第２の循環回路（４３）の熱交換手段の下流側に設けられ、熱交換手段（８１）により熱交換された後の湯の温度を検出する第３の温度検出手段（４８）を有し、ウォータポンプ（４７）は第３の温度検出手段（４８）によって検出された湯の温度に基づいて制御されることを特徴してもよい。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態の貯湯式給湯装置の概略構成を示す模式図である。

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、高温の給湯用水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内の最下部に水道水を導入する給水配管である導入管１２が接続されている。

導入管１２には温度検出手段である給水サーミスタ２１が設けられており、導入管１２内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。また、導入管１２には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減圧弁５１が設けられている。そして、導入管１２の給水サーミスタ２１および減圧弁５１が設けられた位置より下流側と後述する混合弁１６ｂとはバイパス経路である配管１５により繋がれている。

一方、貯湯タンク１の最上部には導出口１３ａが設けられ、導出口１３ａ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１４ａが接続されている。また、貯湯タンク１の側面部略中央には導出口１３ｂが設けられ、導出口１３ｂ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１４ｂが接続されている。

１６ａ、１６ｂはともに混合手段である混合弁であり、混合弁１６ｂは、導出管１４ｂと配管１５との合流点に配置されている。そして、混合弁１６ｂは開口面積比を調節することにより、導出管１４ｂからの湯と配管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。

混合弁１６ｂの出口側には配管１７ａが接続しており、配管１７ａと前述の導出管１４ａとの合流点には混合弁１６ａが配置されている。そして、混合弁１６ａは開口面積比を調節することにより、導出管１４ａからの湯と、配管１５と配管１７ａが連通されたときに配管１７ａから供給される水道水との混合比を調節できるようになっている。

なお、混合弁１６ａ、１６ｂはともに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。

混合弁１６ａの出口側には蛇口、シャワー、風呂等への混合湯経路である配管１７が接続している。配管１７には温度検出手段である給湯サーミスタ７１と給湯検出手段である流量カウンタ７２が設けられており、給湯サーミスタ７１は配管１７内の温度情報を、流量カウンタ７２は配管１７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。導出管１４ａ、１４ｂ、配管１７ａ、１７からなる構成が、本実施形態における給湯配管である。

貯湯タンク１の下部には、貯湯タンク１内の最下部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の上部側面には、貯湯タンク１内の最上部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。

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内の水を高温の二酸化炭素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。

本実施形態のように、ヒートポンプユニット２の冷媒に二酸化炭素を採用すると、超臨界域を用いることで図示しない圧縮機からの冷媒吐出温度を高くすることができる。従って、フロン冷媒等を採用した場合より高温の湯を効率良く沸き上げることが可能である。

ヒートポンプユニット２は、本実施形態における加熱手段であり、循環回路２０は本実施形態における第１の循環回路である。なお、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。

また、貯湯タンク１の外壁面には複数の（本例では５つの）水位サーミスタ３２、３３、３４、３５、３６が縦方向（貯湯タンク１の高さ方向）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、制御装置２００は、水位サーミスタ３２〜３６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境界位置を検出できるようになっている。

なお、水位サーミスタ３２は、貯湯タンク１の最上部外壁面に設けられており、導出口１３ａや後述する吸入口４１に吸入される湯の温度である貯湯タンク１内最上部の水温を検出する出湯サーミスタの機能も有している。また、水位サーミスタ３４は、前述の導出口１３ｂとほぼ同一の高さに配置されており、導出口１３ｂに吸入される湯の温度である貯湯タンク１内の略中央部の水温を検出する出湯サーミスタの機能も有している。

貯湯タンク１の上部には、貯湯タンク１内の最上部の湯を吸入するための吸入口４１が設けられ、貯湯タンク１の下部には、貯湯タンク１内に湯を吐出する吐出口４２が設けられている。吸入口４１と吐出口４２とは循環回路４３で接続されており、循環回路４３の一部は熱交換手段である熱交換器８１内に配置されている。熱交換器８１は対向流型の熱交換器であり、循環回路４３を流れる高温の湯と後述する循環回路８２を流れる被加熱物である熱媒体（本例では水）とを熱交換できるようになっている。

循環回路４３の熱交換器８１が設けられた部位より下流側には、循環回路４３内に湯を循環するためのウォータポンプ４７と、温度検出手段であるサーミスタ４８が設けられている。サーミスタ４８は循環回路４３内の熱交換器８１による熱交換後の湯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。

循環回路４３のサーミスタ４８が設けられた部位より下流側には、複数の（本例では３つの）三方弁５４、５５、５６が配設されている。各三方弁５４、５５、５６の循環回路４３が接続していない出口側には、それぞれ配管４４、４５、４６が接続しており、各配管４４、４５、４６の三方弁と接続している側と反対側の端部（下流側端部）は、貯湯タンク１の側面部の吐出口４４ａ、４５ａ、４６ａにそれぞれ接続している。

なお、吐出口４４ａ、４５ａ、４６ａは、図１に示すように、前述の水位サーミスタ３４、３５、３６の近傍にそれぞれ設けられている。循環回路４３、配管４４、４５、４６からなる構成が本実施形態における第２の循環回路である。

８０は床暖房ユニットであり、熱交換器８１と、この熱交換器８１で熱交換された熱媒体を循環する循環回路８２と、熱交換器８１で加熱された熱媒体で床暖房を行なう床暖房熱交換器８３と、循環回路８２に熱媒体を循環するウォータポンプ８４等により構成されている。なお、循環回路８２の熱交換器８１の入口近傍および出口近傍には、サーミスタ８５、８６が配設され、循環回路８２内において熱交換器８１に流入する熱媒体および熱交換器８１から流出する熱媒体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。

また、２００は制御手段である制御装置であり、各サーミスタ２１、３２、３３、３４、３５、３６、４８、７１、８５、８６からの温度情報、流量カウンタ７２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信号等に基づいて、後述するようにヒートポンプユニット２、混合弁１６ａ、１６ｂ、三方弁５４、５５、５６、ウォータポンプ４７、８４等を制御するように構成されている。

なお、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。

次に、上記構成に基づき貯湯式給湯装置の作動を説明する。

給湯装置の図示しない電源スイッチがオンされている場合には、制御装置２００は、貯湯タンク１に設けられた各サーミスタ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等に基づいて、適宜ヒートポンプユニット２を作動させ貯湯タンク１内の水を加熱して高温の湯（例えば９０℃の湯）とする。

そして、図示しない操作盤の床暖房スイッチがオンされた場合（床暖房予約タイマーによりスイッチがオンされた場合を含む）には、制御装置２００は、ウォータポンプ４７、８４を作動し、貯湯タンク１内の最上部より吸入口４１から循環回路４３内に高温の湯を吸入するとともに、循環回路８２内に熱媒体を循環させる。

これにより、熱交換器８１において循環回路４３を流れる高温の湯と熱交換された循環回路８２内の熱媒体により、床暖房熱交換器８３を介して床暖房を行なうことができる。なお、このとき、制御装置２００は、水位サーミスタ３２、サーミスタ４８、８５、８６からの温度情報に基づいて、熱交換器８１および床暖房熱交換器８３における熱交換が良好に行なわれるようにウォータポンプ４７、８４を作動制御する。

制御装置２００は、床暖房を行なう制御を実行しているとき、水位サーミスタ３４〜３６およびサーミスタ４８からの温度情報に基づいて三方弁５４、５５、５６を制御し、熱交換器８１で熱交換され温度が低下した低温の湯（例えば５０℃の湯）が貯湯タンク１内に吐出する吐出口を選択切替えする。具体的には、水位サーミスタ３４〜３６が検出した貯湯タンク１内の湯または水の温度が、サーミスタ４８が検出した熱交換後の低温の湯の温度とほぼ同一である部位に設けられた吐出口から低温の湯を吐出する。

例えば、水位サーミスタ３５の検出温度がサーミスタ４８の検出温度とほぼ同一である場合には、制御装置２００は、三方弁５４を循環回路４３方向（図中上下方向）に連通状態するとともに配管４４方向を遮断状態とし、三方弁５５を配管４５方向に連通状態とするとともに循環回路４３下流方向を遮断状態とするように切換制御することで、熱交換後の低温の湯を吐出口４４ｂから吐出する。なお、サーミスタ４８の検出温度が水位サーミスタ３６の検出温度より低い場合には、低温の湯を吐出口４２から吐出するように制御する。

貯湯タンク１内の湯または水は、温度の異なる水の比重差により高温の湯ほど上部に低温の水ほど下部に貯えられている。上述のように三方弁５４〜５６を切換制御することで、熱交換器８１で熱交換された後の低温の湯を、図１に示すように、貯湯タンク１内の湯や水の温度勾配を乱すことなく貯湯タンク１内に戻すことができる。

また、流量カウンタ７２が配管１７内の水の流れを検出したときには、蛇口、シャワー、風呂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、設定温度に応じ、給水サーミスタ２１、水位サーミスタ３２、３４および給湯サーミスタ７１からの温度情報に基づいて混合弁１６ａ、１６ｂの制御を行なう。

設定温度が水位サーミスタ３４の検出温度以下である場合には、制御装置２００は、まず混合弁１６ａを配管１７ａと配管１７とを連通状態とするとともに配管１４ａ方向を遮断状態とし、次に給水サーミスタ２１の検出温度と水位サーミスタ３４の検出温度とから混合弁１６ｂの開口面積比を概略調節し、その後給湯サーミスタ７１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１６ｂの開口面積比を微細制御する。

設定温度が水位サーミスタ３４の検出温度より高く水位サーミスタ３２の検出温度以下の場合には、制御装置２００は、まず混合弁１６ｂを配管１５と配管１７ａとを連通状態とするとともに配管１４ｂ方向を遮断状態とし、次に給水サーミスタ２１の検出温度と水位サーミスタ３２の検出温度とから混合弁１６ａの開口面積比を概略調節し、その後給湯サーミスタ７１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１６ａの開口面積比を微細制御する。

上述の構成および作動によれば、熱交換器８１により熱交換され貯湯タンク１内に戻る低温の湯は、貯湯タンク１内において温度勾配を逆転するような部位に戻され難い。従って、貯湯タンク１内において、低温の湯と水とは混合し難く、ヒートポンプユニット２が貯湯タンク１内の水を加熱するときには、貯湯タンク１の最下部にある水から優先的に加熱する。このようにして、ヒートポンプユニット２の沸き上げ性能が低下することを防止することが可能となる。

また、配管１７を介して給湯を行なうときには、ヒートポンプユニット２により加熱され貯湯タンク１内に貯えられた高温の湯ばかりでなく、床暖房ユニット８０に熱を供給し貯湯タンク１内に戻った低温の湯も出湯することが可能である。従って、給湯先の必要温度に応じて貯湯タンク１内の湯を有効利用することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図２に基づいて説明する。

本第２の実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、貯湯タンクの構成等が異なる。なお、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。

図２に示すように、本実施形態の貯湯タンクは、第１の貯湯タンクである貯湯タンク１ａと第２の貯湯タンクである第２の貯湯タンク１ｂとを、配管２０３で接続して構成している。そして、配管２０３は貯湯タンク１ａ内の最下部と貯湯タンク１ｂ内の最上部とを連通するように配設されている。

導入口１１は貯湯タンク１ｂの底面に設けられている。導入口１１に接続する給水配管である導入管１２の減圧弁５１が設けられた部位より下流側と後述する混合弁２１６とは配管２１５により繋がれている。

一方、貯湯タンク１ａの最上部には導出口２１３ａが設けられ、導出口２１３ａには貯湯タンク１ａ内の湯を導出するための給湯経路である導出管２１４ａが接続されている。また、貯湯タンク１ｂの最上部には導出口２１３ｂが設けられ、導出口２１３ｂには貯湯タンク１ｂ内の湯を導出するための給湯経路である導出管２１４ｂが接続されている。

２１６ａは、導出管２１４ａと導出管２１４ｂとの合流点に配設された三方弁であり、三方弁２１６ａの下流側に接続された導出管２１４に流れ込む湯の経路を、導出管２１４ａ側から流れ込む経路もしくは導出管２１４ｂ側から流れ込む経路に切替えられるようになっている。

２１６は混合手段である混合弁であり、混合弁２１６は、導出管２１４と配管２１５との合流点に配置されている。そして、混合弁２１６は開口面積比を調節することにより、導出管２１４からの湯と配管２１５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。

なお、混合弁２１６は第１の実施形態の混合弁と同様に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。そして、混合弁２１６の出口側には配管１７が接続している。導出管２１４ａ、２１４ｂ、２１４、配管１７からなる構成が、本実施形態における給湯配管である。

貯湯タンク１ｂの下部には、貯湯タンク１ｂ内の最下部の水を吸入するための吸入口１８が設けられ、貯湯タンク１ａの上部側面には、貯湯タンク１ａ内の最上部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で接続されている。循環回路２０は本実施形態における第１の循環回路である。

また、貯湯タンク１ａの外壁面には複数の（本例では５つの）水位サーミスタ３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａが縦方向（貯湯タンク１ａの高さ方向）にほぼ等間隔に配置され、貯湯タンク１ｂの外壁面には複数の（本例では５つの）水位サーミスタ３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ、３６ｂが縦方向（貯湯タンク１ｂの高さ方向）にほぼ等間隔に配置されている。

そして、貯湯タンク１ａおよび１ｂ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、制御装置２００は、水位サーミスタ３２ａ〜３６ａ、３２ｂ〜３６ｂからの温度情報に基づいて、貯湯タンク１ａ、１ｂ内において沸き上げられた湯と沸き上げられる前の水との境界位置を検出できるようになお、水位サーミスタ３２ａは、貯湯タンク１ａの最上部外壁面に設けられており、導出口２１３ａや吸入口４１に吸入される湯の温度である貯湯タンク１ａ内最上部の水温を検出する出湯サーミスタの機能も有している。また、水位サーミスタ３２ｂは、貯湯タンク１ｂの最上部外壁面に設けられており、導出口２１３ｂに吸入される湯の温度である貯湯タンク１ｂ内最上部の水温を検出する出湯サーミスタの機能も有している。

貯湯タンク１ａの上部には、貯湯タンク１ａ内の最上部の湯を吸入するための吸入口４１が設けられ、貯湯タンク１ａの下部には、貯湯タンク１ａ内に湯を吐出する吐出口４２が設けられている。吸入口４１と吐出口４２とは循環回路４３で接続されている。

循環回路４３には、第１の実施形態と同様にウォータポンプ４７とサーミスタ４８が設けられている。なお、本実施形態における循環回路４３には、第１の実施形態において配設されていた三方弁５４、５５、５６やこれらに接続する配管４４、４５、４６は設けられていない。循環回路４３が本実施形態における第２の循環回路である。

なお、８０は第１の実施形態と同一構成の床暖房ユニットであり、熱交換器８１により循環回路４３内の高温の湯と循環回路８２内の熱媒体とを熱交換できるようになっている。

また、２００は制御手段である制御装置であり、各サーミスタ２１、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ、３６ｂ、４８、７１、８５、８６からの温度情報、流量カウンタ７２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信号等に基づいて、後述するようにヒートポンプユニット２、混合弁２１６、三方弁２１６ａ、ウォータポンプ４７、８４等を制御するように構成されている。

次に、上記構成に基づき本実施形態の貯湯式給湯装置の作動を説明する。

給湯装置の図示しない電源スイッチがオンされている場合には、制御装置２００は、貯湯タンク１ａ、１ｂに設けられた各サーミスタ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等に基づいて、適宜ヒートポンプユニット２を作動させ貯湯タンク１ａ、１ｂ内の水を加熱して高温の湯（例えば９０℃の湯）とする。

そして、図示しない操作盤の床暖房スイッチがオンされた場合（床暖房予約タイマーによりスイッチがオンされた場合を含む）には、制御装置２００は、ウォータポンプ４７、８４を作動し、貯湯タンク１ａ内の最上部より吸入口４１から循環回路４３内に高温の湯を吸入するとともに、循環回路８２内に熱媒体を循環させる。

これにより、熱交換器８１において循環回路４３を流れる高温の湯と熱交換された循環回路８２内の熱媒体により、床暖房熱交換器８３を介して床暖房を行なうことができる。なお、このとき、制御装置２００は、水位サーミスタ３２ａ、サーミスタ４８、８５、８６からの温度情報に基づいて、熱交換器８１および床暖房熱交換器８３における熱交換が良好に行なわれるようにウォータポンプ４７、８４を作動制御する。そして、循環回路４３を流れ、熱交換器８１で熱交換され温度が低下した低温の湯（例えば５０℃の湯）は、吐出口４２から貯湯タンク１ａ内の最下部に戻る。これにより、貯湯タンク１ａ内においては、温度の異なる水の比重差により、上部に高温の湯が、下部に低温の湯が貯えられる。

上述のような床暖房運転中に貯湯タンク１ａ内の熱量（高温の湯）の不足が発生したときには、制御装置２００はヒートポンプユニット２を作動させ、貯湯タンク１ｂの最下部の水を加熱して高温の湯とし、貯湯タンク１ａの最上部に供給する。これに伴い、貯湯タンク１ａの下部に貯えられていた低温の湯は、配管２０３を介して貯湯タンク１ｂの最上部に流入する。

また、流量カウンタ７２が配管１７内の水の流れを検出したときには、蛇口、シャワー、風呂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、設定温度に応じ、給水サーミスタ２１、水位サーミスタ３２ａ、３２ｂおよび給湯サーミスタ７１からの温度情報に基づいて混合弁２１６および三方弁２１６ａの制御を行なう。

設定温度が水位サーミスタ３２ｂの検出温度以下である場合には、制御装置２００は、まず三方弁２１６ａを導出管２１４ｂと導出管２１４とを連通状態とするとともに導出管２１４ａ方向を遮断状態とし、次に給水サーミスタ２１の検出温度と水位サーミスタ３２ｂの検出温度とから混合弁２１６の開口面積比を概略調節し、その後給湯サーミスタ７１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２１６の開口面積比を微細制御する。

設定温度が水位サーミスタ３２ｂの検出温度より高く水位サーミスタ３２ａの検出温度以下の場合には、制御装置２００は、まず三方弁２１６ａを導出管２１４ａと導出管２１４とを連通状態とするとともに導出管２１４ｂ方向を遮断状態とし、次に給水サーミスタ２１の検出温度と水位サーミスタ３２ａの検出温度とから混合弁２１６の開口面積比を概略調節し、その後給湯サーミスタ７１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２１６の開口面積比を微細制御する。

なお、配管１７を介して給湯が行なわれるときには、導入口１１より貯湯タンク１ｂ内の最下部に水道水が供給される。

上述の構成および作動によれば、熱交換器８１により熱交換された後の低温の湯は、循環回路４３から貯湯タンク１ａ内の最下部に戻る。また、給湯に伴い給水配管から供給される水は、貯湯タンク１ｂ内の最下部に入る。従って、貯湯タンク１ａ内の低温の湯が貯湯タンク１ｂ内の最上部に移動したとしても、貯湯タンク１ｂ内において、低温の湯と水とは混合し難く、ヒートポンプユニット２は、貯湯タンク１ｂの最下部にある水から優先的に加熱する。このようにして、ヒートポンプユニットの沸き上げ性能が低下することを防止することが可能となる。

また、配管１７を介して給湯を行なうときには、貯湯タンク１ａ、１ｂ内の高温の湯ばかりでなく、床暖房ユニット８０に熱を供給した後の低温の湯も出湯することが可能である。従って、給湯先の必要温度に応じて貯湯タンク内の湯を有効利用することができる。

さらに、第１の実施形態に対し、循環回路４３から分岐する構成等を省略することができ、給湯装置の制御等を容易にすることが可能である。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について図３に基づいて説明する。

本第３の実施形態は、前述の第２の実施形態と比較して、貯湯タンクの接続構成等が異なる。なお、第１および第２の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。

図３に示すように、本実施形態の貯湯タンクは、第１の貯湯タンクである貯湯タンク１ｃと第２の貯湯タンクである第２の貯湯タンク１ｄとを並設している。

導入口１１ｃは貯湯タンク１ｃの底面に設けられて、導入口１１ｄは貯湯タンク１ｄの底面に設けられている。両導入口１１ｃ、１１ｄには給水配管である導入管１２が接続しており、導入管１２の減圧弁５１が設けられた部位より下流側と混合弁２１６とは配管２１５により繋がれている。

一方、貯湯タンク１ｃの最上部には導出口２１３ａが設けられ、導出口２１３ａには貯湯タンク１ｃ内の湯を導出するための給湯経路である導出管２１４ａが接続されている。また、貯湯タンク１ｄの最上部には導出口２１３ｂが設けられ、導出口２１３ｂには貯湯タンク１ｄ内の湯を導出するための給湯経路である導出管２１４ｂが接続されている。なお、導出管２１４ａ、２１４ｂ、２１４、配管１７からなる構成が、本実施形態における給湯配管である。

貯湯タンク１ｃの下部には、貯湯タンク１ｃ内の最下部の水を吸入するための吸入口１８ｃが設けられ、貯湯タンク１ｃの上部側面には、貯湯タンク１ｃ内の最上部に湯を吐出する吐出口１９ｃが設けられている。また、貯湯タンク１ｄの下部には、貯湯タンク１ｄ内の最下部の水を吸入するための吸入口１８ｄが設けられ、貯湯タンク１ｄの上部側面には、貯湯タンク１ｄ内の最上部に湯を吐出する吐出口１９ｄが設けられている。

吸入口１８ｃ、１８ｄと吐出口１９ｃ、１９ｄとは循環回路２０で接続されている。循環回路２０は、配管２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅから構成されており、吸入口１８ｃに接続した配管２０ａと吸入口１８ｄに接続した配管２０ｂとの合流点には三方弁３２５が設けられている。三方弁３２５の出口側には配管２０ｃが接続しており、配管２０ｃの一部はヒートポンプユニット２内に配置されている。

配管２０ｃの下流端は三方弁３２６の入口側に接続しており、三方弁３２６の２つの出口側には配管２０ｄおよび配管２０ｅがそれぞれ接続している。配管２０ｄの下流端は吐出口１９ｄに接続しており、配管２０ｅの下流端は吐出口１９ｃに接続している。三方弁３２５と三方弁３２６とは連動制御され、吸入口１８ｃから水を吸入したときには吐出口１９ｃから湯を吐出するように、吸入口１８ｄから水を吸入したときには吐出口１９ｄから湯を吐出するように流路を切替えるようになっている。

循環回路２０において、配管２０ａ、２０ｃ、２０ｅからなる構成が、本実施形態における第１の循環回路であり、配管２０ｂ、２０ｃ、２０ｄからなる構成が、本実施形態における第２の循環回路である。また、ヒートポンプユニット２は、本実施形態における第１のヒートポンプユニットであるとともに第２のヒートポンプユニットである。

貯湯タンク１ｃの外壁面には複数の（本例では５つの）水位サーミスタ３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａが縦方向（貯湯タンク１ｃの高さ方向）にほぼ等間隔に配置され、貯湯タンク１ｄの外壁面には複数の（本例では５つの）水位サーミスタ３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ、３６ｂが縦方向（貯湯タンク１ｄの高さ方向）にほぼ等間隔に配置されている。

そして、貯湯タンク１ｃおよび１ｄ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、制御装置２００は、水位サーミスタ３２ａ〜３６ａ、３２ｂ〜３６ｂからの温度情報に基づいて、貯湯タンク１ｃ、１ｄ内において沸き上げられた湯と沸き上げられる前の水との境界位置を検出できるようになっている。

なお、水位サーミスタ３２ａは、貯湯タンク１ｃの最上部外壁面に設けられており、導出口２１３ａや吸入口４１に吸入される湯の温度である貯湯タンク１ｃ内最上部の水温を検出する出湯サーミスタの機能も有している。また、水位サーミスタ３２ｂは、貯湯タンク１ｄの最上部外壁面に設けられており、導出口２１３ｂに吸入される湯の温度である貯湯タンク１ｄ内最上部の水温を検出する出湯サーミスタの機能も有している。

貯湯タンク１ｃの上部には、貯湯タンク１ｃ内の最上部の湯を吸入するための吸入口４１が設けられ、貯湯タンク１ｃの下部には、貯湯タンク１ｃ内に湯を吐出する吐出口４２が設けられている。吸入口４１と吐出口４２とは循環回路４３で接続されている。

循環回路４３には、第１の実施形態と同様にウォータポンプ４７とサーミスタ４８が設けられている。なお、本実施形態における循環回路４３には、第１の実施形態において配設されていた三方弁５４、５５、５６やこれらに接続する配管４４、４５、４６は設けられていない。循環回路４３が本実施形態における第３の循環回路である。

なお、８０は第１の実施形態と同一構成の床暖房ユニットであり、熱交換器８１により循環回路４３内の高温の湯と循環回路８２内の熱媒体とを熱交換できるようになっている。

また、２００は制御手段である制御装置であり、各サーミスタ２１、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ、３６ｂ、４８、７１、８５、８６からの温度情報、流量カウンタ７２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信号等に基づいて、後述するようにヒートポンプユニット２、混合弁２１６、三方弁２１６ａ、３２５、３２６、ウォータポンプ４７、８４等を制御するように構成されている。

次に、上記構成に基づき本実施形態の貯湯式給湯装置の作動を説明する。

給湯装置の図示しない電源スイッチがオンされている場合には、制御装置２００は、貯湯タンク１ｃ、１ｄに設けられた各サーミスタ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等に基づいて、適宜ヒートポンプユニット２を作動させ貯湯タンク１ｃ、１ｄ内の水を加熱して高温の湯（例えば９０℃の湯）とする。

なお、ヒートポンプユニット２により貯湯タンク１ｃ、１ｄ内の沸き上げを行なうときには、制御装置２００は三方弁３２５、３２６を制御し循環回路２０の流路を切替えることで、貯湯タンク１ｃ内の沸き上げと貯湯タンク１ｄ内の沸き上げを別個に行なう。そして貯湯タンク１ｃ内の沸き上げを行なうときには、貯湯タンク１ｃ内が全て高温の湯（例えば９０℃の湯）で満たされるまで沸き上げる。

そして、図示しない操作盤の床暖房スイッチがオンされた場合（床暖房予約タイマーによりスイッチがオンされた場合を含む）には、制御装置２００は、ウォータポンプ４７、８４を作動し、貯湯タンク１ｃ内の最上部より吸入口４１から循環回路４３内に高温の湯を吸入するとともに、循環回路８２内に熱媒体を循環させる。

これにより、熱交換器８１において循環回路４３を流れる高温の湯と熱交換された循環回路８２内の熱媒体により、床暖房熱交換器８３を介して床暖房を行なうことができる。なお、このとき、制御装置２００は、水位サーミスタ３２ａ、サーミスタ４８、８５、８６からの温度情報に基づいて、熱交換器８１および床暖房熱交換器８３における熱交換が良好に行なわれるようにウォータポンプ４７、８４を作動制御する。そして、循環回路４３を流れ、熱交換器８１で熱交換され温度が低下した低温の湯（例えば５０℃の湯）は、吐出口４２から貯湯タンク１ｃ内の最下部に戻る。これにより、貯湯タンク１ａ内においては、温度の異なる水の比重差により、上部に高温の湯が、下部に低温の湯が貯えられる。

また、流量カウンタ７２が配管１７内の水の流れを検出したときには、蛇口、シャワー、風呂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、設定温度に応じ、給水サーミスタ２１、水位サーミスタ３２ａ、３２ｂおよび給湯サーミスタ７１からの温度情報等に基づいて混合弁２１６および三方弁２１６ａの制御を行なう。

配管１７を介しての給湯が、前述の床暖房運転が終了する前に行なわる場合には、制御装置２００は、まず三方弁２１６ａを導出管２１４ｂと導出管２１４とを連通状態とするとともに導出管２１４ａ方向を遮断状態とし、次に給水サーミスタ２１の検出温度と水位サーミスタ３２ｂの検出温度とから混合弁２１６の開口面積比を概略調節し、その後給湯サーミスタ７１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２１６の開口面積比を微細制御する。

配管１７を介しての給湯が、前述の床暖房運転の終了後に行なわる場合には、制御装置２００は、水位サーミスタ３２ａ、３２ｂからの温度情報に基づいて、三方弁２１６ａを制御し、水位サーミスタ３２ａ、３２ｂの検出温度が設定温度以上である貯湯タンクから給湯できるように流路を切替える。

例えば、貯湯タンク１ｃ内が熱交換後の低温の湯で満たされており、水位サーミスタ３２ａの検出温度が設定温度より高い場合には、給湯に低温の湯を利用することが可能である。この場合には、制御装置２００は、まず三方弁２１６ａを導出管２１４ａと導出管２１４とを連通状態とするとともに導出管２１４ｂ方向を遮断状態とし、次に給水サーミスタ２１の検出温度と水位サーミスタ３２ａの検出温度とから混合弁２１６の開口面積比を概略調節し、その後給湯サーミスタ７１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２１６の開口面積比を微細制御する。

なお、貯湯タンク１ｃから配管１７を介して給湯が行なわれるときには、導入口１１ｃより貯湯タンク１ｃ内の最下部に水道水が供給される。また、貯湯タンク１ｄから配管１７を介して給湯が行なわれるときには、導入口１１ｄより貯湯タンク１ｄ内の最下部に水道水が供給される。

上述の構成および作動によれば、熱交換器８１により熱交換された後の低温の湯は、循環回路４３から貯湯タンク１ｃ内の最下部に戻る。また、給湯に伴い導入管１２から供給される水は、貯湯タンク１ｃ、１ｄの最下部に入る。そして貯湯タンク１ｃにおいては、床暖房運転が終了し最下部に低温の湯が戻った後に、最下部に水が入る。従って、温度の異なる水の比重差により、貯湯タンク１ｃ内において、低温の湯と水とは混合し難く、ヒートポンプユニット２は、貯湯タンク１ｃの最下部にある水から優先的に加熱する。

また、貯湯タンク１ｄには床暖房運転を行なっても低温の湯は戻らないので、ヒートポンプユニット２は、貯湯タンク１ｄの最下部にある水から優先的に加熱する。このようにして、ヒートポンプユニット２の沸き上げ性能が低下することを防止することが可能となる。

また、貯湯タンク１ｃ、１ｄ内の高温の湯ばかりでなく、熱交換器８１で熱交換した後の低温の湯も出湯することが可能である。従って、給湯先の必要温度に応じて両貯湯タンク１ｃ、１ｄ内の湯を有効利用することが可能である。

さらに、第１の実施形態に対し、循環回路４３から分岐する構成等を省略することができ、給湯装置の制御等を容易にすることが可能である。

（他の実施形態）
上記第１の実施形態では、給湯を行なう際に、水位サーミスタ３２、３４の検出温度に応じて貯湯タンク１から湯を導出する経路を切替えたが、図示しない操作盤の床暖房スイッチがオンされておらず、かつ床暖房予約が設定されていないときには、導出口１３ａのみから湯を導出するものであってもよい。

また、上記第２の実施形態では、給湯を行なう際に、水位サーミスタ３２ａ、３２ｂの検出温度に応じて貯湯タンク１ａもしくは貯湯タンク１ｂから湯を導出するものであったが、図示しない操作盤の床暖房スイッチがオンされておらず、かつ床暖房予約が設定されていないときには、貯湯タンク１ａもしくは貯湯タンク１ｂから適宜湯を導出するものであってもよい。

また、上記第３の実施形態では、給湯が床暖房運転終了前に行なわれる場合には、貯湯タンク１ｄから湯を導出し、給湯が床暖房運転終了後に行なわれる場合には、水位サーミスタ３２ａ、３２ｂの検出温度に応じて貯湯タンク１ｃもしくは貯湯タンク１ｄから湯を導出するものであったが、図示しない操作盤の床暖房スイッチがオンされておらず、かつ床暖房予約が設定されていないときには、貯湯タンク１ｃもしくは貯湯タンク１ｄから適宜湯を導出するものであってもよい。

また、上記各実施形態において、外気温センサ等の外気温検出手段を設け、この外気温検出手段が検出する温度が所定値以上の場合には、前述の操作盤の床暖房スイッチがオンされておらず、かつ床暖房予約が設定されていない場合のように、給湯するものであってもよい。

また、上記各実施形態では、熱交換手段である熱交換器８１は、循環回路４３を流れる高温の湯と床暖房ユニット８０の熱媒体とを熱交換するものであったが、これに限定されるものではない。例えば高温の湯と空気とを熱交換して暖房を行なう熱交換器であってもよい。

本発明の第１の実施形態における貯湯式給湯装置の概略構成を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態における貯湯式給湯装置の概略構成を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態における貯湯式給湯装置の概略構成を示す模式図である。

符号の説明

１ 貯湯タンク（第１の実施形態における貯湯タンク）
１ａ 貯湯タンク（第２の実施形態における貯湯タンク）
１ｂ 貯湯タンク（第２の実施形態における貯湯タンク）
１ｃ 貯湯タンク（第３の実施形態における貯湯タンク）
１ｄ 貯湯タンク（第３の実施形態における貯湯タンク）
２ ヒートポンプユニット
１２ 導入管（給水配管）
１４ａ 導出管（第１の実施形態における給湯配管の一部）
１４ｂ 導出管（第１の実施形態における給湯配管の一部）
１７ 配管（給湯配管の一部）
１７ａ 配管（第１の実施形態における給湯配管の一部）
２０ 循環回路（第１の循環回路）
４３ 循環回路（第１の実施形態における第２の循環回路の一部、第２、３の実施形態における第２の循環回路）
４４ 配管（第１の実施形態における第２の循環回路の一部）
４５ 配管（第１の実施形態における第２の循環回路の一部）
４６ 配管（第１の実施形態における第２の循環回路の一部）
４７ ウォータポンプ
４８ サーミスタ（第３の温度検出手段）
８０ 床暖房ユニット（熱交換器）
８１ 熱交換器（熱交換手段）
８５ サーミスタ（第２の温度検出手段）
８６ サーミスタ（第２の温度検出手段）
２１４ 導出管（第２および第３の実施形態における給湯配管の一部）
２１４ａ 導出管（第２および第３の実施形態における給湯配管の一部）
２１４ｂ 導出管（第２および第３の実施形態における給湯配管の一部）

Claims (3)

1. 給湯用の湯を内部に貯える貯湯タンク（１）と、
   この貯湯タンク（１）内の最下部の水を、前記貯湯タンク（１）内の最上部に送る第１の循環回路（２０）と、
   この第１の循環回路（２０）に設けられ、前記第１の循環回路（２０）を流れる水を加熱して高温の湯とするヒートポンプユニット（２）と、
   このヒートポンプユニット（２）により加熱され前記貯湯タンク（１）内の最上部に貯えられた高温の湯を、循環して前記貯湯タンク（１）内に戻す第２の循環回路（４３、４４、４５、４６）と、
   この第２の循環回路（４３）に設けられ、前記第２の循環回路（４３）を流れる高温の湯と熱媒体とを熱交換して、前記第２の循環回路（４３）を流れる高温の湯を低温の湯とする熱交換手段（８１）と、
   前記貯湯タンク（１）内の湯が前記貯湯タンク（１）外で消費されるときには、前記貯湯タンク（１）内の湯を前記貯湯タンク（１）外に送る給湯配管（１４ａ、１４ｂ、１７、１７ａ）と、
   前記貯湯タンク（１）内の湯が前記給湯配管（１４ａ、１４ｂ、１７、１７ａ）を通って前記貯湯タンク（１）外で消費されるときには、前記貯湯タンク（１）内の最下部に水を供給する給水配管（１２）と、
   前記第２の循環回路（４３）に設けられ、前記第２の循環回路（４３）内に湯を循環させるウォータポンプ（４７）と、
   前記熱交換手段（８３）が設けられ、熱媒体が循環する第３の循環回路（８２）と、
   前記第３の循環回路（８２）に設けられ、熱媒体と被加熱物とを熱交換させる熱交換器（８３）と、
   前記第３の循環回路（８２）の前記熱交換手段（８１）の下流側に設けられ、前記熱交換手段（８１）から流出した前記熱媒体の温度を検出する第１の温度検出手段（８６）とを有し、
   前記第１の温度検出手段（８６）によって検出された前記熱媒体の温度に基づいて前記ウォータポンプ（４７）を制御することを特徴とする貯湯式給湯装置。
2. 給湯用の湯を内部に貯える貯湯タンク（１）と、
   この貯湯タンク（１）内の最下部の水を、前記貯湯タンク（１）内の最上部に送る第１の循環回路（２０）と、
   この第１の循環回路（２０）に設けられ、前記第１の循環回路（２０）を流れる水を加熱して高温の湯とするヒートポンプユニット（２）と、
   このヒートポンプユニット（２）により加熱され前記貯湯タンク（１）内の最上部に貯えられた高温の湯を、循環して前記貯湯タンク（１）内に戻す第２の循環回路（４３、４４、４５、４６）と、
   この第２の循環回路（４３）に設けられ、前記第２の循環回路（４３）を流れる高温の湯と熱媒体とを熱交換して、前記第２の循環回路（４３）を流れる高温の湯を低温の湯とする熱交換手段（８１）と、
   前記貯湯タンク（１）内の湯が前記貯湯タンク（１）外で消費されるときには、前記貯湯タンク（１）内の湯を前記貯湯タンク（１）外に送る給湯配管（１４ａ、１４ｂ、１７、１７ａ）と、
   前記貯湯タンク（１）内の湯が前記給湯配管（１４ａ、１４ｂ、１７、１７ａ）を通って前記貯湯タンク（１）外で消費されるときには、前記貯湯タンク（１）内の最下部に水を供給する給水配管（１２）と、
   前記第２の循環回路（４３）に設けられ、前記第２の循環回路（４３）内に湯を循環させるウォータポンプ（４７）と、
   前記熱交換手段（８３）が設けられ、前記熱媒体が循環する第３の循環回路（８２）と、
   前記第３の循環回路（８２）に設けられ、前記熱媒体と被加熱物とを熱交換させる熱交換器（８３）と、
   前記第３の循環回路（８２）の前記熱交換手段（８１）の上流側に設けられ、前記熱交換手段（８１）に流入する前記熱媒体の温度を検出する第２の温度検出手段（８５）とを有し、
   前記第２の温度検出手段（８５）によって検出された前記熱媒体の温度に基づいて前記ウォータポンプ（４７）を制御することを特徴とする貯湯式給湯装置。
3. 前記第２の循環回路（４３）の前記熱交換手段の下流側に設けられ、前記熱交換手段（８１）により熱交換された後の湯の温度を検出する第３の温度検出手段（４８）を有し、
   前記ウォータポンプ（４７）は前記第３の温度検出手段（４８）によって検出された湯の温度に基づいて制御されることを特徴とする貯湯式給湯装置。

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