JP2008020099A

JP2008020099A - 給湯装置

Info

Publication number: JP2008020099A
Application number: JP2006190607A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Yaguchi; 正彦矢口
Original assignee: Toshiba Electric Appliances Co Ltd
Current assignee: Toshiba Electric Appliances Co Ltd
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2026-07-11
Also published as: JP4933177B2

Abstract

【課題】凍結防止にかかる電力消費を低減できる給湯装置11を提供する。
【解決手段】ヒートポンプユニット74と貯湯タンク17との間を接続する配管内の水温が所定温度以下に低下したら、切換弁71でヒートポンプ戻り経路70の接続を追焚用循環経路34に切り換え、沸上用循環ポンプ75および浴槽用循環ポンプ47を作動する。浴槽14の浴槽水を浴槽用循環経路41に取り込んで追焚用熱交換器36に流す。ヒートポンプ戻り経路70の接続を追焚用循環経路34に切り換えることで、ヒートポンプユニット74と追焚用熱交換器36とを閉水路で接続する。沸上用循環ポンプ75の作動で閉水路内を水が循環する。閉水路内を循環する水が追焚用熱交換器36を通過する間に浴槽水との熱交換によって温度上昇し、ヒートポンプユニット74と貯湯タンク17との間の配管内の水温が上昇し、凍結を防止する。ヒートポンプユニット74の作動が必要なく、凍結防止にかかる電力消費を低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、浴槽水の追い焚きを可能とした給湯装置に関する。

従来、給湯装置では、貯湯タンクの下部から水を取り出してヒートポンプユニットで沸き上げるとともに沸き上げた湯を貯湯タンクの上部に取り入れて貯湯し、この貯湯タンクに貯湯した湯を給湯や浴槽に張った浴槽水の追い焚きに用いている。

貯湯タンク内の湯を利用して浴槽水の追い焚きをする場合は、貯湯タンク外に追焚用熱交換器を配置し、追焚用循環ポンプを作動させて貯湯タンクの上部から湯を取り出して追焚用熱交換器を通じて貯湯タンクの下部に戻すように循環させるとともに、浴槽用循環ポンプを作動させて浴槽水を追焚用熱交換器に循環させ、浴槽水を追い焚きする方法がある（例えば、特許文献１参照）。

ところで、外気温度が水の凍結温度より低下すると、給湯装置本体内の貯湯タンクと給湯装置本体外のヒートポンプユニットとの間を接続する配管内の水や、給湯装置本体内の追焚用熱交換器と給湯装置本体外の浴槽との間を接続する配管内の浴槽水が凍結するおそれがある。

貯湯タンクとヒートポンプユニットとの間を接続する配管内の水の凍結を防止する場合には、ヒートポンプユニットを作動させ、このヒートポンプユニットで沸き上げた湯を配管内に流している。

追焚用熱交換器と浴槽との間を接続する配管内の浴槽水の凍結を防止する場合には、浴槽用循環ポンプを作動させ、浴槽内の浴槽水を配管を循環させている。また、浴槽の残り湯の温度が低い場合には、配管内での浴槽水の流れを止めてしまうと凍結のおそれがあるため、外気温度が上昇して凍結のおそれがなくなるまで、浴槽用循環ポンプを駆動し続けているか、あるいは、貯湯タンクの上部の高温の湯を追焚用熱交換器に流し、追焚用熱交換器を介して浴槽内の浴槽水の温度を上昇させている。
特許第３６３２６５１号公報（第６頁、図２）

しかしながら、貯湯タンクとヒートポンプユニットとの間を接続する配管内の水の凍結を防止する場合、ヒートポンプユニットで沸き上げた湯を配管内に流すため、ヒートポンプユニットを必ず作動させなければならず、凍結防止にかかる電力消費が大きい問題がある。

また、追焚用熱交換器と浴槽との間を接続する配管内の浴槽水の凍結を防止する場合であって、浴槽の残り湯の温度が低いために、外気温度が上昇して凍結のおそれがなくなるまで浴槽用循環ポンプを駆動し続ける場合には、凍結防止にかかる電力消費が大きい問題がある。あるいは、貯湯タンクの上部の高温の湯を追焚用熱交換器に流し、追焚用熱交換器を介して浴槽内の浴槽水の温度を上昇させる場合には、浴槽の浴槽水がある程度温度上昇した後に浴槽用循環ポンプを停止させて電力消費を軽減できるが、貯湯タンクの上部の高温の湯を相当量使用してしまうため、再度ヒートポンプユニットによる貯湯タンクへの沸上貯湯が必要となり、結果的には凍結防止にかかる電力消費が大きくなる問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、凍結防止にかかる電力消費を低減できる給湯装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の給湯装置は、貯湯タンクと、この貯湯タンクから湯を取り出す取出経路と、湯を沸き上げるヒートポンプユニット、このヒートポンプユニットの入口側と前記貯湯タンクの下部とを接続するヒートポンプ往き経路を有するとともに前記ヒートポンプユニットの出口側と前記貯湯タンクの上部とを接続するヒートポンプ戻り経路を有する沸上用循環経路、およびこの沸上用循環経路に設けられた沸上用循環ポンプを備えた室外機と、浴槽水が循環される追焚用熱交換器と、この追焚用熱交換器と浴槽とを接続する浴槽用循環経路と、この浴槽用循環経路に設けられた浴槽用循環ポンプと、前記取出経路から前記追焚用熱交換器および前記ヒートポンプ往き経路を通じて前記貯湯タンクの下部に接続される追焚用循環経路と、この追焚用循環経路に設けられた追焚用循環ポンプと、前記ヒートポンプ戻り経路の接続を前記貯湯タンクの上部側と前記追焚用循環経路とで切り換える切換弁と、前記浴槽水の温度を検知する浴槽水温度検知手段と、前記ヒートポンプユニットと前記貯湯タンクとの間の配管内の水温を検知する水温検知手段と、この水温検知手段で前記ヒートポンプユニットと前記貯湯タンクとの間の配管内の水温が所定温度以下に低下したことを検知したときに、前記浴槽水温度検知手段で検知する浴槽水の温度が所定温度以上であれば、前記切換弁で前記ヒートポンプ戻り経路の接続を前記追焚用循環経路に切り換え、前記沸上用循環ポンプおよび前記浴槽用循環ポンプを作動させる制御部とを具備しているものである。

請求項２記載の給湯装置は、貯湯タンクと、この貯湯タンクから湯を取り出す取出経路と、湯を沸き上げるヒートポンプユニット、このヒートポンプユニットの入口側と前記貯湯タンクの下部とを接続するヒートポンプ往き経路を有するとともに前記ヒートポンプユニットの出口側と前記貯湯タンクの上部とを接続するヒートポンプ戻り経路を有する沸上用循環経路、およびこの沸上用循環経路に設けられた沸上用循環ポンプを備えた室外機と、浴槽水が循環される追焚用熱交換器と、この追焚用熱交換器と浴槽とを接続する浴槽用循環経路と、この浴槽用循環経路に設けられた浴槽用循環ポンプと、前記取出経路から前記追焚用熱交換器および前記ヒートポンプ往き経路を通じて前記貯湯タンクの下部に接続される追焚用循環経路と、この追焚用循環経路に設けられた追焚用循環ポンプと、前記ヒートポンプ戻り経路の接続を前記貯湯タンクの上部と前記貯湯タンクの中間部と前記追焚用循環経路とで切り換える切換弁と、前記ヒートポンプユニットと前記貯湯タンクとの間の配管内の水温を検知する水温検知手段と、前記貯湯タンクの上下方向の各高さ位置における湯温を検知する湯温検知手段と、前記水温検知手段で前記ヒートポンプユニットと前記貯湯タンクとの間の配管内の水温が所定温度以下に低下したことを検知したときに、前記湯温検知手段で前記貯湯タンクの中間部より下部に中温水が貯湯されていることを検知していれば、前記切換弁で前記ヒートポンプ戻り経路の接続を前記貯湯タンクの中間部に切り換え、前記沸上用循環ポンプを作動させる制御部とを具備しているものである。

請求項３記載の給湯装置は、貯湯タンクと、この貯湯タンクから湯を取り出す取出経路と、湯を沸き上げるヒートポンプユニット、このヒートポンプユニットの入口側と前記貯湯タンクの下部とを接続するヒートポンプ往き経路を有するとともに前記ヒートポンプユニットの出口側と前記貯湯タンクの上部とを接続するヒートポンプ戻り経路を有する沸上用循環経路、およびこの沸上用循環経路に設けられた沸上用循環ポンプを備えた室外機と、浴槽水が循環される追焚用熱交換器と、この追焚用熱交換器と浴槽とを接続する浴槽用循環経路と、この浴槽用循環経路に設けられた浴槽用循環ポンプと、前記取出経路から前記追焚用熱交換器および前記ヒートポンプ往き経路を通じて前記貯湯タンクの下部に接続される追焚用循環経路と、この追焚用循環経路に設けられた追焚用循環ポンプと、前記ヒートポンプ戻り経路の接続を前記貯湯タンクの上部側と前記追焚用循環経路とで切り換える切換弁と、前記浴槽用循環経路内の浴槽水の温度を検知する浴槽水温度検知手段と、この浴槽水温度検知手段で前記浴槽用循環経路内の浴槽水の温度が所定温度以下に低下したことを検知したら、前記浴槽用循環ポンプを作動させ、この浴槽用循環ポンプを作動後も前記浴槽水温度検知手段で前記浴槽用循環経路内の浴槽水の温度が所定温度以上になったことが検知されなければ、前記切換弁で前記ヒートポンプ戻り経路の接続を前記追焚用循環経路に切り換え、前記ヒートポンプユニットを作動させるとともに前記沸上用循環ポンプを作動させて凍結防止運転をする制御部とを具備しているものである。

請求項４記載の給湯装置は、請求項３記載の給湯装置において、ヒートポンプユニットと貯湯タンクとの間の配管内の水温を検知する水温検知手段を具備し、制御部は、前記水温検知手段で前記ヒートポンプユニットと前記貯湯タンクとの間の配管内の水温が所定温度以下に低下したことを検知したときに、前記切換弁で前記ヒートポンプ戻り経路の接続を前記追焚用循環経路に切り換え、前記ヒートポンプユニットを作動させるとともに前記沸上用循環ポンプおよび前記浴槽用循環ポンプを作動させるものである。

請求項５記載の給湯装置は、貯湯タンクと、この貯湯タンクの上部に接続された上部接続経路と、前記貯湯タンクの上下方向の中間部に接続された中間部接続経路と、前記上部接続経路から取り出す前記貯湯タンクの上部の湯と前記中間部接続経路から取り出す前記貯湯タンクの中間部の湯との混合比率を調整して取り出す調整弁と、この調整弁を通じて取り出された湯を給湯する給湯経路と、浴槽水が循環される追焚用熱交換器と、この追焚用熱交換器と浴槽とを接続する浴槽用循環経路と、この浴槽用循環経路に設けられた浴槽用循環ポンプと、前記給湯経路から前記追焚用熱交換器を通じて前記貯湯タンクの下部に接続される追焚用循環経路と、この追焚用循環経路に設けられた追焚用循環ポンプと、前記浴槽用循環経路内の浴槽水の温度を検知する浴槽水温度検知手段と、前記貯湯タンクの上下方向の各高さ位置における湯温を検知する湯温検知手段と、前記浴槽水温度検知手段で前記浴槽用循環経路内の浴槽水が所定温度以下に低下したことを検知したら、前記浴槽用循環ポンプを作動させ、この浴槽用循環ポンプを作動後も前記浴槽水温度検知手段で前記浴槽水循環経路内の浴槽水の温度が所定温度以上になったことが検知されず、かつ前記湯温検知手段で前記貯湯タンクの中間部より下部に中温水が貯湯されていれば、前記調整弁を前記中間部接続経路から前記貯湯タンクの中間部の中温水を取り出すように調整させ、前記追焚用循環ポンプおよび前記浴槽用循環ポンプを作動させる制御部とを具備しているものである。

請求項１記載の給湯装置によれば、ヒートポンプユニットと貯湯タンクとの間を接続する配管内の水温が所定温度以下に低下したことを検知したときに、浴槽水の温度が所定温度以上であれば、切換弁でヒートポンプ戻り経路の接続を追焚用循環経路に切り換えてヒートポンプユニットと追焚用熱交換器とを閉水路で接続とし、沸上用循環ポンプおよび浴槽用循環ポンプを作動させることにより、浴槽水の熱で浴槽用循環経路の凍結防止を同時にしながら、ヒートポンプユニットと貯湯タンクとの間を接続する配管内の水温を上昇させて凍結防止ができ、ヒートポンプユニットの作動が必要なく、凍結防止にかかる電力消費を低減できる。

請求項２記載の給湯装置によれば、ヒートポンプユニットと貯湯タンクとの間を接続する配管内の水温が所定温度以下に低下したことを検知したときに、貯湯タンクの中間部より下部に中温水が貯湯されていることを検知していれば、切換弁でヒートポンプ戻り経路の接続を貯湯タンクの中間部に切り換え、沸上用循環ポンプを作動させることにより、ヒートポンプユニットと貯湯タンクとの間を接続する配管内に貯湯タンク内の中温水を取り込んで凍結防止ができ、ヒートポンプユニットの作動が必要なく、凍結防止にかかる電力消費を低減できる。

請求項３記載の給湯装置によれば、浴槽用循環経路内の浴槽水の温度が所定温度以下に低下したことを検知したら、浴槽用循環ポンプを作動させるが、この浴槽用循環ポンプの作動後も浴槽用循環経路内の浴槽水の温度が所定温度以上になったことが検知されなければ、切換弁でヒートポンプ戻り経路の接続を追焚用循環経路に切り換えてヒートポンプユニットと追焚用熱交換器とを閉水路で接続とし、ヒートポンプユニットを作動させるとともに沸上用循環ポンプを作動させることにより、ヒートポンプユニットで沸き上げた湯で、ヒートポンプユニットと貯湯タンクとの間を接続する配管の凍結防止を同時にしながら、浴槽水の温度を上昇させて浴槽用循環経路内での凍結防止ができ、ヒートポンプユニットの作動が凍結防止に必要な必要最小限でよく、凍結防止にかかる電力消費を低減できる。

請求項４記載の給湯装置によれば、請求項３記載の給湯装置の効果に加えて、ヒートポンプユニットと貯湯タンクとの間を接続する配管内の水温が所定温度以下に低下したことを検知したときに、切換弁でヒートポンプ戻り経路の接続を追焚用循環経路に切り換えてヒートポンプユニットと追焚用熱交換器とを閉水路で接続とし、ヒートポンプユニットを作動させるとともに沸上用循環ポンプおよび浴槽用循環ポンプを作動させることにより、ヒートポンプユニットで沸き上げた湯の熱を、ヒートポンプユニットと追焚用熱交換器との間を接続する配管の凍結防止とともに、浴槽用循環経路内での凍結防止にも効率よく利用できる。

請求項５記載の給湯装置によれば、浴槽用循環経路内の浴槽水が所定温度以下に低下したことを検知したら、浴槽用循環ポンプを作動させるが、この浴槽用循環ポンプの作動後も浴槽水循環経路内の浴槽水の温度が所定温度以上になったことが検知されず、かつ貯湯タンクの中間部より下部に中温水が貯湯されていれば、調整弁を中間部接続経路から貯湯タンクの中間部の中温水を取り出すように調整させ、追焚用循環ポンプおよび浴槽用循環ポンプを作動させることにより、貯湯タンク内の中温水を追焚用熱交換器に流し、浴槽水の温度を上昇させて浴槽用循環経路内での凍結防止ができ、貯湯タンクの上部の高温の湯を使用することがなく、ヒートポンプユニットの作動が必要なく、凍結防止にかかる電力消費を低減できる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１に示すように、給湯装置11は、本体ユニット12と、湯を沸き上げるための室外機13とを備え、浴槽14に張った浴槽水の追焚機能を有している。

本体ユニット12は、湯を貯湯する貯湯タンク17を有し、この貯湯タンク17の側面には、貯湯タンク17の上部および下部とともに貯湯タンク17内における複数の残湯量に対応した上下方向の各高さ位置に、貯湯タンク17内の湯水温度を検知するサーミスタ等の複数の湯温検知手段18a〜18fが配設されている。

貯湯タンク17の下部には、水道管などの給水源に配管される給水経路20が接続されている。この給水経路20には、給水圧力を減圧する減圧弁21、貯湯タンク17への給水の流れのみを許容する逆止弁22、給水経路20を開閉する開閉弁23が配設されている。給水経路20は、開閉弁23を通じて貯湯タンク17の下部に水が流れる給水管20aと、開閉弁23が閉じているときに室外機13に水が流れる給水管20bとを有している。給水管20aと給水管20bとは、貯湯タンク17の下部から室外機13へ向けた方向のみに水が流れるのを許容する逆止弁24を介して接続されている。

貯湯タンク17の上部に上部接続経路26が接続され、貯湯タンク17の上下方向の中間部に中間部接続経路27が接続されている。これら上部接続経路26と中間部接続経路27とは電動弁である調整弁28に接続され、この調整弁28により、上部接続経路26から取り出す貯湯タンク17の上部の湯と中間部接続経路27から取り出す貯湯タンク17の中間部の湯との混合比率を調整して取り出す。この調整弁28で調整可能とする混合比率には、いずれか一方が１００％、他方が０％の場合も含まれる。調整弁28には取り出された湯を給湯する給湯経路29が接続されている。給湯経路29には湯の温度を検知する温度検知手段30が配設されている。そして、これら上部接続経路26、中間部接続経路27、調整弁28、給湯経路29によって、貯湯タンク17から湯を取り出す取出経路31が形成されている。

給湯経路29から給水経路20に接続される追焚用循環経路34が形成され、この追焚用循環経路34には、給湯経路29から給水経路20の方向への湯の流れのみを許容する逆止弁35、浴槽水と熱交換する追焚用熱交換器36、この追焚用熱交換器36の出口側の湯の温度を検知する出口温度検知手段37、給湯経路29から給水経路20へ湯を循環させる追焚用循環ポンプ38が配設されている。

追焚用熱交換器36と浴槽14とが浴槽用循環経路41によって接続されている。この浴槽用循環経路41は、浴槽14の浴槽水を取り込んで追焚用熱交換器36に導く戻り配管42、追焚用熱交換器36を通過した浴槽水を浴槽14に導く往き配管43を有している。戻り配管42には、浴槽14から取り込んだ浴槽水の温度を検知するサーミスタ等の浴槽水温度検知手段44、浴槽14の水位を検知するもので浴槽14に浴槽水が貯留されていることを浴槽水貯留検知手段としての圧力センサ45、浴槽14への自動湯張り時に流路を切り換えるための切換弁46、浴槽水を循環させる浴槽用循環ポンプ47、浴槽水の循環を検知するフロースイッチ48が配設されている。往き配管43には、浴槽14に導入する浴槽水の温度を検知するサーミスタ等の浴槽水温度検知手段49が配設されている。

また、給湯経路29および給水経路20は給湯用の混合弁52および浴槽用の混合弁53にそれぞれ接続されている。これら混合弁52，53は、給湯経路29からの湯と給水経路20からの水とを混合して、例えば台所などに設置されるメインリモコンや浴室に設置される浴室リモコン等によりそれぞれ設定される給湯設定温度の湯を給湯する。混合弁52，53に接続される給水経路20の接続配管20cには、混合弁52，53へ向けた方向への水の流れのみを許容する逆止弁54，55が配設されている。

給湯用の混合弁52には所定の給湯場所に給湯する給湯路56が接続され、この給湯路56には湯の流量を検知する流量計57、および湯の温度を検知する温度検知センサ58が配設されている。

浴槽用の混合弁53には浴槽14に給湯する浴槽用給湯管59が接続され、この浴槽用給湯管59には浴槽14へ向けた方向のみ給湯の流れを許容する逆止弁や流路を開閉する給水電磁弁などを備えたホッパ60が配設されている。浴槽用給湯管59は浴槽用循環経路41の切換弁46に接続され、浴槽用循環経路41を通じて浴槽14に給湯可能としている。

また、貯湯タンク17の上部接続経路26には、沸上時の過剰な圧力を逃す逃し弁63が接続され、この逃し弁63は排水経路64に接続されている。貯湯タンク17の下部と排水経路64との間は、貯湯タンク17内の水を排水する排水バルブ65を介して接続されている。

また、貯湯タンク17側と室外機13とが沸上用循環経路68によって接続されている。この沸上用循環経路68は、給水経路20を通じて貯湯タンク17の下部と室外機13の入口側とを接続するヒートポンプ往き経路69、室外機13の出口側に接続されるヒートポンプ戻り経路70を有している。このヒートポンプ戻り経路70には切換弁71が配設され、この切換弁71に、貯湯タンク17の上部に接続されるヒートポンプ戻り経路70a、中間部接続経路27に接続されるヒートポンプ戻り経路70b、追焚用循環経路34に接続されるヒートポンプ戻り経路70cが接続されている。そして、切換弁71により、室外機13の出口側に対する接続がヒートポンプ戻り経路70a，70b，70cのいずれか１つに切り換えられる。

また、室外機13には、湯を沸き上げるヒートポンプユニット74が配設されている。このヒートポンプユニット74は、圧縮機、凝縮器として機能する沸上用熱交換器、膨張弁、蒸発器等で構成される冷媒水路を有している。このヒートポンプユニット74の沸上用熱交換器に沸上用循環経路68が接続されている。

室外機13には、ヒートポンプユニット74の沸上用熱交換器の上流側のヒートポンプ往き経路69に、ヒートポンプ往き経路69からヒートポンプ往き経路69を通じてヒートポンプ戻り経路70に循環させる沸上用循環ポンプ75が配設されている。

室外機13には、ヒートポンプユニット74の沸上用熱交換器からヒートポンプ戻り経路70に流れる湯や水の温度を検知する水温検知手段76が配設されている。

なお、図示していないが、本体ユニット12や室外機13に外気温を検知する外気温検知手段が配設されている。

また、本体ユニット12は、給湯装置11を制御する制御部81を備えている。

この制御部81は、貯湯タンク17とヒートポンプユニット74との間を接続する配管内の水の凍結を防止するヒートポンプ側配管凍結防止機能として次の２つのうちの少なくとも１つを有している。

第１のヒートポンプ側配管凍結防止機能では、水温検知手段76でヒートポンプユニット74と貯湯タンク17との間の配管内の水温が所定温度以下に低下したことを検知したときに、浴槽水温度検知手段44，49で検知する浴槽水の温度が所定温度以上であれば、切換弁71でヒートポンプ戻り経路70の接続を追焚用循環経路34に切り換え、沸上用循環ポンプ75および浴槽用循環ポンプ47を作動させる。

第２のヒートポンプ側配管凍結防止機能では、水温検知手段76でヒートポンプユニット74と貯湯タンク17との間の配管内の水温が所定温度以下に低下したことを検知したときに、湯温検知手段18a〜18fで貯湯タンク17の中間部より下部に中温水が貯湯されていることを検知していれば、切換弁71でヒートポンプ戻り経路70の接続を貯湯タンク17の中間部に切り換え、沸上用循環ポンプ75を作動させる。

また、制御部81は、追焚用熱交換器36と浴槽14との間を接続する配管内の浴槽水の凍結を防止する浴槽側配管凍結防止機能として次の２つのうちの少なくとも１つを有している。

第１の浴槽側配管凍結防止機能では、浴槽水温度検知手段44，49で浴槽用循環経路41内の浴槽水の温度が所定温度以下に低下したことを検知したら、浴槽用循環ポンプ47を作動させ、この浴槽用循環ポンプ47を作動後も浴槽水温度検知手段44，49で浴槽用循環経路41内の浴槽水の温度が所定温度以上になったことが検知されなければ、切換弁71でヒートポンプ戻り経路70の接続を追焚用循環経路34に切り換え、ヒートポンプユニット74を作動させるとともに沸上用循環ポンプ75を作動させて凍結防止運転をする。

この第１の浴槽側配管凍結防止機能では、さらに、水温検知手段76でヒートポンプユニット74と貯湯タンク17との間の配管内の水温が所定温度以下に低下したことを検知したときに、切換弁71でヒートポンプ戻り経路70の接続を追焚用循環経路34に切り換え、ヒートポンプユニット74を作動させるとともに沸上用循環ポンプ75および浴槽用循環ポンプ47を作動させる機能も有している。

第２の浴槽側配管凍結防止機能では、浴槽水温度検知手段44，49で浴槽用循環経路41内の浴槽水が所定温度以下に低下したことを検知したら、浴槽用循環ポンプ47を作動させ、この浴槽用循環ポンプ47を作動後も浴槽水温度検知手段44，49で浴槽水循環経路41内の浴槽水の温度が所定温度以上になったことが検知されず、かつ湯温検知手段18a〜18fで貯湯タンク17の中間部より下部に中温水が貯湯されていれば、調整弁28を中間部接続経路27から貯湯タンク17の中間部の中温水を取り出すように調整させ、追焚用循環ポンプ38および浴槽用循環ポンプ47を作動させる。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

まず、貯湯タンク17への湯の貯湯動作について説明する。

特定の沸上時間帯として例えば時間帯別電灯制度の夜間時間帯において、室外機13のヒートポンプユニット74および沸上用循環ポンプ75を作動させる。沸上用循環ポンプ75の作動により、貯湯タンク17の下部の水をヒートポンプ往き経路69から取り出してヒートポンプユニット74に送り、このヒートポンプユニット74で沸き上げた湯をヒートポンプ戻り経路70の切換弁71で切り換えられるヒートポンプ戻り経路70a，70bのいずれかを通じて貯湯タンク17に戻す。

室外機13のヒートポンプユニット74で沸き上げられた湯の出湯温度が沸上目標温度以上のときには、切換弁71でヒートポンプ戻り経路70aに切り換え、貯湯タンク17の上部に沸上目標温度以上の湯を貯湯する。

例えば全量沸上時等に全量沸き上がり近くなると、貯湯タンク17の下部の水の温度が高くなるためヒートポンプユニット74による沸上能力が低下し、室外機13のヒートポンプユニット74で沸き上げられた湯の出湯温度が沸上目標温度よりも低くなる。このときには、切換弁71でヒートポンプ戻り経路70bに切り換え、中間部接続経路27を通じて貯湯タンク17の中間部に貯湯し、貯湯タンク17の上部の湯の温度低下を防止する。

次に、給湯動作について説明する。

給湯路56の下流側に配設される給湯栓等を開くことにより、給水圧力により貯湯タンク17内の上部の湯を押し出し、給湯経路29を通じて貯湯タンク17から取り出される湯と給水経路20から給水される水とを混合弁52で混合して給湯設定温度の湯を給湯する。給湯経路29に取り出される湯は、調整弁28により、上部接続経路26から取り出す貯湯タンク17の上部の湯と中間部接続経路27から取り出す貯湯タンク17の中間部の湯との混合比率を調整して取り出す。

次に、浴槽14の利用について説明する。

浴槽14に湯張りする場合には、ホッパ60の給水電磁弁を開くことにより、給水圧力により貯湯タンク17内の上部の湯を押し出し、給湯経路29を通じて貯湯タンク17から取り出される湯と給水経路20から給水される水とを混合弁53で混合して浴槽設定温度の湯を浴槽14に給湯する。浴槽14への給湯は、浴槽用給湯管59、切換弁46、戻り往き配管43を通じて給湯することにより、戻り配管42の圧力センサ45で水位を監視しながら給湯したり、切換弁46で戻り配管42と往き配管43の２管を通じて所定量の湯を迅速に給湯する。

浴槽14に湯張りした後は、所定時間毎に、浴槽用循環ポンプ47を作動させて浴槽14の浴槽水を浴槽用循環経路41内に循環させ、浴槽水温度検知手段44，49で浴槽水の温度を検知し、保温の必要つまり追焚動作の必要があるか監視する。

次に、浴槽14に湯張りされた浴槽水の追い焚きについて説明する。

追焚用循環ポンプ38を作動させることにより、調整弁28により、上部接続経路26から取り出す貯湯タンク17の上部の湯と中間部接続経路27から取り出す貯湯タンク17の中間部の湯との混合比率を調整して取り出す。調整弁28で取り出された湯は、追焚用循環経路34を通じて追焚用熱交換器36に流れ、この追焚用熱交換器36で浴槽水と熱交換する。追焚用熱交換器36での熱交換によって温度低下した中温水は、追焚用循環経路34から給水経路20を通じて貯湯タンク17の下部に戻る。そして、浴槽14から浴槽用循環経路41に取り込まれた浴槽水は、追焚用熱交換器36を通過する間に温度上昇して浴槽14に戻り、浴槽14内の湯温を上昇させる。

あるいは、切換弁71をヒートポンプユニット74の出口側と中間部接続経路27との接続に切り換え、調整弁28を中間部接続経路27のみから湯を取り出すように調整し、ヒートポンプユニット74を作動させるとともに沸上用循環ポンプ75を作動させる。この沸上用循環ポンプ75の作動により、調整弁28で取り出される湯が、追焚用循環経路34を通じて追焚用熱交換器36に流れ、この追焚用熱交換器36で浴槽水と熱交換する。追焚用熱交換器36での熱交換によって温度低下した例えば４０〜５０℃の中温水が、追焚用循環経路34から給水経路20および沸上用循環経路68を通じてヒートポンプユニット74に流れ、このヒートポンプユニット74で高温の湯に沸き上げる。ヒートポンプユニット74で沸き上げた湯が、切換弁71からヒートポンプ戻り経路70bを通じて中間部接続経路27に流れ、調整弁28から追焚用循環経路34に再び取り出される。そして、浴槽14から浴槽用循環経路41に取り込まれた浴槽水は、追焚用熱交換器36を通過する間に温度上昇して浴槽14に戻り、浴槽14内の湯温を上昇させる。

次に、貯湯タンク17とヒートポンプユニット74との間を接続する配管内の水の凍結を防止する第１のヒートポンプ側配管凍結防止機能について、図１を参照して説明する。

図１の配管経路の黒表示、および矢印にて示すように、外気温が低下し、水温検知手段76でヒートポンプユニット74と貯湯タンク17との間の配管内の水温が所定温度以下に低下したことを検知したとき、圧力センサ45で浴槽14に浴槽水が貯留されていることを検知していて、浴槽水温度検知手段44，49で検知する浴槽水の温度が所定温度以上であれば、切換弁71でヒートポンプ戻り経路70の接続を追焚用循環経路34に切り換え、沸上用循環ポンプ75および浴槽用循環ポンプ47を作動させる。

浴槽14の浴槽水が浴槽用循環経路41に取り込まれて追焚用熱交換器36に流れる。

切換弁71でヒートポンプ戻り経路70の接続を追焚用循環経路34に切り換えることにより、ヒートポンプユニット74と追焚用熱交換器36とが閉水路で接続され、沸上用循環ポンプ75の作動で閉水路内を水が循環する。この閉水路内を循環する水が追焚用熱交換器36を通過する間に浴槽水との熱交換によって温度上昇し、ヒートポンプユニット74と貯湯タンク17との間の配管内の水温が上昇し、凍結が防止される。その水温が凍結のおそれがない所定温度以上に達したら、沸上用循環ポンプ75および浴槽用循環ポンプ47を停止させる。

このとき、浴槽14内の浴槽水が浴槽用循環経路41を循環するため、浴槽用循環経路41の配管内の浴槽水の温度も上昇し、凍結が防止される。

このように、浴槽水の熱で浴槽用循環経路41の凍結防止を同時にしながら、ヒートポンプユニット74と貯湯タンク17との間を接続する配管内の水温を上昇させて凍結防止ができ、ヒートポンプユニット74の作動が必要なく、凍結防止にかかる電力消費を低減できる。

次に、貯湯タンク17とヒートポンプユニット74との間を接続する配管内の水の凍結を防止する第２のヒートポンプ側配管凍結防止機能について、図２を参照して説明する。

図２の配管経路の黒表示、および矢印にて示すように、外気温が低下し、水温検知手段76でヒートポンプユニット74と貯湯タンク17との間の配管内の水温が所定温度以下に低下したことを検知したとき、例えば浴槽14に浴槽水が貯留されていない場合でも、湯温検知手段18a〜18fで貯湯タンク17の中間部より下部に例えば２０℃〜３０℃の中温水が貯湯されていることを検知していれば、切換弁71でヒートポンプ戻り経路70の接続を貯湯タンク17の中間部に切り換え、沸上用循環ポンプ75を作動させる。このとき、ヒートポンプユニット74は作動させない。

沸上用循環ポンプ75の作動により、貯湯タンク17の下部の中温水が沸上用循環経路68に取り出され、この沸上用循環経路68内を通じて貯湯タンク17の中間部に戻る。これにより、ヒートポンプユニット74と貯湯タンク17との間の配管内の水温が上昇し、凍結が防止される。その水温が凍結のおそれがない所定温度以上に達したら、沸上用循環ポンプ75を停止させる。

このように、ヒートポンプユニット74と貯湯タンク17との間を接続する配管内に貯湯タンク17内の中温水を取り込んで凍結防止ができ、ヒートポンプユニット74の作動が必要なく、凍結防止にかかる電力消費を低減できる。

しかも、貯湯タンク17の中間部より下側の中温水の温度を低下させることができるため、その後の沸上時間帯での沸上時において、ヒートポンプユニット74では中温水からではなく水から沸き上げることができ、ヒートポンプユニット74による沸上効率を向上できる。

次に、追焚用熱交換器36と浴槽14との間を接続する配管内の浴槽水の凍結を防止する第１の浴槽側配管凍結防止機能について、図３を参照して説明する。

図３の配管経路の黒表示、および矢印にて示すように、外気温が低下し、浴槽水温度検知手段44，49で浴槽用循環経路41内の浴槽水の温度が所定温度以下に低下したことを検知したら、浴槽用循環ポンプ47を作動させる。

この浴槽用循環ポンプ47の作動後に、浴槽水温度検知手段44，49で浴槽用循環経路41内の浴槽水の温度が所定温度以上であって例えば１０℃以上になったことが検知されれば、浴槽用循環ポンプ47を停止させる。

また、浴槽用循環ポンプ47の作動後も浴槽水温度検知手段44，49で浴槽用循環経路41内の浴槽水の温度が所定温度以上であって例えば１０℃以上になったことが検知されなければ、切換弁71でヒートポンプ戻り経路70の接続を追焚用循環経路34に切り換え、ヒートポンプユニット74を作動させるとともに沸上用循環ポンプ75を作動させて凍結防止運転をする。

切換弁71でヒートポンプ戻り経路70の接続を追焚用循環経路34に切り換えることにより、ヒートポンプユニット74と追焚用熱交換器36とが閉水路で接続され、ヒートポンプユニット74の作動で沸き上げられた湯が沸上用循環ポンプ75の作動で閉水路内を循環する。浴槽用循環経路41内を循環する浴槽水が追焚用熱交換器36を通過する間にヒートポンプユニット74で沸き上げられた湯との熱交換によって温度上昇し、浴槽14内の浴槽水の温度が上昇して、浴槽用循環経路41内の浴槽水の凍結が防止される。その浴槽水が凍結のおそれがない所定温度以上に達したら、沸上用循環ポンプ75および浴槽用循環ポンプ47を停止させる。

このとき、ヒートポンプユニット74で沸き上げた湯で、ヒートポンプユニット74と貯湯タンク17との間を接続する配管内の温度も上昇し、凍結が防止される。

このように、ヒートポンプユニット74で沸き上げた湯で、ヒートポンプユニット74と貯湯タンク17との間を接続する配管の凍結防止を同時にしながら、浴槽水の温度を上昇させて浴槽用循環経路41内での凍結防止ができ、ヒートポンプユニット74の作動が凍結防止に必要な必要最小限でよく、凍結防止にかかる電力消費を低減できる。

また、この第１の浴槽側配管凍結防止機能では、浴槽水温度検知手段44，49で浴槽用循環経路41内の浴槽水の温度が所定温度以下に低下したことを検知していなくても、水温検知手段76でヒートポンプユニット74と貯湯タンク17との間の配管内の水温が所定温度以下に低下したことを検知したとき、切換弁71でヒートポンプ戻り経路70の接続を追焚用循環経路34に切り換え、ヒートポンプユニット74を作動させるとともに沸上用循環ポンプ75および浴槽用循環ポンプ47を作動させる。

これにより、ヒートポンプユニット74で沸き上げた湯の熱を、ヒートポンプユニット74と追焚用熱交換器36との間を接続する配管の凍結防止とともに、浴槽用循環経路41内での凍結防止にも効率よく利用できる。

次に、追焚用熱交換器36と浴槽14との間を接続する配管内の浴槽水の凍結を防止する第２の浴槽側配管凍結防止機能について、図４を参照して説明する。

図４の配管経路の黒表示、および矢印にて示すように、外気温が低下し、浴槽水温度検知手段44，49で浴槽用循環経路41内の浴槽水が所定温度以下に低下したことを検知したら、浴槽用循環ポンプ47を作動させる。

また、浴槽用循環ポンプ47の作動後も浴槽水温度検知手段44，49で浴槽水循環経路41内の浴槽水の温度が所定温度以上であって例えば１０℃以上になったことが検知されず、かつ湯温検知手段18a〜18fで貯湯タンク17の中間部より下部に例えば２０℃〜３０℃の中温水が貯湯されていることが検知されていれば、調整弁28を中間部接続経路27から貯湯タンク17の中間部の中温水を取り出すように調整させ、追焚用循環ポンプ38および浴槽用循環ポンプ47を作動させる。

沸上用循環ポンプ75の作動により、貯湯タンク17の中間部の中温水が調整弁28を通じて追焚用循環経路34に取り出され、この追焚用循環経路34を通じて貯湯タンク17の下部に戻る。浴槽用循環経路41内を循環する浴槽水が追焚用熱交換器36を通過する間に貯湯タンク17から取り出された中温水との熱交換によって温度上昇し、浴槽14内の浴槽水の温度が上昇して、浴槽用循環経路41内の浴槽水の凍結が防止される。その浴槽水が凍結のおそれがない所定温度以上に達したら、追焚用循環ポンプ38および浴槽用循環ポンプ47を停止させる。

このように、貯湯タンク17内の中温水を追焚用熱交換器に流し、浴槽水の温度を上昇させて浴槽用循環経路41内での凍結防止ができ、貯湯タンク17の上部の高温の湯を使用することがなく、ヒートポンプユニット74の作動が必要なく、凍結防止にかかる電力消費を低減できる。

本発明の一実施の形態を示す給湯装置の第１のヒートポンプ側配管凍結防止機能を説明する構成図である。同上給湯装置の第２のヒートポンプ側配管凍結防止機能を説明する構成図である。同上給湯装置の第１の浴槽側配管凍結防止機能を説明する構成図である。同上給湯装置の第２の浴槽側配管凍結防止機能を説明する構成図である。

符号の説明

11 給湯装置
13 室外機
14 浴槽
17 貯湯タンク
18a〜18f 湯温検知手段
26 上部接続経路
27 中間部接続経路
28 調整弁
29 給湯経路
31 取出経路
34 追焚用循環経路
36 追焚用熱交換器
38 追焚用循環ポンプ
41 浴槽用循環経路
44，49 浴槽水温度検知手段
47 浴槽用循環ポンプ
68 沸上用循環経路
69 ヒートポンプ往き経路
70 ヒートポンプ戻り経路
71 切換弁
74 ヒートポンプユニット
75 沸上用循環ポンプ
76 水温検知手段
81 制御部

Claims

貯湯タンクと、
この貯湯タンクから湯を取り出す取出経路と、
湯を沸き上げるヒートポンプユニット、このヒートポンプユニットの入口側と前記貯湯タンクの下部とを接続するヒートポンプ往き経路を有するとともに前記ヒートポンプユニットの出口側と前記貯湯タンクの上部とを接続するヒートポンプ戻り経路を有する沸上用循環経路、およびこの沸上用循環経路に設けられた沸上用循環ポンプを備えた室外機と、
浴槽水が循環される追焚用熱交換器と、
この追焚用熱交換器と浴槽とを接続する浴槽用循環経路と、
この浴槽用循環経路に設けられた浴槽用循環ポンプと、
前記取出経路から前記追焚用熱交換器および前記ヒートポンプ往き経路を通じて前記貯湯タンクの下部に接続される追焚用循環経路と、
この追焚用循環経路に設けられた追焚用循環ポンプと、
前記ヒートポンプ戻り経路の接続を前記貯湯タンクの上部側と前記追焚用循環経路とで切り換える切換弁と、
前記浴槽水の温度を検知する浴槽水温度検知手段と、
前記ヒートポンプユニットと前記貯湯タンクとの間の配管内の水温を検知する水温検知手段と、
この水温検知手段で前記ヒートポンプユニットと前記貯湯タンクとの間の配管内の水温が所定温度以下に低下したことを検知したときに、前記浴槽水温度検知手段で検知する浴槽水の温度が所定温度以上であれば、前記切換弁で前記ヒートポンプ戻り経路の接続を前記追焚用循環経路に切り換え、前記沸上用循環ポンプおよび前記浴槽用循環ポンプを作動させる制御部と
を具備していることを特徴とする給湯装置。
貯湯タンクと、
この貯湯タンクから湯を取り出す取出経路と、
湯を沸き上げるヒートポンプユニット、このヒートポンプユニットの入口側と前記貯湯タンクの下部とを接続するヒートポンプ往き経路を有するとともに前記ヒートポンプユニットの出口側と前記貯湯タンクの上部とを接続するヒートポンプ戻り経路を有する沸上用循環経路、およびこの沸上用循環経路に設けられた沸上用循環ポンプを備えた室外機と、
浴槽水が循環される追焚用熱交換器と、
この追焚用熱交換器と浴槽とを接続する浴槽用循環経路と、
この浴槽用循環経路に設けられた浴槽用循環ポンプと、
前記取出経路から前記追焚用熱交換器および前記ヒートポンプ往き経路を通じて前記貯湯タンクの下部に接続される追焚用循環経路と、
この追焚用循環経路に設けられた追焚用循環ポンプと、
前記ヒートポンプ戻り経路の接続を前記貯湯タンクの上部と前記貯湯タンクの中間部と前記追焚用循環経路とで切り換える切換弁と、
前記ヒートポンプユニットと前記貯湯タンクとの間の配管内の水温を検知する水温検知手段と、
前記貯湯タンクの上下方向の各高さ位置における湯温を検知する湯温検知手段と、
前記水温検知手段で前記ヒートポンプユニットと前記貯湯タンクとの間の配管内の水温が所定温度以下に低下したことを検知したときに、前記湯温検知手段で前記貯湯タンクの中間部より下部に中温水が貯湯されていることを検知していれば、前記切換弁で前記ヒートポンプ戻り経路の接続を前記貯湯タンクの中間部に切り換え、前記沸上用循環ポンプを作動させる制御部と
を具備していることを特徴とする給湯装置。
貯湯タンクと、
この貯湯タンクから湯を取り出す取出経路と、
湯を沸き上げるヒートポンプユニット、このヒートポンプユニットの入口側と前記貯湯タンクの下部とを接続するヒートポンプ往き経路を有するとともに前記ヒートポンプユニットの出口側と前記貯湯タンクの上部とを接続するヒートポンプ戻り経路を有する沸上用循環経路、およびこの沸上用循環経路に設けられた沸上用循環ポンプを備えた室外機と、
浴槽水が循環される追焚用熱交換器と、
この追焚用熱交換器と浴槽とを接続する浴槽用循環経路と、
この浴槽用循環経路に設けられた浴槽用循環ポンプと、
前記取出経路から前記追焚用熱交換器および前記ヒートポンプ往き経路を通じて前記貯湯タンクの下部に接続される追焚用循環経路と、
この追焚用循環経路に設けられた追焚用循環ポンプと、
前記ヒートポンプ戻り経路の接続を前記貯湯タンクの上部側と前記追焚用循環経路とで切り換える切換弁と、
前記浴槽用循環経路内の浴槽水の温度を検知する浴槽水温度検知手段と、
この浴槽水温度検知手段で前記浴槽用循環経路内の浴槽水の温度が所定温度以下に低下したことを検知したら、前記浴槽用循環ポンプを作動させ、この浴槽用循環ポンプを作動後も前記浴槽水温度検知手段で前記浴槽用循環経路内の浴槽水の温度が所定温度以上になったことが検知されなければ、前記切換弁で前記ヒートポンプ戻り経路の接続を前記追焚用循環経路に切り換え、前記ヒートポンプユニットを作動させるとともに前記沸上用循環ポンプを作動させて凍結防止運転をする制御部と
を具備していることを特徴とする給湯装置。
ヒートポンプユニットと貯湯タンクとの間の配管内の水温を検知する水温検知手段を具備し、
制御部は、前記水温検知手段で前記ヒートポンプユニットと前記貯湯タンクとの間の配管内の水温が所定温度以下に低下したことを検知したときに、前記切換弁で前記ヒートポンプ戻り経路の接続を前記追焚用循環経路に切り換え、前記ヒートポンプユニットを作動させるとともに前記沸上用循環ポンプおよび前記浴槽用循環ポンプを作動させる
ことを特徴とする請求項３記載の給湯装置。
貯湯タンクと、
この貯湯タンクの上部に接続された上部接続経路と、
前記貯湯タンクの上下方向の中間部に接続された中間部接続経路と、
前記上部接続経路から取り出す前記貯湯タンクの上部の湯と前記中間部接続経路から取り出す前記貯湯タンクの中間部の湯との混合比率を調整して取り出す調整弁と、
この調整弁を通じて取り出された湯を給湯する給湯経路と、
浴槽水が循環される追焚用熱交換器と、
この追焚用熱交換器と浴槽とを接続する浴槽用循環経路と、
この浴槽用循環経路に設けられた浴槽用循環ポンプと、
前記給湯経路から前記追焚用熱交換器を通じて前記貯湯タンクの下部に接続される追焚用循環経路と、
この追焚用循環経路に設けられた追焚用循環ポンプと、
前記浴槽用循環経路内の浴槽水の温度を検知する浴槽水温度検知手段と、
前記貯湯タンクの上下方向の各高さ位置における湯温を検知する湯温検知手段と、
前記浴槽水温度検知手段で前記浴槽用循環経路内の浴槽水が所定温度以下に低下したことを検知したら、前記浴槽用循環ポンプを作動させ、この浴槽用循環ポンプを作動後も前記浴槽水温度検知手段で前記浴槽水循環経路内の浴槽水の温度が所定温度以上になったことが検知されず、かつ前記湯温検知手段で前記貯湯タンクの中間部より下部に中温水が貯湯されていれば、前記調整弁を前記中間部接続経路から前記貯湯タンクの中間部の中温水を取り出すように調整させ、前記追焚用循環ポンプおよび前記浴槽用循環ポンプを作動させる制御部と
を具備していることを特徴とする給湯装置。