JP2011196606A - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】１つの循環ポンプを用いて、貯湯タンク内の水の沸き上げ運転、加熱対象水の加熱運転、更には給湯機の運転に必要な動作を効率良く行えるようにした貯湯式給湯機を提供することを目的とする。
【解決手段】貯湯タンク１０と、沸き上げ用熱交換器６２と、利用側熱交換器２２と、沸き上げ水循環回路４０、４１、４２、４３と、熱源側流路４５、４６と、下部戻し流路４４と、循環ポンプ２１と、バイパス流路４７と、を備える。貯湯タンク１０の第１下部と沸き上げ用熱交換器６２とが連通する第１流路形態と、熱源側流路４６と沸き上げ用熱交換器６２とが連通する第２流路形態とを選択可能な三方弁３１を備える。沸き上げ用熱交換器６２と貯湯タンクの上部とが連通する第１流路形態と、沸き上げ用熱交換器５２と下部戻し流路４４とが連通する第２流路形態と、バイパス流路４７と下部戻し流路４４とが連通する第３流路形態とを選択可能な四方弁３２を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、貯湯式給湯機に関する。

従来、貯湯式給湯機として、１つの循環ポンプを用いて、貯湯タンク内の水を沸き上げる沸き上げ運転と加熱対象水（浴槽循環水や暖房用循環水）を加熱させる加熱運転とを行うシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２１８９０７号公報

しかしながら、上述した特許文献１の構成では、浴槽水の追焚き運転や暖房ユニットでの暖房運転中に循環ポンプを運転させた場合には、温水が沸き上げ用配管および沸き上げ用熱交換器を必ず経由することになる。その結果、循環ポンプの運転中に、ヒートポンプサイクルの除霜運転が行われると、除霜のために空気熱交換器へ循環するための熱の一部が温水に移動してしまうことになり、除霜能力が低下するという課題がある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、１つの循環ポンプを用いて、貯湯タンク内の水の沸き上げ運転、加熱対象水の加熱運転（浴槽水の追焚き運転や温水を利用した暖房運転など）、更には給湯機の運転に必要な動作（ヒートポンプサイクルの立ち上げ運転や除霜運転など）を効率良く行えるようにした貯湯式給湯機を提供することを目的とする。

この発明に係る貯湯式給湯機は、温水を貯留させる貯湯タンクと、所定の加熱手段を利用して貯湯タンク内の水を加熱して高温水とする沸き上げ用熱交換器と、貯湯タンク内の温水と、所定の加熱対象水とを熱交換させる利用側熱交換器と、一端が貯湯タンクの上部に接続され、途中に沸き上げ用熱交換器が設置され、他端が貯湯タンクの第１下部に接続された沸き上げ水循環回路と、一端が沸き上げ水循環回路における貯湯タンクの上部と沸き上げ用熱交換器との間に接続され、途中に利用側熱交換器が設置され、他端が沸き上げ水循環回路における貯湯タンクの第１下部と沸き上げ用熱交換器との間に接続され、利用側熱交換器の熱源側流路を構成する熱源側流路と、熱源側流路の他端に設置された第１流路切替手段と、沸き上げ水循環回路における熱源側流路の一端との接続部と沸き上げ用熱交換器との間に設置された第２流路切替手段と、第２流路切替手段と貯湯タンクの第２下部とを接続する下部戻し流路と、沸き上げ水循環回路における第１流路切替手段と沸き上げ用熱交換器との間に設置された循環ポンプと、一端が沸き上げ水循環回路における循環ポンプと沸き上げ用熱交換器との間に接続され、他端が第２流路切替手段に接続されたバイパス流路と、を備え、第１流路切替手段は、貯湯タンクの第１下部と沸き上げ用熱交換器とが沸き上げ水循環回路を介して連通する第１流路形態と、熱源側流路と沸き上げ用熱交換器とが沸き上げ水循環回路を介して連通する第２流路形態とを選択可能な手段であって、第２流路切替手段は、沸き上げ用熱交換器と貯湯タンクの上部とが沸き上げ水循環回路を介して連通する第１流路形態と、沸き上げ用熱交換器と下部戻し流路とが沸き上げ水循環回路を介して連通する第２流路形態と、バイパス流路と下部戻し流路とが連通する第３流路形態とを選択可能な手段であることを特徴とするものである。

この発明によれば、１つの循環ポンプを用いて、貯湯タンク内の水の沸き上げ運転、加熱対象水の加熱運転（浴槽水の追焚き運転や温水を利用した暖房運転など）、更には給湯機の運転に必要な動作（ヒートポンプサイクルの立ち上げ運転や除霜運転など）を効率良く行えることのできる貯湯式給湯機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の構成図である。 本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の待機状態での回路構成図である。 本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機のＨＰ立ち上げ運転時（および凍結予防運転時）の回路構成図である。 本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の沸き上げ単独運転時の回路構成図である。 本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機のヒートポンプユニットでの除霜運転時の回路構成図である。 本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の浴槽水追焚き単独運転時の回路構成図である。 本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の浴槽水追焚き除霜同時運転時の回路構成図である。 本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の沸上追焚同時運転時の回路構成図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機１００の構成図である。図１に示す貯湯式給湯機１００は、貯湯タンクユニット１と、ヒートポンプサイクルを利用するように構成されたヒートポンプユニット６０とを備えている。２つのユニット１、６０は、ヒートポンプ入口配管４１とヒートポンプ出口配管４２とによって接続されている。また、貯湯タンクユニット１には、制御部７０が内蔵されている。貯湯タンクユニット１およびヒートポンプユニット６０が備える各種の弁類、ポンプ類等の作動は、これらと電気的に接続された制御部７０により制御される。以下、貯湯式給湯機１００の各構成要素について説明する。

ヒートポンプユニット６０は、貯湯タンクユニット１から導かれた低温水を加熱する（沸き上げる）ための加熱手段として機能するものである。ヒートポンプユニット６０は、圧縮機６１、沸き上げ用熱交換器６２、膨張弁６３、空気熱交換器６４を冷媒循環配管６５にて環状に接続し、冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を構成している。沸き上げ用熱交換器６２は、ヒートポンプサイクルを構成する冷媒循環配管６５を流れる冷媒と貯湯タンクユニット１から導かれた低温水との間で熱交換を行うためのものである。また、ＨＰ出口側サーミスタ６６は、沸き上げ用熱交換器６２で加熱した高温水の温度を検知するための温度センサーであり、ヒートポンプ出口配管４２に設けられている。ヒートポンプユニット６０で高温水を得るためには、ヒートポンプサイクルは、冷媒として二酸化炭素を用い、臨界圧を越える圧力で運転することが好ましい。

一方、貯湯タンクユニット１には、以下の各種部品や配管などが内蔵されている。貯湯タンク１０は、湯水を貯留するためのものである。貯湯タンク１０の下部には、市水を供給するための給水配管２が接続されており、貯湯タンク１０の上部には、貯留した湯水を給湯機外部へ供給するための給湯配管３が接続されている。尚、貯湯タンク１０には、ヒートポンプユニット６０を用いて加熱された高温水がタンク上部から流入されるとともに、給水配管２を介して低温水をタンク下部から流入させることにより、タンク内の上部と下部で温度差が生じるように湯水が貯留される。また、貯湯タンク１０の表面には、貯湯タンク１０内の湯水の温度分布を検知するための残湯サーミスタ１１、１２が取り付けられている。これらの残湯サーミスタ１１、１２により取得された温度分布に基づいて、貯湯タンク１０内の残湯量が把握され、ヒートポンプユニット６０による貯湯タンク１０内の湯水の沸き上げ運転の開始および停止などが制御される。

また、貯湯タンクユニット１内には、循環ポンプ２１および利用側熱交換器２２が内蔵されている。循環ポンプ２１は、貯湯タンクユニット１内の後述する各種配管に湯水を循環させるためのポンプである。利用側熱交換器２２は、貯湯タンク１０やヒートポンプユニット６０から供給される高温水を利用して、２次側の加熱対象水（浴槽循環水や暖房用循環水など）を加熱するための熱交換器である。尚、本実施形態では、利用側熱交換器２２の２次側の構成として、浴槽５０内の湯水を循環させる浴槽水循環回路５１を例に挙げて説明する。上記利用側熱交換器２２は、浴槽水循環回路５１の途中に設置されている。また、浴槽水循環回路５１の途中には、浴槽水を循環させるための２次側循環ポンプ５２と、浴槽５０から出た浴槽水の温度を検知するための浴槽出口側サーミスタ５３とが設置されている。

次に、貯湯タンクユニット１が備える弁類および配管類について説明する。貯湯タンクユニット１は、三方弁３１、四方弁３２および逆止弁３３を有している。三方弁３１は、湯水が流入する２つの入口（ａポート、ｂポート）と、湯水が流出する１つの出口（ｃポート）とを有する流路切替手段であり、ａポートもしくはｂポートのどちらかから湯水が流入するように湯水の経路を切り替え可能に構成されている。四方弁３２は、湯水が流入する２つの入口（ｂ、ｃポート）と、湯水が流出する２つの出口（ａポート、ｄポート）とを有する流路切替手段であり、３つの経路、すなわち、ｃ−ａ経路、ｃ−ｄ経路、およびｂ−ａ経路の間で流路形態を切り替え可能に構成されている。

また、貯湯タンクユニット１は、タンク下部配管４０、上記ヒートポンプ入口配管４１、上記ヒートポンプ出口配管４２、タンク上部配管４３、タンク戻し配管４４、利用側熱交換器１次側（熱源側）入口配管４５、利用側熱交換器１次側出口配管４６およびバイパス配管４７を有している。また、上記循環ポンプ２１は、第１ヒートポンプ入口配管４１上におけるバイパス配管４７との接続部と三方弁３１との間に設置されている。

より具体的には、タンク下部配管４０は、貯湯タンク１０の第１下部と三方弁３１のａポートとを接続する流路であり、その途中には、貯湯タンク１０の第１下部から三方弁３１に向かう方向の水流れのみを許容するように構成された上記逆止弁３３が設置されている。ヒートポンプ入口配管４１は、三方弁３１のｃポートとヒートポンプユニット６０の入口側とを接続する流路であり、ヒートポンプ出口配管４２は、ヒートポンプユニット６０の出口側と四方弁３２のｃポートとを接続する流路であり、タンク上部配管４３は、四方弁３２のｄポートと貯湯タンク１０上部とを接続する流路であり、タンク戻し配管４４は、四方弁３２のａポートと貯湯タンク１０の中央部から下部の間に設けられた戻し口（第２下部）とを接続する流路である。また、利用側熱交換器１次側入口配管４５は、タンク上部配管４３における貯湯タンク上部と四方弁３２との間から分岐し、利用側熱交換器２２の１次側入口に接続される流路であり、利用側熱交換器１次側出口配管４６は、利用側熱交換器２２の１次側出口と三方弁３１のｂポートとを接続する流路である。更に、バイパス配管４７は、ヒートポンプ入口配管４１における循環ポンプ２１の出口側の部位と四方弁３２のｂポートとを接続する流路である。

本実施形態の貯湯式給湯機１００では、以下の図２〜８に示す運転状態に応じて上記三方弁３１を制御して、次の第１および第２の２つの流路形態の間で、貯湯タンクユニット１内の湯水の流路を切り替えて使用するようになっている。より具体的には、三方弁３１により選択可能な「第１流路形態」とは、貯湯タンク１０の第１下部と沸き上げ用熱交換器６２とがタンク下部配管４０およびヒートポンプ入口配管４１を介して連通する流路形態のことであり、「第２流路形態」とは、利用側熱交換器１次側出口配管４６と沸き上げ用熱交換器６２とがヒートポンプ入口配管４１を介して連通する流路形態のことである。

更に、本実施形態の貯湯式給湯機１００では、以下の図２〜８に示す運転状態に応じて上記四方弁３２を制御して、次の第１〜第３の３つの流路形態の間で、貯湯タンクユニット１内の湯水の流路を切り替えて使用するようになっている。より具体的には、四方弁３２により選択可能な「第１流路形態」とは、沸き上げ用熱交換器６２と貯湯タンク１０の上部とがヒートポンプ出口配管４２およびタンク上部配管４３を介して連通する流路形態のことであり、「第２流路形態」とは、沸き上げ用熱交換器６２とタンク戻し配管４４とがヒートポンプ出口配管４２を介して連通する流路形態であり、「第３流路形態」とは、バイパス配管４７とタンク戻し配管４４とが連通する流路形態のことである。

図２は、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機１００の待機状態での回路構成図である。この待機状態とは、後述する沸き上げ運転や浴槽水追焚き運転などのいずれの運転も行っていない状態のことである。待機状態では、三方弁３１は、ａポートとｃポートとが連通し、ｂポートが閉状態となるように（すなわち、三方弁３１の上記第１流路形態が選択されるように）制御される。これにより、タンク下部配管４０とヒートポンプ入口配管４１とが連通するとともに、利用側熱交換器１次側出口配管４６側を閉として利用側熱交換器２２からの流路が遮断される。また、待機状態では、四方弁３２は、ａポートとｃポートとが連通し、ｂポートとｄポートとが閉状態となるように（すなわち、四方弁３２の上記第２流路形態が選択されるように）制御される。これにより、ヒートポンプ出口配管４２とタンク戻し配管４４とが連通するとともに、タンク上部配管４３側の流路が閉状態となる。尚、この待機状態では、循環ポンプ２１、ヒートポンプユニット６０および２次側循環ポンプ５２のいずれも停止状態である。

次に、図３は、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機１００のＨＰ立ち上げ運転時（および凍結予防運転時）の回路構成図である。ヒートポンプユニット６０は、その特性上、起動から所定の出力が出るまでに相応の時間を要する。そこで、本実施形態では、沸き上げ運転を開始する前に、図３に示す循環経路（上記図２と同様の経路で、ここでは、「第１の循環経路」と称する）を用いて、ヒートポンプユニット６０の立ち上げ運転（以下、「ＨＰ立ち上げ運転」と称する）を実施するようにした。

具体的には、ＨＰ立ち上げ運転は、図２に示す待機状態（すなわち、第１流路形態が選択されるように三方弁３１が制御され、第２流路形態が選択されるように四方弁３２が制御された状態）において、循環ポンプ２１とヒートポンプユニット６０の運転を開始することにより実行される。その結果、貯湯タンク１０の第１下部から流出する低温水は、タンク下部配管４０、三方弁３１、循環ポンプ２１およびヒートポンプ入口配管４１を経由してヒートポンプユニット６０に導かれ、沸き上げ用熱交換器６２において加熱された後、温水となってヒートポンプ出口配管４２、四方弁３２およびタンク戻し配管４４を経由して、貯湯タンク１０の第２下部に戻される。上述したように、ヒートポンプユニット６０は、その特性上、起動から所定の出力が出るまでに相応の時間を要するが、ＨＰ立ち上げ運転によれば、その間に沸き上げた中途半端な湯水は、貯湯タンク１０の中央部から下部までの間に設けられた戻し口（第２下部）に戻されるようになる。これにより、ヒートポンプユニット６０の起動初期段階において、貯湯タンク１０内の上部に中途半端な温水が供給されるのを回避することができる。

また、本実施形態では、外気温度が低い場合に、ヒートポンプ入口配管４１およびヒートポンプ出口配管４２の凍結を予防するための凍結予防運転を実行するようになっている。本実施形態では、この凍結予防運転においても、上記図３に示す第１の循環経路を選択することとしており、ＨＰ立ち上げ運転と同様の動作のため詳細の説明を省略する。

以上の図３に示す第１の循環経路を選択して行う制御によれば、ＨＰ立ち上げ運転および凍結予防運転時には、利用側熱交換器２２の回路への湯水の流入が遮断される。これにより、これらの運転時に、利用側熱交換器２２において熱源側の温水から浴槽水への意図しない熱交換を回避することができる。

次に、図４は、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機１００の沸き上げ単独運転時の回路構成図である。ここでいう沸き上げ単独運転とは、ヒートポンプユニット６０を利用して貯湯タンク１０内の水を沸き上げる沸き上げ運転が単独で行われるもののことである。この沸き上げ単独運転時には、三方弁３１は、ａポートとｃポートとが連通し、ｂポートが閉状態となるように（すなわち、三方弁３１の上記第１流路形態が選択されるように）制御される。これにより、タンク下部配管４０とヒートポンプ入口配管４１とが連通するとともに、利用側熱交換器１次側出口配管４６側を閉として利用側熱交換器２２からの流路が遮断される。また、沸き上げ単独運転時には、四方弁３２は、ｃポートとｄポートとが連通し、aポートとｂポートとが閉状態となるように（すなわち、四方弁３２の上記第１流路形態が選択されるように）制御される。これにより、ヒートポンプ出口配管４２とタンク上部配管４３とが連通するとともに、タンク戻し配管４４側を閉として貯湯タンク１０の第２下部への流路が遮断される。

沸き上げ単独運転は、上記のように三方弁３１および四方弁３２が制御された状態で、循環ポンプ２１とヒートポンプユニット６０の運転を開始することにより実行される。その結果、貯湯タンク１０の第１下部から流出する低温水は、タンク下部配管４０、三方弁３１、循環ポンプ２１およびヒートポンプ入口配管４１を経由してヒートポンプユニット６０に導かれ、沸き上げ用熱交換器６２において加熱された後、高温水となってヒートポンプ出口配管４２、四方弁３２およびタンク上部配管４３を経由して、貯湯タンク１０の上部から当該貯湯タンク１０内に流入し貯えられる。ここでは、図４に示す湯水の循環経路を「第２の循環経路（沸き上げ水循環回路）」と称する。このような沸き上げ単独運転が実行されることで、貯湯タンク１０の内部では、上層部から高温水が貯えられていき、この高温水層が徐々に厚くなる。

次に、図５は、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機１００のヒートポンプユニット６０での除霜運転時の回路構成図である。図４に示す沸き上げ運転の実施によって、ヒートポンプ回路上で最も低い温度となりやすい空気熱交換器６４付近の温度センサ（図示しない）が霜取り要求温度になると、除霜運転が開始される。この除霜運転では、圧縮機６１で圧縮された高温冷媒を沸き上げ用熱交換器６２および膨張弁６３を経由して空気熱交換器６４に循環させることによって、低温部の除霜が行われる。より具体的には、除霜運転時には、膨張弁６３は通常の沸き上げ動作で行うような膨張動作をせずに高温のまま冷媒を通過させるように制御され、これにより、空気熱交換器６４に高温冷媒が循環する。この際、沸き上げ用熱交換器６２には水を循環させていないため、沸き上げ用熱交換器６２において除霜に使用する冷媒からの熱の移動はせず、放熱ロスなしに除霜運転が行われるようになる。

次に、図６は、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機１００の浴槽水追焚き単独運転時の回路構成図である。ここでいう浴槽水追焚き単独運転とは、貯湯タンク１０内の高温水を利用して浴槽水を加熱する追焚き運転が単独で行われるもののことである。この浴槽水追焚き単独運転時には、先ず、図２に示す待機状態から、三方弁３１のｂポートとｃポートとが連通し、ａポートが閉状態となるように（すなわち、三方弁３１の上記第２流路形態が選択されるように）制御される。これにより、利用側熱交換器１次側出口配管４６とヒートポンプ入口配管４１とが連通するとともに、タンク下部配管４０側を閉状態として貯湯タンク１０の第１下部からの流路が遮断される。また、浴槽水追焚き単独運転時には、四方弁３２のｂポートとaポートとが連通し、ｃポートとｄポートとが閉状態となるように（すなわち、四方弁３２の上記第３流路形態が選択されるように）制御される。これにより、バイパス配管４７とタンク戻し配管４４とが連通するとともに、ヒートポンプ出口配管４２側とタンク上部配管４３側とが閉状態となる。

浴槽水追焚き単独運転は、上記のように三方弁３１および四方弁３２が制御された状態で、循環ポンプ２１と２次側循環ポンプ５２の運転を開始することにより実行される。その結果、貯湯タンク１０の上部から流出する高温水は、タンク上部配管４３および利用側熱交換器１次側入口配管４５を経由して利用側熱交換器２２に導かれ、利用側熱交換器２２において浴槽水と熱交換する。熱交換後の温水は、利用側熱交換器１次側出口配管４６、三方弁３１、ヒートポンプ入口配管４１、循環ポンプ２１、バイパス配管４７、四方弁３２およびタンク戻し配管４４を経由して、貯湯タンク１０の中央部から下部の間に設けられた戻し口（第２下部）から貯湯タンク１０に戻される。これにより、温水が沸き上げ用熱交換器６２を経由せずに運転できるようになる。ここでは、図６に示す湯水の循環経路を「第３の循環経路」と称する。

上記のような浴槽水追焚き単独運転が実行されることで、貯湯タンク１０の上部から流出した高温水は、利用側熱交換器２２で熱を奪われて低温水となった後に、貯湯タンク１０の中央部から下部の間に設けられた戻し口（第２下部）から貯湯タンク１０に流入させられるため、貯湯タンク１０内では、高温水層が徐々に薄くなる。尚、この浴槽水追焚き単独運転状態では、ヒートポンプユニット６０の運転が停止されている。一方、浴槽５０側の経路では、２次側循環ポンプ５２を運転することで、浴槽５０に張られた湯水が浴槽水循環回路５１内を循環する。その結果、利用側熱交換器２２の１次側を流れる高温水の熱が、利用側熱交換器２２の２次側を流れる湯水に伝達し、浴槽５０内に張られた湯水が温められる。

次に、図７は、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機１００の浴槽水追焚き除霜同時運転時の回路構成図である。ここでいう浴槽水追焚き除霜同時運転とは、貯湯タンク１０内の高温水を利用して浴槽水を加熱する浴槽水追焚き単独運転とヒートポンプ回路の除霜運転とを同時に行う複合運転のことである。具体的には、この浴槽水追焚き除霜同時運転は、図４に示す沸き上げ単独運転状態から図５に示す除霜運転動作に移行した後の除霜運転の実行中において、図６に示す浴槽水追焚き単独運転を行う際に実行される。図７に示す回路構成によれば、浴槽水追焚き単独運転の実行時に、沸き上げ用熱交換器６２の回路への湯水の流入が遮断されるようになる。このため、沸き上げ用熱交換器６２において湯水とヒートポンプ回路を流れる冷媒との熱交換が生じなくなる。これにより、ヒートポンプユニット６０内において沸き上げ運転後に霜取りのために空気熱交換器６４側へ高温ガスを供給する際に、浴槽水の追焚き運転中であっても、沸き上げ用熱交換器６２での熱交換が回避できるので、所望の除霜能力を得ることが可能となる。つまり、温水が沸き上げ用熱交換器６２を経由せずに運転できるようになるので、ヒートポンプサイクルの除霜運転を干渉することなく、浴槽水の追焚き運転を独立して運転することが可能となる。

次に、図８は、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機１００の沸上追焚同時運転時の回路構成図である。ここでいう沸上追焚同時運転とは、ヒートポンプユニット６０によって貯湯タンク１０内の湯水を沸き上げるための沸き上げ運転と浴槽水追焚き運転とを同時に行う複合運転のことである。具体的には、この沸上追焚同時運転は、図４に示す沸き上げ単独運転の実行中において、浴槽水追焚き運転を行う際に実行される。この沸上追焚同時運転時には、図４に示す沸き上げ単独運転状態に対し、ｂポートとｃポートとが連通するように（すなわち、三方弁３１の上記第２流路形態が選択されるように）三方弁３１が制御される。これにより、利用側熱交換器１次側出口配管４６から導かれた湯水が三方弁３１を経由してヒートポンプ入口配管４１へと流れる経路が設けられる。一方、四方弁３２の制御については、沸き上げ単独運転状態から変更が無く、ｃポートとｄポートとが連通し、ａポートとｂポートとが閉状態とする制御が維持される。

沸上追焚同時運転時は、上記のように三方弁３１および四方弁３２が制御された状態で、既に運転されている循環ポンプ２１とヒートポンプユニット６０に加え、２次側循環ポンプ５２の運転を開始することにより実行される。その結果、利用側熱交換器２２から流出する熱交換後の温水は、利用側熱交換器１次側出口配管４６、三方弁３１および循環ポンプ２１を経由してヒートポンプユニット６０に導かれ、沸き上げ用熱交換器６２において加熱された後、高温水となってヒートポンプ出口配管４２、四方弁３２、タンク上部配管４３および利用側熱交換器１次側入口配管４５を経由して利用側熱交換器２２に戻される。また、この場合には、貯湯タンク１０の上部への温水の循環が遮断されるようになる。ここでは、図８に示す湯水の循環経路を「第４の循環経路」と称する。

上記のような第４の循環経路を選択可能な本実施形態の貯湯式給湯機１００によれば、１つの循環ポンプ２１を用いて、沸き上げ単独運転中であっても沸き上げを停止することなく浴槽水追焚き運転を同時に実施することが可能となる。また、浴槽水追焚き運転で必要とされる熱量をヒートポンプユニット６０による沸き上げ運転で補うことができるので、貯湯タンク１０内の高温水を浴槽追焚き運転で消費することが無い。従って、湯切れの危険性が抑制され、かつ、使用者に要求されたいずれの運転も中断することが無いため、より使い勝手の良い貯湯式給湯機を提供することが可能となる。また、沸き上げ運転時の除霜運転の実行中であっても、浴槽水追焚き運転を停止することなく同時運転することが可能となる。

以上説明した本実施形態の貯湯式給湯機１００によれば、１つの循環ポンプ２１を用いて、貯湯タンク１０内の水の沸き上げ運転、浴槽水の追焚き運転、更には貯湯式給湯機１００の運転に必要な動作（ヒートポンプサイクルの立ち上げ運転や除霜運転など）を効率良く行えるようになる。

ところで、上述した実施の形態１においては、加熱対象水を加熱させる加熱運転の一例として、浴槽水を追い焚きする浴槽水追焚き運転について説明した。しかしながら、本発明の加熱運転はこれに限定されるものではなく、例えば、暖房用循環水を加熱対象水とする暖房運転であってもよい。

また、上述した実施の形態１においては、ヒートポンプサイクルを、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルとしたが、もちろん一般の臨界圧力以下のヒートポンプサイクルでもよい。またこの場合、冷媒としてはフロンガス、アンモニアなどを用いても良い。

１ 貯湯タンクユニット
１０ 貯湯タンク
２１ 循環ポンプ
２２ 利用側熱交換器
３１ 三方弁（第１流路切替手段）
３２ 四方弁（第２流路切替手段）
４０ タンク下部配管（沸き上げ水循環回路）
４１ ヒートポンプ入口配管（沸き上げ水循環回路）
４２ ヒートポンプ出口配管（沸き上げ水循環回路）
４３ タンク上部配管（沸き上げ水循環回路）
４４ タンク戻し配管（下部戻し流路）
４５ 利用側熱交換器１次側入口配管（熱源側流路）
４６ 利用側熱交換器１次側出口配管（熱源側流路）
４７ バイパス配管（バイパス流路）
５０ 浴槽
５１ 浴槽水循環回路
５２ ２次側循環ポンプ
６０ ヒートポンプユニット
６１ 圧縮機
６２ 沸き上げ用熱交換器
６３ 膨張弁
６４ 空気熱交換器
７０ 制御部
１００ 貯湯式給湯機

Claims (6)

1. 温水を貯留させる貯湯タンクと、
   所定の加熱手段を利用して前記貯湯タンク内の水を加熱して高温水とする沸き上げ用熱交換器と、
   前記貯湯タンク内の温水と、所定の加熱対象水とを熱交換させる利用側熱交換器と、
   一端が前記貯湯タンクの上部に接続され、途中に前記沸き上げ用熱交換器が設置され、他端が前記貯湯タンクの第１下部に接続された沸き上げ水循環回路と、
   一端が前記沸き上げ水循環回路における前記貯湯タンクの前記上部と前記沸き上げ用熱交換器との間に接続され、途中に前記利用側熱交換器が設置され、他端が前記沸き上げ水循環回路における前記貯湯タンクの前記第１下部と前記沸き上げ用熱交換器との間に接続され、前記利用側熱交換器の熱源側流路を構成する熱源側流路と、
   前記熱源側流路の前記他端に設置された第１流路切替手段と、
   前記沸き上げ水循環回路における前記熱源側流路の前記一端との接続部と前記沸き上げ用熱交換器との間に設置された第２流路切替手段と、
   前記第２流路切替手段と前記貯湯タンクの第２下部とを接続する下部戻し流路と、
   前記沸き上げ水循環回路における前記第１流路切替手段と前記沸き上げ用熱交換器との間に設置された循環ポンプと、
   一端が前記沸き上げ水循環回路における前記循環ポンプと前記沸き上げ用熱交換器との間に接続され、他端が前記第２流路切替手段に接続されたバイパス流路と、
   を備え、
   前記第１流路切替手段は、前記貯湯タンクの前記第１下部と前記沸き上げ用熱交換器とが前記沸き上げ水循環回路を介して連通する第１流路形態と、前記熱源側流路と前記沸き上げ用熱交換器とが前記沸き上げ水循環回路を介して連通する第２流路形態とを選択可能な手段であって、
   前記第２流路切替手段は、前記沸き上げ用熱交換器と前記貯湯タンクの前記上部とが前記沸き上げ水循環回路を介して連通する第１流路形態と、前記沸き上げ用熱交換器と前記下部戻し流路とが前記沸き上げ水循環回路を介して連通する第２流路形態と、前記バイパス流路と前記下部戻し流路とが連通する第３流路形態とを選択可能な手段であることを特徴とする貯湯式給湯機。
2. 前記貯湯タンク内の温水を用いて前記加熱対象水を加熱させる加熱運転時に、前記第２流路形態が選択されるように前記第１流路切替手段を制御し、前記第３流路形態が選択されるように前記第２流路切替手段を制御し、かつ、前記循環ポンプが作動するように制御する加熱運転時制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯機。
3. 前記貯湯タンク内の水を沸き上げる沸き上げ運転時に、前記第１流路形態が選択されるように前記第１流路切替手段を制御し、前記第１流路形態が選択されるように前記第２流路切替手段を制御し、かつ、前記循環ポンプが作動するように制御する沸き上げ運転時制御手段と、
   前記沸き上げ運転時制御手段を用いた前記沸き上げ運転中において前記加熱運転を行う場合に、前記第１流路切替手段により選択される流路形態を前記第１流路形態から前記第２流路形態に切り替える沸上加熱同時制御手段と、
   を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の貯湯式給湯機。
4. 前記加熱手段は、圧縮機、前記沸き上げ用熱交換器、膨張弁および空気熱交換器を環状に構成したヒートポンプサイクルであって、
   前記圧縮機により圧縮された冷媒を前記空気熱交換器へ送ることによって前記空気熱交換器の霜取りを行う除霜運転中において前記加熱運転を行う場合に、前記第２流路形態が選択されるように前記第１流路切替手段を制御し、前記第３流路形態が選択されるように前記第２流路切替手段を制御し、かつ、前記循環ポンプが作動するように制御する除霜加熱同時運転時制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の貯湯式給湯機。
5. 前記加熱手段は、圧縮機、前記沸き上げ用熱交換器、膨張弁および空気熱交換器を環状に構成したヒートポンプサイクルであって、
   前記ヒートポンプサイクルの起動時の立ち上げ運転時に、前記第１流路形態が選択されるように前記第１流路切替手段を制御し、前記第２流路形態が選択されるように前記第２流路切替手段を制御し、かつ、前記循環ポンプが作動するように制御する立ち上げ運転時制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の貯湯式給湯機。
6. 前記沸き上げ水循環回路の凍結予防運転時に、前記第１流路形態が選択されるように前記第１流路切替手段を制御し、前記第２流路形態が選択されるように前記第２流路切替手段を制御し、かつ、前記循環ポンプが作動するように制御する凍結予防運転時制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の貯湯式給湯機。

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