JP2009024919A - ヒートポンプ式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換による浴水加熱性能を確保しつつ、残湯ロスによる効率の低下を防止することが可能なヒートポンプ式給湯装置を提供すること。
【解決手段】制御装置１００は、過去の給湯実績に基づく給湯用熱量を貯湯タンク１の全内容積を用いて貯えるように、沸き上げ貯湯温度ＴｐＬを算出するとともに、過去の熱交換部４１における浴水加熱実績に基づく浴水加熱用熱量を上部領域１Ａの容積を用いて給湯用熱量に上乗せして貯えるように、沸き上げ貯湯温度ＴｐＵを算出する。そして、貯湯タンク１内の上部領域１Ａに沸き上げ貯湯温度ＴｐＵの高温の湯を貯湯した後に、下部領域１ＢにＴｐＵより低温の沸き上げ貯湯温度ＴｐＬの中温の湯を貯湯する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプ装置により水を加熱し湯とするヒートポンプ式給湯装置に関する。

従来技術として、下記特許文献１に開示されたヒートポンプ式給湯装置がある。この給湯装置では、風呂の追い焚き等を行う間接加熱回路が貯湯タンクの上部に設けられており、ヒートポンプ装置で沸き上げた湯を貯湯タンク内に導入する配管を分岐して、分岐した一方の配管を貯湯タンクの頂部に接続し、他方の配管を貯湯タンクの間接加熱回路熱交換部配設位置より下方に接続している。

そして、間接加熱回路の稼働によって貯湯タンク内の上部の湯温が低下した場合には、上記の一方の配管を介して頂部から高温の湯を貯留することができ、また、上記の他方の配管を介して高温の湯を導入して上部の湯の温度を対流により均一に上昇することができるようになっており、追い焚き性能の向上を図っている。
特開２００５−１１４２６８号公報

しかしながら、上記従来技術の給湯装置では、貯湯タンク内のほぼ全域において高温の湯を貯湯するため、間接加熱回路による追い焚き等の浴水加熱（熱交換による浴水加熱）の有無等、ユーザの使用状況のばらつきによっては、貯湯タンク内に残湯ロスが発生し、効率が低下するという問題がある。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、熱交換による浴水加熱性能を確保しつつ、残湯ロスによる効率の低下を防止することが可能なヒートポンプ式給湯装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１）と、
水を沸き上げて湯とするヒートポンプ装置（２）と、
ヒートポンプ装置（２）により沸き上げられた湯を貯湯タンク（１）内の上部に供給するための第１供給配管（１８）と、
ヒートポンプ装置（２）により沸き上げられた湯を貯湯タンク（１）内の上部より低い中間部に供給するための第２供給配管（１９）と、
ヒートポンプ装置（２）で沸き上げられ貯湯タンク（１）に供給される湯の供給流路を、第１供給配管（１８）もしくは第２供給配管（１９）に選択的に切り替える供給流路切替手段（１７）と、
貯湯タンク（１）内の第２供給配管（１９）の接続部位（１５）より上部領域（１Ａ）の湯と熱交換して浴水を加熱する浴水加熱手段（４１）と、
貯湯タンク（１）内の上部領域（１Ａ）に高温の湯を貯え、第２供給配管（１９）の接続部位（１５）より下部領域（１Ｂ）に高温の湯より温度が低い中温の湯を貯えるように、ヒートポンプ装置（２）による沸き上げ運転の制御および供給流路切替手段（１７）による流路切り替えの制御を行う制御手段（１００）とを備え、
制御手段（１００）は、
過去の給湯実績に基づく給湯用熱量を、貯湯タンク（１）の全内容積を用いて貯えるように、該中温（ＴｐＬ）を算出するとともに、
過去の浴水加熱手段（４１）による浴水加熱実績に基づく浴水加熱用熱量を、上部領域（１Ａ）の容積を用いて給湯用熱量に上乗せして貯えるように、該高温（ＴｐＵ）を算出し、
ヒートポンプ装置（２）により沸き上げられた湯を貯湯タンク（１）内に供給するときには、ヒートポンプ装置（２）により沸き上げられた高温の湯を、第１供給配管（１８）を介して上部領域（１Ａ）に貯湯した後に、ヒートポンプ装置（２）により沸き上げられた中温の湯を、第２供給配管（１９）を介して下部領域（１Ｂ）に貯湯するように、ヒートポンプ装置（２）による沸き上げ運転および供給流路切替手段（１７）による流路切り替えを行うことを特徴としている。

これによると、貯湯タンク（１）の上部領域（１Ａ）には、過去の給湯実績および浴水加熱実績に基づく熱量を高温の湯として貯湯し、貯湯タンク（１）の下部領域（１Ｂ）には、過去の給湯実績に基づく熱量を中温の湯として貯湯することができる。

すなわち、過去の給湯および浴水加熱の実績に基づき、給湯用熱量は貯湯タンク（１）の全体を用いて比較的低温である中温の湯として貯湯し、浴水加熱用熱量は貯湯タンク（１）の上部領域（１Ａ）の給湯用の中温の湯に上乗せする形で高温の湯として貯湯することができる。

したがって、貯湯タンク（１）内の上部領域（１Ａ）に貯湯した高温の湯と浴水とを浴水加熱手段（４１）で熱交換して浴水を加熱し、熱交換により温度低下して中温となった上部領域（１Ａ）の湯と下部領域（１Ｂ）に貯湯した中温の湯とを給湯用に用いることができる。

このようにして、過去の実績に基づいて貯湯タンク（１）内に貯湯した上部領域（１Ａ）の高温の湯と下部領域（１Ｂ）の中温の湯とにより、熱交換による浴水加熱性能を確保しつつ、残湯ロスによる効率の低下を防止することができる。

また、請求項２に記載の発明では、
制御手段（１００）は、
過去の所定期間に浴水加熱手段（４１）による実質的な浴水加熱が少なくとも１回行われた場合には、貯湯タンク（１）内の上部領域（１Ａ）に高温の湯を貯え、下部領域（１Ｂ）に中温の湯を貯えるように、ヒートポンプ装置（２）による沸き上げ運転および供給流路切替手段（１７）による流路切り替えを行い、
過去の所定期間に浴水加熱手段（４１）による実質的な浴水加熱が行われていない場合には、過去の給湯実績に基づく給湯用熱量を貯湯タンク（１）の全内容積を用いて貯えるように貯湯温度（Ｔｐ）を算出し、該貯湯温度の湯を第１供給配管（１８）を介して貯湯タンク（１）内に貯えるように、ヒートポンプ装置（２）による沸き上げ運転および供給流路切替手段（１７）による流路切り替えを行うことを特徴としている。

これによると、過去の所定期間に浴水加熱手段（４１）による実質的な浴水加熱が１回も行われていない場合には、浴水加熱が行われることはないものとして、浴水加熱用の熱量を確保する高温の湯の貯湯を中止し、残湯ロスによる効率の低下を一層防止することができる。

また、請求項３に記載の発明では、制御手段（１００）は、ヒートポンプ装置（２）により高温の湯の沸き上げを開始し所定時間（Ｘ）を経過するまでは貯湯タンク（１）への供給流路を第２供給配管（１９）とし、高温の湯の沸き上げを開始して所定時間（Ｘ）経過したときに供給流路を第１供給配管（１８）とするように供給流路切替手段（１７）を制御することを特徴としている。

これによると、ヒートポンプ装置（２）により高温沸き上げを開始した時点でヒートポンプ装置（２）よりも貯湯タンク（１）側にある加熱できない水を貯湯タンク（１）の中間部に導き、高温の湯が貯湯できる所定時間（Ｘ）が経過した後に貯湯タンク（１）の上部への貯湯を開始することができる。したがって、加熱できない水が貯湯タンク（１）の上部に流入して湯の温度勾配を乱すことを防止することができる。

また、請求項４に記載の発明では、制御手段（１００）は、ヒートポンプ装置（２）により高温の湯の沸き上げを開始した直後から貯湯タンク（１）への供給流路を第２供給配管（１９）とし、第２供給配管（１９）を流通する湯の温度が該高温となった場合に、貯湯タンク（１）への供給流路を第１供給配管（１８）とするように供給流路切替手段（１７）を制御することを特徴としている。

これによると、ヒートポンプ装置（２）で沸き上げた高温の湯が確実に貯湯タンク（１）の上部に導入できる状態となったときに、貯湯タンク（１）の上部への高温の湯の貯湯を開始することができる。したがって、ヒートポンプ装置（２）により高温沸き上げを開始した時点でヒートポンプ装置（２）よりも貯湯タンク（１）側にある加熱できない水が貯湯タンク（１）の上部に流入して湯の温度勾配を乱すことを防止することができる。

また、請求項５に記載の発明では、
貯湯タンク（１）内の上部から使用側端末（３０）に給湯するための第１給湯配管（２３）と、
貯湯タンク（１）内の中間部から使用側端末（３０）に給湯するための第２給湯配管（２４）と、
貯湯タンク（１）内から使用側端末（３０）への給湯流路を、第１給湯配管（２３）もしくは第２給湯配管（２４）に選択的に切り替える給湯流路切替手段（２５）とを備え、
制御手段（１００）は、
供給流路切替手段（１７）により貯湯タンク（１）への供給流路を第１供給配管（１８）としている場合には、使用側端末（３０）への給湯流路が第２給湯配管（２４）となるように給湯流路切替手段（２５）を制御し、
供給流路切替手段（１７）により貯湯タンク（１）への供給流路を第２供給配管（１９）としている場合には、使用側端末（３０）への給湯流路が第１給湯配管（２３）となるように給湯流路切替手段（２５）を制御することを特徴としている。

これによると、ヒートポンプ装置（２）で沸き上げた湯や加熱できない水を貯湯タンク（１）内に導入している最中であっても、貯湯タンク（１）内の湯の温度勾配を乱すことなく貯湯タンク（１）内から使用側端末（３０）へ出湯することができる。

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一例である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

図１は本実施形態のヒートポンプ式給湯装置の概略構成を示す模式図である。

貯湯タンク１は耐食性に優れた金属製（例えばステンレス製）であり、外周部に図示しない断熱材が配置されて、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。本実施形態の貯湯タンク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。

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１３が設けられ、貯湯タンク１の上部には、貯湯タンク１内に高温の湯を吐出するための上部吐出口１４が設けられている。また、貯湯タンク１の前記上部より低い部位をなす中間部の側面部には、貯湯タンク１内に高温の湯より温度が低い中温の湯を吐出するための中間部吐出口１５が設けられている。

吸入口１３と両吐出口１４、１５とは循環回路１６で接続されており、循環回路１６の一部はヒートポンプ装置２内に配置されている。

循環回路１６のヒートポンプ装置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１３から吸入した貯湯タンク１内の下部の水を高温冷媒との熱交換により加熱して沸き上げて湯とし、両吐出口１４、１５から貯湯タンク１内に戻すことができるようになっている。

循環回路１６はヒートポンプ装置２の下流側において第１供給配管１８と第２供給配管１９とに分岐しており、第１供給配管１８の下流端は上部吐出口１４に接続され、第２供給配管１９の下流端は中間部吐出口１５に接続されている。そして、循環回路１６の分岐点には、ヒートポンプ装置２で沸き上げた湯の流通経路（供給流路）を第１供給配管１８方向もしくは第２供給配管１９方向に切り替える切替バルブ１７が設けられている。

切替バルブ１７は、ヒートポンプ装置２で沸き上げられ貯湯タンク１に供給される湯の供給流路を、第１供給配管１８もしくは第２供給配管１９に選択的に切り替える、本実施形態における供給流路切替手段である。

一方、貯湯タンク１の上部には上部導出口２０が設けられ、貯湯タンク１の中間部には中間部導出口２１が設けられおり、両導出口２０、２１には貯湯タンク１内の湯を導出するための給湯経路（給湯流路）である給湯配管２２が接続されている。

給湯配管２２は、上部導出口２０に接続する第１給湯配管２３と中間部導出口２１に接続する第２給湯配管２４とが経路途中で合流する構成をなしており、両給湯配管２３、２４の合流点には、上部導出口２０から導出される高温の湯の量（出湯量）と中間部導出口２１から導出される中温の湯の量（出湯量）との比率を制御するための混合バルブ２５が設けられている。

混合バルブ２５は、貯湯タンク１内から使用側端末３０への給湯流路を、第１給湯配管２３もしくは第２給湯配管２４に選択的に切り替える、本実施形態における給湯流路切替手段である。

給湯配管２２には、第１給湯配管２３と第２給湯配管２４との合流点より下流側部に、導入管１２から分岐した給水配管２８の下流端が接続しており、この接続点には、給湯配管２２を流れる湯の量と給水配管２８を介して供給される水の量の比率を制御し、下流側にあるカラン、シャワー等の使用側端末３０に送る湯の温度を設定温度とするための混合バルブ２９が設けられている。

図１から明らかなように、本実施形態の給湯装置では、中間部吐出口１５と中間部導出口２１とは共通の１つの口として形成されている。第２供給配管１９と第２給湯配管２４とは貯湯タンク１の外部で接続しており、第２供給配管１９の接続点２６より下流側部と第２給湯配管２４の接続点２６より上流側部とは共通の配管２７として形成され、この共通の配管２７が中間部吐出口１５と中間部導出口２１とをなす口に接続している。

これにより、共通の配管２７を介して貯湯タンク１中間部への貯湯および貯湯タンク１中間部からの出湯を行なうことができるようになっている。

図示しない浴槽内の浴水を循環するための浴水循環回路４０は、貯湯タンク１内の上部に配設された熱交換部４１と、この熱交換部４１の両端と浴槽とを接続する一対の配管とからなっている。熱交換部４１は、本例では螺旋形状の蛇管により構成されている。

循環回路４０の上流側の配管には、図示しない循環ポンプが配設され、循環ポンプが作動すると、浴槽内の浴水が熱交換器４１内を下部より上部に向かって流れ、貯湯タンク１内の高温の湯と熱交換して加温されるようになっている。

貯湯タンク１内の上部に配設された熱交換部４１は、貯湯タンク１内の第２供給配管１９の接続部位である中間部吐出口１５より上部領域（図１図示一点差線より上部の領域）１Ａの湯と熱交換して浴水を加熱する、本実施形態における浴水加熱手段である。

貯湯タンク１の外壁面には、複数のサーミスタ３３が縦方向に間隔をあけて配置され、貯湯タンク１内の各水位レベルにおける温度情報を後述する制御装置１００に出力するようになっている。

また、各配管経路には、図示しないサーミスタが適宜配設され、各配管を流れる湯もしくは水の温度情報を後述する制御装置１００に出力するようになっている。また、給湯配管２２には図示しない流量カウンタが設けられており、給湯配管２２を流れる湯の流量情報を後述する制御装置１００に出力するようになっている。

図１中の符号１００を付した構成は制御手段である制御装置であり、制御装置１００は、サーミスタ３３および図示しないサーミスタからの温度情報、図示しない流量カウンタ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、後述する手順にしたがってヒートポンプ装置２、各バルブ１７、２５、２９等を制御するように構成されている。

次に、上記構成に基づきヒートポンプ式給湯装置の作動について説明する。

図２は、制御装置１００の貯湯運転時の概略制御動作を示すフローチャートである。

図２に示すように、制御装置１００は、例えば毎日所定時刻になると、まず、直近の過去Ｎａ日の使用データから、「浴水の追焚きおよび保温実績の有無」を判定し（ステップ１１０）、実績ありと判定した場合にはステップ１１１に進んで、以降「二温度貯湯制御」を実行し、実績なしと判定した場合にはステップ１２１に進んで、以降「一温度貯湯制御」を実行する。

ここで、過去Ｎａ日に追焚き・保温実績がない場合には、当日も追焚き・保温が行われないと考えられ、追焚き・保温に必要な高温の湯が不要となるため、一温度貯湯制御により貯湯タンク１内の全域を用いて比較的低温の湯を貯湯する方が、機器効率の低下を抑制することができる。

また、追焚きおよび保温実績の有無の判定、すなわち熱交換部４１による浴水加熱の有無の判定には、誤判定をなくすため、判定基準として１回の追焚きあるいは1回の保温に要する熱量よりも小さい所定熱量Ｋを用いる。そうすることで、追焚き・保温が行われたにもかかわらず実績なしと判定することがなくなり、追焚き性能を確保できなくなることを防止できる。

更に、上記の条件に加え、判定熱量Ｋを０よりもある程度大きな正値とすることで、ユーザが誤って追焚きスイッチを押した後、直ちに取り消した場合に等に、実質的な追焚き・保温実績がないにもかかわらず実績ありと判定し、機器効率が低下することも防止できる。

熱交換部４１による浴水加熱量は、例えば、熱交換部４１の出入口に設けたサーミスタが検出した温度差と、浴水循環回路４０に設けた循環ポンプの循環流量とに基づいて算出する。

ステップ１１１に進んだら、過去Ｎｂ日の使用データをベースに、１日の給湯に必要な熱量を、貯湯タンク１全容量を用いて貯える場合を想定して演算し、低温沸上げ温度（中温の湯の沸き上げ貯湯温度）ＴｐＬを算出する。

給湯実績熱量は、例えば、給湯配管２２に設けたサーミスタの検出温度と流量カウンタの検出流量とに基づいて算出される。

次に、過去Ｎｃ日の使用データをベースに、１日の追焚きおよび保温に必要な熱量を、中間部吐出口１５、中間部導出口２１よりも上部の貯湯タンク１容量、すなわち上部領域１Ａ容積を用いて貯える場合を想定して演算し、低温沸上げ温度ＴｐＬに上乗せする形で（給湯用熱量の上部領域１Ａ分と浴水加熱用熱量とを上部領域１Ａに貯える場合を想定して）、高温沸上げ温度（高温の湯の沸き上げ貯湯温度）ＴｐＵを算出する（ステップ１１２）。

ステップ１１２を実行したら、切替バルブ１７を第２供給配管１９側に開き、混合バルブ２５の第１供給配管２３側の開度を１００％として（ステップ１１３）、沸き上げ貯湯温度がＴｐＵとなるように、ヒートポンプ装置２の沸き上げ運転を開始し（ステップ１１４）、所定時間Ｘ秒経過するまで、この状態を継続する（ステップ１１５）。

ステップ１１３〜１１５は、ヒートポンプ装置２による高温の湯の沸き上げ開始時に、循環回路１６のヒートポンプ装置２の水冷媒熱交換器より下流側に存在し加熱することができない水が、上部吐出口１４から貯湯タンク１内の上部に吐出されて、貯湯タンク１内の温度勾配を乱すことを抑制するためのものである。

ステップ１１３〜１１５を実行することにより、少なくとも循環回路１６の切替バルブ１７より上流側が高温の湯で満たされるまで、加熱できない水を第２供給配管１９を介して貯湯タンク１の中間部に流入させることができる。すなわち、所定時間Ｘは、沸き上げ貯湯温度ＴｐＵの高温の湯が切替バルブ１７に確実に到達する時間に基づいて設定される。

しかしながら、所定時間Ｘ秒が経過するまでは、第２供給配管１９を介して中間部吐出口１５から貯湯タンク１内に水が流入しており、使用側端末３０が開かれたとしても中間部導出口２１から貯湯タンク１内の湯を出湯することできない。そのため、ステップ１１３では、混合バルブ２５の第１給湯配管２３側の開度を１００％として、上部導出口２０から貯湯タンク１内の湯を出湯可能としている。

また、混合バルブ２５の第１給湯配管２３側の開度を１００％としているので、すなわち第２給湯配管２４側を閉じているので、第２供給配管１９から混合バルブ２５を経由し、上部導出口２０から貯湯タンク１内に加熱できない水が流入することを防止することもできる。

ステップ１１５において所定時間Ｘ秒が経過したと判断したら、切替バルブ１７が第１供給配管１８側を開くように切り替え、混合バルブ２５の第２給湯配管２４側の開度を１００％とする（ステップ１１６）。これにより、沸き上げ貯湯温度ＴｐＵの高温の湯が、上部吐出口１４から貯湯タンク１内の上部に徐々に貯湯されていく。

貯湯のための供給流路が第１供給配管１８側になれば、中間部導出口２１からの出湯が可能になるため、切替バルブ１７に切り替えに合わせて、混合バルブ２５も第１給湯配管２３側１００％開度から第２給湯配管２４側１００％開度に切り替えている。この混合バルブ２５の切り替えを行うことで、浴水加熱に必要な高温の湯が給湯に使用されることを抑制することができる。

ステップ１１６を実行して貯湯タンク１の上部に高温の湯を貯湯して行き、サーミスタ３３の検出温度に基づいて、貯湯タンク１内の上部領域１Ａの全域に沸き上げ貯湯温度ＴｐＵの高温の湯が貯湯されたと判断したら（ステップ１１７）、切替バルブ１７が第２供給配管１９側を開くように切り替え、混合バルブ２５の第１給湯配管２３側の開度を１００％とする（ステップ１１８）。そして、ヒートポンプ装置２の沸き上げ温度を変更して、沸き上げ貯湯温度をＴｐＬとする（ステップ１１９）。

これにより、沸き上げ貯湯温度ＴｐＬの中温の湯が、中間部吐出口１５から貯湯タンク１内の中間部吐出口１５よりも下部領域（図１図示一点差線より下部の領域）１Ｂに徐々に貯湯されていく。

この際も、混合バルブ２５は第１給湯配管２３側の開度を１００％としているので、使用側端末３０が開かれたとしても、上部導出口２０から貯湯タンク１内の湯を出湯可能としている。また、第２供給配管１９から混合バルブ２５を経由し、上部導出口２０から貯湯タンク１内に中温の湯が流入することを防止することもできる。

ステップ１１９を実行して中間部吐出口１５から中温の湯を貯湯して行き、サーミスタ３３の検出温度に基づいて、下部領域１Ｂの全域に沸き上げ貯湯温度ＴｐＬの中温の湯が貯湯されたと判断したら、すなわち沸き上げを完了したら（ステップ１２０）、貯湯運転制御を終了する。

貯湯タンク１内への貯湯が進み、貯湯タンク１下部の吸入口１３からヒートポンプ装置２へ供給される水の温度が上昇すると、ヒートポンプ装置２の効率は低下する傾向にあり、供給温度が上昇する貯湯後半に高温の湯を沸き上げることは機器効率の低下につながる。そのため、本実施形態の二温度貯湯制御では、吸入口１３からヒートポンプ装置２へ供給される水の温度が低い貯湯初期に高温の湯を沸き上げ貯湯（高温貯湯）をした後に、中温の湯を貯湯（低温貯湯）するようにしている。

ステップ１１０において実質的な浴水加熱実績がないと判断した場合には、ステップ１２１において、過去の給湯実績に基づく給湯用熱量を貯湯タンク１の全内容積を用いて貯える場合を想定して沸き上げ貯湯温度Ｔｐを算出する。

ステップ１２１を実行したら、切替バルブ１７を第１供給配管１８側に開き（ステップ１２２）、中間部導出口２１と同等の高さに配設されたサーミスタ３３の検出温度が給湯可能なＹ℃以上であるか否か判断する（ステップ１２３）。

ステップ１２３において検出温度がＹ℃以上であると判断した場合には、混合バルブ２５の第２給湯配管２４側の開度を１００％とし（ステップ１２４）、検出温度がＹ℃未満であると判断した場合には、混合バルブ２５の第１給湯配管２３側の開度を１００％として（ステップ１２５）、沸き上げ貯湯温度がＴｐとなるように、ヒートポンプ装置２の沸き上げ運転を開始する（ステップ１２６）。

これにより、沸き上げ貯湯温度Ｔｐの中温の湯が、上部吐出口１４から貯湯タンク１内の全域（上部領域１Ａ及び下部領域１Ｂ）に徐々に貯湯されていく。ステップ１２６が実行され貯湯が行われている最中も、ステップ１２３〜１２５により給湯可能な湯の給湯経路が確保され、使用側端末３０への出湯を可能としている。

ステップ１２６を実行して上部吐出口１４から中温の湯を貯湯して行き、サーミスタ３３の検出温度に基づいて、貯湯タンク１内の全域に沸き上げ貯湯温度Ｔｐの中温の湯が貯湯されたと判断したら、すなわち沸き上げを完了したら（ステップ１２７）、貯湯運転制御を終了する。

上述の構成および作動によれば、過去の所定期間Ｎａ日の間に熱交換部４１において実質的な浴水加熱が少なくとも１回行われた場合には、過去の給湯実績に基づく給湯用熱量を、貯湯タンク１の全内容積を用いて貯えるように、沸き上げ貯湯温度ＴｐＬを算出するとともに、過去の熱交換部４１における浴水加熱実績に基づく浴水加熱用熱量を、上部領域１Ａの容積を用いて給湯用熱量に上乗せして貯えるように、沸き上げ貯湯温度ＴｐＵを算出する。そして、貯湯タンク１内の上部領域１Ａに沸き上げ貯湯温度ＴｐＵの高温の湯を貯湯した後に、下部領域１ＢにＴｐＵより低温の沸き上げ貯湯温度ＴｐＬの中温の湯を貯湯する。

これによると、過去の給湯および浴水加熱の実績に基づき、給湯用熱量は貯湯タンク１の全体を用いて比較的低温である中温の湯として貯湯され、浴水加熱用熱量は貯湯タンク１の上部領域１Ａの給湯用の中温の湯に上乗せする形で高温の湯として貯湯することができる。

したがって、貯湯タンク１内の上部領域１Ａに貯湯した高温の湯と浴水とを熱交換部４１で熱交換して浴水を加熱し、熱交換により温度低下して中温となった上部領域１Ａの湯と下部領域１Ｂに貯湯した中温の湯とを給湯用に用いることができる。

このようにして、過去の実績に基づいて貯湯タンク１内に貯湯した上部領域１Ａの高温の湯と下部領域１Ｂの中温の湯とにより、熱交換による浴水加熱性能を確保しつつ、残湯ロスによる効率の低下を防止することができる。

また、過去の所定期間Ｎａ日の間に熱交換部４１において実質的な浴水加熱が行われていない場合には、過去の給湯実績に基づく給湯用熱量を貯湯タンク１の全内容積を用いて貯えるように沸き上げ貯湯温度Ｔｐを算出し、貯湯温度Ｔｐの湯を貯湯タンク１内の上部から全域に貯湯することができる。

したがって、過去の所定期間Ｎａ日の間に熱交換部４１において実質的な浴水加熱が１回も行われていない場合には、当日も浴水加熱が行われることはないものとして、浴水加熱用の熱量を確保する高温の湯の貯湯を中止し、残湯ロスによる効率の低下を一層防止することができる。

また、ヒートポンプ装置２により高温の湯の沸き上げを開始し所定時間Ｘ秒が経過するまでは貯湯タンク１への供給流路を第２供給配管１９として、ヒートポンプ装置２よりも貯湯タンク１側にある加熱できない水を貯湯タンク１の中間部吐出口１５に導き、高温の湯の沸き上げを開始して所定時間Ｘを経過したときに貯湯タンク１への供給流路を第１供給配管１８として、上部吐出口１４から貯湯タンク１内へ高温の湯の貯湯を開始している。

したがって、ヒートポンプ装置２により高温沸き上げを開始した時点でヒートポンプ装置２よりも貯湯タンク１側にある加熱できない水が貯湯タンク１の上部に流入して湯の温度勾配を乱すことを抑制することができる。

また、ヒートポンプ装置２により高温沸き上げを開始した時点で加熱できない水を貯湯タンクの中間部に導入しているときには、貯湯タンク１の上部から使用側端末３０への給湯経路を形成している。また、貯湯タンク１の上部に高温の湯を導入しているときには、貯湯タンク１の中間部から使用側端末３０への給湯経路を形成している。さらに、貯湯タンク１の中間部へ中温の湯を導入しているときには、貯湯タンク１の上部から使用側端末３０への給湯経路を形成している。

このように、貯湯タンク１内へヒートポンプ装置２で沸き上げた湯もしくは加熱できない水を導入している最中であっても、貯湯タンク１内の湯の温度勾配を乱すことなく貯湯タンク１内から使用側端末３０へ出湯することが可能である。

（他の実施形態）
上記一実施形態では、ステップ１１５において経過時間の判断を行い、ヒートポンプ装置２により高温沸き上げを開始した時点でヒートポンプ装置２よりも貯湯タンク１側にある加熱できない水を貯湯タンク１の中間部に導き、高温の湯が貯湯できる所定時間Ｘ秒が経過した後に貯湯タンク１の上部への貯湯を開始していたが、貯湯タンク１上部からの高温貯湯への切り替えは、経過時間による判断に限定されるものではない。

例えば、図３に示すように、切替バルブ１７より下流側の第２供給配管２４に温度検出手段であるサーミスタ３４を設け、ヒートポンプ装置２により高温の湯の沸き上げを開始した直後から貯湯タンク１への供給流路を第２供給配管１９側とし、図４に示すように、ステップ２１５においてサーミスタ３４が検出する温度が沸き上げ貯湯温度ＴｐＵに基づく判定温度以上となった場合に、貯湯タンク１への供給流路を第１供給配管１８とするように切替バルブ１７を切り替えるものであってもよい。

これによっても、ヒートポンプ装置２で沸き上げた高温の湯が確実に貯湯タンク１の上部に導入できる状態となったときに、貯湯タンク１の上部への高温の湯の貯湯を開始することができる。したがって、ヒートポンプ装置２により高温沸き上げを開始した時点でヒートポンプ装置２よりも貯湯タンク１側にある加熱できない水が貯湯タンク１の上部に流入して湯の温度勾配を乱すことを抑制できる。

また、上記一実施形態では、浴水加熱手段は貯湯タンク１内の上部に配設された熱交換部４１であったが、貯湯タンク１の外部で熱交換を行うものであってもかまわない。

また、上記一実施形態では、第２供給配管１９の接続点２６より下流側部と第２給湯配管２４の接続点２６より上流側部とは共通の配管２７として形成され、この共通の配管２７が中間部吐出口１５と中間部導出口２１とをなす口に接続していたが、第２供給配管１９と第２給湯配管２４とは、個別に貯湯タンク１に接続するものであってもよい。すなわち、中間部吐出口１５と中間部導出口２１とを、貯湯タンク１の中間部に別々に設けるものであってもよい。

本発明を適用した一実施形態におけるヒートポンプ式給湯装置の概略構成を示す模式図である。 制御装置１００の貯湯運転時の概略制御動作を示すフローチャートである。 他の実施形態におけるヒートポンプ式給湯装置の概略構成を示す模式図である。 他の実施形態における貯湯運転時の制御動作の一部を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 貯湯タンク
１Ａ 上部領域
１Ｂ 下部領域
２ ヒートポンプ装置
１７ 切替バルブ（供給流路切替手段）
１８ 第１供給配管
１９ 第２供給配管
２３ 第１給湯配管
２４ 第２給湯配管
２５ 混合バルブ（給湯流路切替手段）
４１ 熱交換部（浴水加熱手段）
１００ 制御装置（制御手段）

Claims (5)

1. 内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１）と、
   水を沸き上げて前記湯とするヒートポンプ装置（２）と、
   前記ヒートポンプ装置（２）により沸き上げられた湯を前記貯湯タンク（１）内の上部に供給するための第１供給配管（１８）と、
   前記ヒートポンプ装置（２）により沸き上げられた湯を前記貯湯タンク（１）内の前記上部より低い中間部に供給するための第２供給配管（１９）と、
   前記ヒートポンプ装置（２）で沸き上げられ前記貯湯タンク（１）に供給される湯の供給流路を、前記第１供給配管（１８）もしくは前記第２供給配管（１９）に選択的に切り替える供給流路切替手段（１７）と、
   前記貯湯タンク（１）内の前記第２供給配管（１９）の接続部位（１５）より上部領域（１Ａ）の湯と熱交換して浴水を加熱する浴水加熱手段（４１）と、
   前記上部領域（１Ａ）に高温の湯を貯え、前記第２供給配管（１９）の接続部位（１５）より下部領域（１Ｂ）に前記高温の湯より温度が低い中温の湯を貯えるように、前記ヒートポンプ装置（２）による沸き上げ運転の制御および前記供給流路切替手段（１７）による流路切り替えの制御を行う制御手段（１００）とを備え、
   前記制御手段（１００）は、
   過去の給湯実績に基づく給湯用熱量を、前記貯湯タンク（１）の全内容積を用いて貯えるように、前記中温（ＴｐＬ）を算出するとともに、
   過去の前記浴水加熱手段（４１）による浴水加熱実績に基づく浴水加熱用熱量を、前記上部領域（１Ａ）の容積を用いて前記給湯用熱量に上乗せして貯えるように、前記高温（ＴｐＵ）を算出し、
   前記ヒートポンプ装置（２）により沸き上げられた湯を前記貯湯タンク（１）内に供給するときには、前記ヒートポンプ装置（２）により沸き上げられた前記高温の湯を、前記第１供給配管（１８）を介して前記上部領域（１Ａ）に貯湯した後に、前記ヒートポンプ装置（２）により沸き上げられた前記中温の湯を、前記第２供給配管（１９）を介して前記下部領域（１Ｂ）に貯湯するように、前記ヒートポンプ装置（２）による沸き上げ運転および前記供給流路切替手段（１７）による流路切り替えを行うことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
2. 前記制御手段（１００）は、
   過去の所定期間に前記浴水加熱手段（４１）による実質的な浴水加熱が少なくとも１回行われた場合には、前記上部領域（１Ａ）に高温の湯を貯え、前記下部領域（１Ｂ）に前記中温の湯を貯えるように、前記ヒートポンプ装置（２）による沸き上げ運転および前記供給流路切替手段（１７）による流路切り替えを行い、
   前記過去の所定期間に前記浴水加熱手段（４１）による実質的な浴水加熱が行われていない場合には、過去の給湯実績に基づく給湯用熱量を前記貯湯タンク（１）の全内容積を用いて貯えるように貯湯温度（Ｔｐ）を算出し、前記貯湯温度の湯を前記第１供給配管（１８）を介して前記貯湯タンク（１）内に貯えるように、前記ヒートポンプ装置（２）による沸き上げ運転および前記供給流路切替手段（１７）による流路切り替えを行うことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式給湯装置。
3. 前記制御手段（１００）は、前記ヒートポンプ装置（２）により前記高温の湯の沸き上げを開始し所定時間（Ｘ）を経過するまでは前記供給流路を前記第２供給配管（１９）とし、前記所定時間（Ｘ）経過した場合に前記供給流路を前記第１供給配管（１８）とするように前記供給流路切替手段（１７）を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒートポンプ式給湯装置。
4. 前記制御手段（１００）は、前記ヒートポンプ装置（２）により前記高温の湯の沸き上げを開始した直後から前記供給流路を前記第２供給配管（１９）とし、前記第２供給配管（１９）を流通する湯の温度が前記高温となった場合に、前記供給流路を前記第１供給配管（１８）とするように前記供給流路切替手段（１７）を制御することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯装置。
5. 前記貯湯タンク（１）内の前記上部から使用側端末（３０）に給湯するための第１給湯配管（２３）と、
   前記貯湯タンク（１）内の前記中間部から前記使用側端末（３０）に給湯するための第２給湯配管（２４）と、
   前記貯湯タンク（１）内から前記使用側端末（３０）への給湯流路を、前記第１給湯配管（２３）もしくは前記第２給湯配管（２４）に選択的に切り替える給湯流路切替手段（２５）とを備え、
   前記制御手段（１００）は、
   前記供給流路切替手段（１７）により前記供給流路を前記第１供給配管（１８）としている場合には、前記給湯流路が前記第２給湯配管（２４）となるように前記給湯流路切替手段（２５）を制御し、
   前記供給流路切替手段（１７）により前記供給流路を前記第２供給配管（１９）としている場合には、前記給湯流路が前記第１給湯配管（２３）となるように前記給湯流路切替手段（２５）を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のヒートポンプ式給湯装置。

Images