JP2012007802A - 給湯機および給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】高硬度水の使用が可能で、且つ、熱媒体の補充時の取扱いが容易な給湯機および給湯システムを提供する。
【解決手段】蓄熱タンク１０と、ヒートポンプユニット３と、一般給湯回路２０と、浴槽給湯回路３０と、給湯用加熱回路４０と、給湯熱交換器５０と、浴槽水循環回路６０と、追焚き熱交換器７０と、を備え、蓄熱タンク１０内の熱媒体として湯水を使用し、一般給湯端末Ａおよび浴槽Ｂに蓄熱タンク１０内の湯水を放出せずに、蓄熱タンク１０内の湯水を熱媒体として二次側の給水を加熱して、この加熱した給水を一般給湯および浴槽給湯に使用するように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄熱タンク式の給湯機、およびこの給湯機を用いた給湯システムに関する。

従来、貯湯タンク式の給湯機として、水を加熱する加熱手段（例えば、ヒートポンプユニット、電気ヒータ）と、加熱手段により加熱された温水を貯える貯湯タンクとを備え、貯湯タンク内の温水を利用して、給湯・風呂追い炊き・暖房を行う給湯機が種々提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

ところで、前記したような従来の給湯機では、一般給湯や浴槽給湯に貯湯タンク内の湯水を使用するものがあり、このような給湯機では、貯湯タンクから出湯した分の湯水は、給水源から新たに貯湯タンク内に補充されるため、一日に多量の水が貯湯タンク内で入れ替わることになる。ちなみに、給水の成分が高硬度である場合、一般給湯や浴槽給湯の度に硬度成分がタンク内に流入することになる。

この硬度成分であるカルシウムやマグネシウムなどは、タンク内に流入した給水を沸き上げる際に、給湯機内の水路の高温部にスケール（水中のカルシウム等が加熱により固形物となったもの）として析出するため、ヒートポンプユニット内の水冷媒熱交換器等への析出による流路の詰まり、電気温水器からヒータ周囲への析出によるヒータ効率の低下等を招き、一般給湯や浴槽給湯にタンク内の湯水を用いるものについては、高硬度水での使用を不可としていた。なお、一般給湯や浴槽給湯にタンク内の湯水を利用せずに、タンク内の湯水を熱媒体として二次側の給水を加熱して（熱交換して）一般給湯や浴槽給湯に使用するものが種々提案されている（例えば、特許文献３ないし特許文献８）。

特開２００６−３２９５８１号公報 特開２００８−４５８５１号公報 特許第４０６４３５６号公報 特許第４１０１１９０号公報 特開２００５−２０７６７２号公報 特開２００６−３００４８９号公報 特開２００６−３３６９３７号公報 特開２００９−１５０６３５号公報

しかしながら、特許文献３ないし特許文献８に記載の給湯機では、熱媒体として一般給湯や浴槽給湯に使用する水以外の特殊な液体を使用することになっており、この液体が経時的に減少した場合に補充する作業等が必要になり、取り扱いが煩雑になるという問題があった。

本発明は前記従来の問題を解決するものであり、高硬度水の使用が可能で、且つ、熱媒体の補充時の取扱いが容易な給湯機および給湯システムを提供することを課題とする。

本発明は、熱媒体を貯える蓄熱タンクと、前記蓄熱タンク内の熱媒体を加熱する加熱手段と、一般給湯端末に湯を供給する一般給湯回路と、浴槽に湯を供給する浴槽給湯回路と、前記蓄熱タンクに貯留された熱媒体を取り出して前記蓄熱タンクに戻す給湯用加熱回路と、前記給湯用加熱回路に設けられ、前記一般給湯端末に供給される給水および前記浴槽に供給される給水を前記熱媒体と熱交換させて加熱する給湯用熱交換器と、前記熱媒体を前記蓄熱タンク内に導入する熱媒体導入回路と、を備え、前記一般給湯端末および前記浴槽に前記蓄熱タンク内の湯水を放出せずに、前記蓄熱タンク内の湯水を熱媒体として二次側の前記給水を加熱して、この加熱した給水を一般給湯および浴槽給湯に使用するように構成するとともに、前記熱媒体導入回路は、前記一般給湯および前記浴槽給湯に使用する給水回路から分岐するように構成したことを特徴とする。

本発明によれば、高硬度水の使用が可能で、且つ、熱媒体の補充時の取扱いが容易な給湯機および給湯システムを提供できる。

本実施形態に係る給湯機の全体回路図である。 クイックファスナを用いて給湯熱交換器と配管とを接続した状態を示す断面図である。 クイックファスナ単体を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）正面図である。 本実施形態に係る給湯機における沸き上げモードおよびタンク自動給水を示す回路図である。 本実施形態に係る給湯機における一般給湯モードを示す回路図である。 本実施形態に係る給湯機における浴槽給湯モードを示す回路図である。 本実施形態に係る給湯機における追焚きモードを示す回路図である。 本実施形態の給湯機を備えた給湯システムを示す全体概略図、および、汲み上げ時のポンプ吐出圧力変動と出湯時の圧力変動を示し、（ａ）は従来方式のポンプを用いた場合、（ｂ）はインバータ方式のポンプを用いた場合である。 本実施形態の給湯機の変形例である。

以下、本実施形態の給湯機１について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の給湯機１は、蓄熱タンクユニット２、ヒートポンプユニット（加熱手段）３を含んで構成されている。

蓄熱タンクユニット２は、蓄熱タンク１０、一般給湯回路２０、浴槽給湯回路３０、給湯用加熱回路４０、給湯熱交換器（給湯用熱交換器）５０、浴槽水循環回路６０、追焚き熱交換器（浴槽用熱交換器）７０、熱媒体導入回路８０、逃し弁９０、コントローラ１００などで構成されている。

ヒートポンプユニット３は、図示していないが、例えば、冷媒（例えば、二酸化炭素）を圧縮して高温・高圧にするコンプレッサと、コンプレッサからの冷媒を凝縮させるとともに蓄熱タンク１０からの水を熱交換することによって加熱するコンデンサと、コンデンサからの冷媒を膨張させる膨張弁と、大気中の熱を吸熱して膨張した冷媒を蒸発させるエバポレータと、を備えて構成されている。

また、ヒートポンプユニット３は、その熱媒体入口がヒートポンプ往き管４を介して蓄熱タンク１０の下部と接続され、熱媒体出口がヒートポンプ戻り管５を介して蓄熱タンク１０の上部に接続されている。なお、図示していないが、例えばヒートポンプユニット３側には、蓄熱タンク１０とヒートポンプユニット３との間において蓄熱タンク１０内の熱媒体を循環させる循環ポンプが設けられている。

また、ヒートポンプ往き管４の途中には、配管６を介してヒートポンプ戻り管５が接続され、ヒートポンプ往き管４と配管６との接続部に三方弁７が設けられている。コントローラ１００によって、蓄熱タンクユニット２の外部に位置するヒートポンプ往き管４およびヒートポンプ戻り管５が凍結するおそれがあると判断されたときには、三方弁７を切り換えるとともにヒートポンプユニット３および循環ポンプ（不図示）を作動させて、ヒートポンプユニット３で温められた冷媒をヒートポンプ戻り管５、配管６、ヒートポンプ往き管４を流れるように循環させる。これにより、蓄熱タンクユニット２の外側の外気に曝されている配管の凍結を防止できるようになっている。

なお、蓄熱タンク１０内の湯水を加熱するための熱源ユニットとしてヒートポンプユニット３を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば電気ヒータによるものであってもよい。

蓄熱タンク１０は、熱媒体として湯水を溜める密閉式のタンクであり、縦長の円筒形状を呈している。また、蓄熱タンク１０は、保温性能向上のため、その周囲が発泡スチロールなどの断熱材などで覆われている。

また、蓄熱タンク１０には、異なる高さ位置での熱媒体（湯水）の温度を検知する複数のタンク温度センサ１１〜１５が設けられている。具体的には、蓄熱タンク１０には、上部から下部にかけて５つのタンク温度センサ１１〜１５が設けられている。これにより、コントローラ１００によって、蓄熱タンク１０内の湯水の温度分布を把握できるようになっている。

一般給湯回路２０は、一般給湯端末Ａに湯を供給する流路であり、給水管（給水回路）２１と給湯管２２とで構成されている。

給水管２１は、上流端が給水源に接続され、下流端が後記する給湯熱交換器５０の二次側の給水の入口５１ａに接続されている。

なお、給水管２１が接続される給水源としては、水道に限定されるものではなく、井戸水（地下水）、温泉、河川などを挙げることができる。給水源としては、水道を使用したときの給水の種類は水道水であり、地下水を使用したときの給水の種類は井戸水（地下水）であり、温泉を使用したときの給水の種類は温泉水（温度の低いもの）であり、河川を使用したときの給水の種類は河川水である。特に、本実施形態に係る給湯機１は、硬度成分の少ない水道水（軟水）のみに適用されるものではなく、硬度成分を多く含む水道水や井戸水（高硬度水）にも適用することが可能なものである。すなわち、本実施形態に係る給湯機１は、軟水であるか高硬度水であるかにかかわらず、幅広い種類の給水に対応することができる。

給湯管２２は、上流端が給湯熱交換器５０の二次側の給湯の出口５１ｂに接続され、下流端が各種の一般給湯端末Ａに接続されている。また、給湯管２２には、上流側から順に、流量センサ２３、アキュムレータ２４が設けられている。なお、一般給湯端末Ａとは、台所、洗面所、風呂場などの蛇口やシャワー等であり、供給された湯を一度利用して完了するような利用形態のものを意味している。

流量センサ２３は、給湯管２２を流れる湯の流量（一般給湯端末Ａに供給される湯の流量）を検出するものであり、検出される流量に合わせて後記する給湯循環ポンプ４４のモータの回転速度を調整する。例えば、給湯温度が４０℃に設定されているのであれば、４０℃になるように給湯循環ポンプ４４の回転速度を調整して給湯する。

アキュムレータ２４は、蛇口やシャワーなどから出湯したときに、湯をなましてから（湯の温度を下げてから）出湯させるバッファとしての機能を有している。

また、給水管２１には、給湯熱交換器５０の上流側に給水温度センサ２５が設けられ、給湯管２２には、給湯温度センサ２６が設けられている。給水温度センサ２５は、給湯熱交換器５０に導入される前の給水の温度を検知するものである。給湯温度センサ２６は、給湯熱交換器５０から放出される給湯の温度を検知するものである。

浴槽給湯回路３０は、浴槽Ｂに湯を供給する流路であり、給水管２１と、風呂注湯管３１〜３５と、風呂戻り管６１とで構成されている。浴槽給湯回路３０の給水管２１は、一般給湯回路２０の給水管２１と共有の配管となっている。また、風呂注湯管３１は、給湯管２２の一部と共有の配管となっており、分岐部Ｓを介して一般給湯端末Ａ、浴槽Ｂに延びている。また、風呂戻り管６１は、後記する浴槽水循環回路６０の共有の配管となっている。

風呂注湯管３１には、上流側から順に、流量調整弁３６、風呂注湯管３２、電磁弁３７、風呂注湯管３３、風呂循環ポンプ３８、風呂注湯管３４、循環調整弁（流量調整弁）３９、風呂注湯管３５を介して浴槽Ｂに接続されている。また、風呂注湯管３３には、流量センサ３３ａが設けられている。

流量調整弁３６は、風呂注湯管３１〜３５に流れる湯の流量を調整するものである。例えば、一般給湯を使用せず浴槽給湯のみ（湯張りのみ）の場合には、流量が最大になるように流量調整弁３６を調整し、また浴槽給湯時に一般給湯を使用する場合には、風呂注湯管３１〜３５の流量が少なくなるようにまたは流量がゼロになるように流量調整弁３６を調整する。

電磁弁３７は、電磁作動式の遮断弁であり、コントローラ１００によって開閉制御される。電磁弁３７を閉じることにより、浴槽Ｂへの給湯が遮断される。なお、電磁弁３７には、浴槽水が一般給湯回路２０に逆流しないように逆流防止機能（逆止弁など）を備えている。

風呂循環ポンプ３８は、追焚きモード時に駆動されるものであり、浴槽Ｂに張られた浴槽水を後記する浴槽用熱交換器７０との間で循環させる機能を有している。

循環調整弁３９は、風呂注湯管３４から風呂注湯管３５への流量、風呂注湯管３４から後記する浴槽水循環回路６０の追焚き熱交換器往き管６２への流量を調整することができる機能を有する流量調整弁である。

流量センサ３３ａは、風呂注湯管３３を流れる湯の流量（浴槽Ｂに供給される湯の流量）を検出するものであり、検出される流量に合わせて後記する給湯循環ポンプ４４のモータの回転速度を調整する。

なお、前記給湯温度センサ２６は、分岐部Ｓの上流側に位置しており、一般給湯モード時と浴槽給湯モード時の給湯温度をそれぞれ検出する共有の温度センサとなっている。

給湯用加熱回路４０は、蓄熱タンク１０に貯留された熱媒体（湯水）を取り出して蓄熱タンク１０に戻すものであり、給湯熱交換器往き管４１と、給湯熱交換器戻り管４２，４３と、給湯循環ポンプ４４とで構成されている。

給湯熱交換器往き管４１は、蓄熱タンク１０内の熱媒体（湯水）を給湯熱交換器５０に供給する流路であり、上流端が蓄熱タンク１０の上部に接続され、下流端が給湯熱交換器５０の一次側の入口５１ｃに接続されている。

給湯熱交換器戻り管４２は、上流端が給湯熱交換器５０の一次側の出口５１ｄに接続され、下流端が給湯循環ポンプ４４の入口に接続されている。

給湯熱交換器戻り管４３は、上流端が給湯循環ポンプ４４の出口（吐出口）に接続され、下流端が蓄熱タンク１０の下部に接続されている。

給湯循環ポンプ４４は、コントローラ１００により駆動されることによって、蓄熱タンク１０内の上部から熱媒体（湯水、高温水）を取り出し、蓄熱タンク１０の下部に戻すようにして循環させるようになっている。

また、給湯循環ポンプ４４は、コントローラ１００によって図示しないモータの回転速度が制御されることにより、給湯熱交換器５０における二次側の給水への熱伝達率を変化させて、一般給湯モード時の給湯温度および浴槽給湯モード時の給湯温度などを調整するようになっている。換言すると、本実施形態では、給湯熱交換器５０によって熱交換された後の給湯（湯）について、給水と混合させて所望の給湯温度（湯）にするような混合弁を備えることはせず、蓄熱タンク１０から出た湯は、全量蓄熱タンク１０に戻すようになっている。

給湯熱交換器５０は、給水管２１から供給される水を、蓄熱タンク１０の上部から取り出した熱媒体（湯水）と熱交換させて、水を加熱するようになっている。生成された給湯は、給湯管２２を介して一般給湯に使用され、また風呂注湯管３１〜３５、風呂戻り管６１を介して浴槽給湯に使用される。

また、給湯熱交換器５０は、給水管２１、給湯管２２（風呂注湯管３１）、給湯熱交換器往き管４１および給湯熱交換器戻り管４２との間において着脱自在に構成されている。つまり、仮に給湯熱交換器５０の交換が必要になったときには、蓄熱タンクユニット２から給湯熱交換器５０のみを取り外すことができるようになっている。なお、給湯熱交換器５０の着脱機構については後記する。

このように、本実施形態では、給湯用加熱回路４０が閉回路によって構成されているので、一般給湯端末Ａおよび浴槽Ｂに蓄熱タンク１０内の湯水を放出しないようになっている。言い換えると、一般給湯や浴槽給湯の際に蓄熱タンク１０内の湯水（熱媒体）を、二次側の給水を加熱するための熱媒体としてのみ利用するようになっている。

浴槽水循環回路６０は、浴槽Ｂに貯留された浴槽水を取り出して浴槽Ｂに戻すものであり、風呂戻り管６１と、風呂注湯管３３，３４と、追焚き熱交換器往き管６２と、風呂往き管６３と、風呂注湯管３５とで構成されている。このように浴槽水循環回路６０は、浴槽給湯回路３０の一部、つまり風呂注湯管３３の一部、風呂注湯管３４および風呂注湯管３５の一部と共有の配管となっている。

風呂戻り管６１は、浴槽Ｂから浴槽水を取り出す流路であり、上流端が浴槽Ｂに接続され、下流端が風呂注湯管３３に接続されている。

追焚き熱交換器往き管６２は、上流端が循環調整弁３９に接続され、下流端が追焚き熱交換器７０の入口に接続されて、浴槽水を追焚き熱交換器７０に送る流路となっている。

風呂往き管６３は、上流端が追焚き熱交換器７０の出口に接続され、下流端が風呂注湯管３５の途中に接続されて、追焚き熱交換器７０で熱交換された浴槽水を風呂注湯管３５に送る流路となっている。

風呂戻り管６１には、水位センサ６４、水流スイッチ６５、風呂温度センサ６６が設けられている。

水位センサ６４は、浴槽Ｂに貯留された浴槽水の水位を検知するものである。コントローラ１００は、例えば、浴槽給湯モード時に、水位センサ６４によって予め設定された水位に達したことを検知すると、浴槽給湯を停止するようになっている。

水流スイッチ６５は、追焚きモード時に浴槽水が流れているかどうかを検出するセンサであり、浴槽Ｂに貯留された浴槽水が風呂戻り管６１を矢印（図示上側）の方向に流れているか否かを検知する。

風呂温度センサ６６は、浴槽給湯モード時の浴槽水の温度、追焚きモード時の浴槽水の温度を検知するものである。

また、風呂往き管６３には、追焚き熱交換器７０で熱交換された後の浴槽水の温度を検知する追焚き温度センサ６７が設けられている。

追焚き熱交換器７０は、蓄熱タンク１０の上部に配設され、追焚き熱交換器往き管６２から導入された浴槽水（湯または水）と、蓄熱タンク１０内の熱媒体（湯水、高温の湯）とで熱交換を行い、風呂往き管６３に向けて供給するようになっている。

熱媒体導入回路８０は、給水タンク入り管８１，８２と減圧弁８３とで構成され、給水源から供給された給水を蓄熱タンク１０に導入する流路を構成している。すなわち、熱媒体導入回路８０は、時間の経過とともに蓄熱タンク１０内の熱媒体が減少した場合に補充を行う熱媒体補充回路である。

給水タンク入り管８１は、上流端が給水管２１の途中の分岐Ｐ１と接続され、下流端が減圧弁８３の一次側と接続されている。

給水タンク入り管８２は、上流端が減圧弁８３の二次側と接続され、下流端が給湯熱交換器戻り管４３と合流するように接続されている。

減圧弁８３は、給水の圧力（一次圧）を所定の圧力（二次圧）に減圧して、蓄熱タンク１０を保護するものである。減圧弁８３に設定される所定の圧力は、蓄熱タンク１０の強度に応じて適宜変更することができる。

逃し弁９０は、蓄熱タンク１０の耐圧を超えない所定圧になったときに開弁するものであり、コントローラ１００によって電気的に制御されるものではなく、前記所定圧に至ったときに機械的に開弁するように構成されたものである。よって、開弁後に蓄熱タンク１０内の圧力が所定圧を下回ったときには、自動的に閉弁するようになっている。

また、逃し弁９０は、逃し管９１に設けられている。逃し管９１は、一端が給湯熱交換器往き管４１に対して分岐するように接続され、他端が大気（外気）に開放している。なお、逃し弁９０は、機械的に動作するものに限定されず、蓄熱タンク１０内の圧力を検知する圧力センサを設けて、圧力センサの検出値に基づき（前記と同様な所定圧になったときに）逃し弁９０を電気的に開弁するものであってもよい。

また、蓄熱タンク１０と三方弁７との間のヒートポンプ往き管４には、排出弁９５を備えた排出管９６が接続されている。なお、排出弁９５は、例えば手動で開閉するものであり、蓄熱タンク１０内によごれが蓄積した場合、また給湯機１を長期間使用しない場合などに開弁させて、蓄熱タンク１０内の熱媒体（湯水）を外部に抜き取ることができるようになっている。

コントローラ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えて構成され、風呂循環ポンプ３８および給湯循環ポンプ４４のモータの回転速度、三方弁７の流路切換え、流量調整弁３６および循環調整弁３９の流量、電磁弁３７の開閉をそれぞれ制御し、水流スイッチ６５による浴槽水の流れ、水位センサ６４による浴槽Ｂに貯留された浴槽水の水位、各種温度センサ１１〜１５，２５，２６，６６，６７による温度を取得する。

なお、コントローラ１００には、図示しない風呂リモコンや台所リモコンが有線または無線により接続され、風呂リモコンや台所リモコンに設けられた操作部の操作にしたがって、給湯循環ポンプ４４および風呂循環ポンプ３８、三方弁７、流量調整弁３６、電磁弁３７、循環調整弁３９が適宜制御される。

次に、給湯熱交換器５０と配管との着脱機構について図２および図３を参照して説明する。図２はクイックファスナを用いて給湯熱交換器と配管とを接続した状態を示す断面図である。図３はクイックファスナ単体を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）正面図である。

図２に示すように、給水管２１、給湯管２２（風呂注湯管３１）、給湯熱交換器往き管４１および給湯熱交換器戻り管４２（以下、これらをまとめて配管Ｈとする）の先端部には、それぞれ同様な継手部Ｅが形成されている。すなわち、継手部Ｅは、配管Ｈの先端の外周面に、２つのフランジ部ｅ１，ｅ２が軸方向に所定の間隔を開けて形成され、フランジ部ｅ１とフランジ部ｅ２との凹部にオーリングＲが配設されている。

一方、給湯熱交換器５０には、配管Ｈが接続される部分に、略円筒状の継手Ｆが溶接などによって固定されている。この継手Ｆは、円筒部ｆ１が給湯熱交換器５０の表面から突出して形成されるとともに、配管Ｈが挿入される側の円筒部ｆ１の先端に鍔部ｆ２が全周にわたって外側に突出して形成されている。なお、給湯熱交換器５０の内部構造については省略する。

このように構成された継手Ｆの挿入孔ｆ３に継手部Ｅが挿入されると、オーリングＲが挿入孔ｆ３に接触して弾性変形して、挿入孔ｆ３の内壁面に密着することで継手部分から漏水しないようになっている。

図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、図２のクイックファスナ５２は、例えば、ステンレス鋼板を用いてプレス加工して成形され、配管Ｈを弾性力によって把持する弓形状の一対の配管把持部５２ａ，５２ａと、継手Ｆを弾性力によって把持する弓形状の一対の継手把持部５２ｂ，５２ｂと、前記継手Ｆに形成された鍔部ｆ２が嵌入され係合する鍔部嵌入孔５２ｃ，５２ｃと、一端（図示上側）において、配管把持部５２ａ同士、および継手把持部５２ｂ同士、配管把持部５２ａと継手把持部５２ｂとを連結する連結部５２ｄと、他端（図示下側）において、配管把持部５２ａと継手把持部５２ｂとを連結するとともに外方に向かって延出する取付けガイド５２ｅ，５２ｅとを有している。

継手部Ｅを継手Ｆに挿入後、クイックファスナ５２を、配管把持部５２ａが配管Ｈと対向するように、そして継手把持部５２ｂが継手Ｆと対向するように、取付けガイド５２ｅ側から押圧することによって、その押圧力によって配管把持部５２ａおよび継手把持部５２ｂがそれぞれ押し広げられ、配管把持部５２ａおよび継手把持部５２ｂを乗り越えることによって弾性復帰することで、配管Ｈと継手Ｆとが把持されて連結される。このとき、継手Ｆの鍔部ｆ２が鍔部嵌入孔５２ｃに入り込むことで、配管Ｈと継手Ｆとが連結され、配管Ｈが給湯熱交換器５０から抜け出ることがない。

なお、着脱機構は、パイプ固定部材（継手Ｆ）と配管Ｈとを弾性力によって連結するクイックファスナ５２に限定されるものではなく、配管Ｈがパイプ固定部材から外れないように固定できるものであれば、どのようなものであってもよい。また、オーリングＲの設置個数についても、フランジ部を増やして、オーリングＲを軸方向に複数段設けてもよい。

次に、本実施形態の給湯機１における沸き上げモード、一般給湯モード、浴槽給湯モード、追焚きモードについて説明する。沸き上げモードについては、図４を参照して、一般給湯モードについては、図５を参照して、浴槽給湯モードについては、図６を参照して、追焚きモードについては、図７を参照して説明する。なお、図４ないし図７において、太線で示す部分が熱媒体（湯水）、水、湯が流れている状態を示している。また、図４については、沸き上げモードとタンク自動給水の状態をまとめて図示している。

図４に示すように、沸き上げモードの場合には、蓄熱タンク１０内の熱媒体（水）をヒートポンプユニット３によって沸き上げる。すなわち、蓄熱タンク１０の下部からヒートポンプ往き管４を介して熱媒体（水）をヒートポンプユニット３に送り、ヒートポンプユニット３によって温められた熱媒体（湯）を、ヒートポンプ戻り管５を介して蓄熱タンク１０の上部に戻すことで、蓄熱タンク１０内には、例えば、下部に低温水、中間部に中温水、上部に高温水が層状に貯留される。

図５に示すように、一般給湯モードの場合には、流量センサ２３によって一般給湯回路２０内の流れが検知されることによって運転が開始される。なお、このとき電磁弁３７は閉じている。すなわち、コントローラ１００の制御によって、一般給湯端末Ａ（蛇口など）が開動作されると、流量センサ２３によって一般給湯回路２０の流れが検知され、台所リモコンの操作部に設定された給湯温度の湯が一般給湯端末Ａから供給されるように、給湯循環ポンプ４４が駆動される。

詳述すると、給水温度センサ２５で検知された給水温度と流量センサ２３で検知された流量に基づいて、給湯温度センサ２６で検知される温度が目標温度となるように給湯循環ポンプ４４のモータの回転速度を調整する。このとき、給湯熱交換器５０の一次側を流れる熱媒体によって、二次側の給水が熱交換によって加熱される。そして、一般給湯端末Ａが閉動作されたことが流量センサ２３で検知されることにより、給湯循環ポンプ４４が停止する。

なお、給湯温度センサ２６での目標温度は、湯が給湯温度センサ２６から一般給湯端末Ａに到達するまでの間の温度低下等を考慮して、設定温度よりも高く設定される。ただし、このような制御に限定されるものではなく、目標温度が設定温度と同じであってもよい。

このように、本実施形態では、給湯循環ポンプ４４のモータの回転速度を制御することで一般給湯端末Ａから供給される湯の温度を調整しているので、給湯熱交換器５０の下流側に、給湯熱交換器５０で生成された給湯（湯）と、給湯熱交換器５０をバイパスして設けられた給水とを混合させて一般給湯端末Ａから供給させる混合弁を設けることが必須ではない。ただし、湯の温度をより精度よく調整する目的で混合弁を設けるものであってもよい。

図６に示すように、浴槽給湯モードの場合には、例えば風呂リモコンの操作部に設けられた湯張り開始の操作スイッチの操作によって運転が開始される。なお、このとき、電磁弁３７が開弁し、循環調整弁３９が風呂注湯管３４と風呂注湯管３５とが連通するように設定されている。また、流量調整弁３６は、運転初期は開度が小、徐々に開度が大となるように制御される。

運転が開始されると、設定された湯張り温度の湯が浴槽Ｂに供給されるように、給湯循環ポンプ４４が駆動される。詳述すると、給水温度センサ２５で検知される給水温度と流量センサ３３ａによって検知された流量に基づいて、給湯温度センサ２６で検知される温度が目標温度となるように、給湯循環ポンプ４４を制御する。

これにより、給水管２１から給湯熱交換器５０を介して生成された湯が、主に風呂注湯管３１〜３３および風呂戻り管６１を通って浴槽Ｂに供給されるとともに、一部が風呂注湯管３３〜３５を通って浴槽Ｂに供給される。このように、浴槽給湯モードの際には、風呂戻り管６１を湯が逆方向に流れるようになっている。そして、浴槽Ｂに所定量の湯が貯留されたことが水位センサ６４によって検知されることで、給湯循環ポンプ４４が停止して、湯張りが終了する。

なお、浴槽給湯モードとしては、湯張りのほか、設定温度と同等の湯を追加する足し湯、設定温度よりも高い温度の湯を追加して浴槽Ｂの温度を上げる差し湯といった、給水源からの給水を加熱して浴槽Ｂに給湯する各種の給湯態様も含まれる。また、この他に、給水を給湯熱交換器５０で加熱せずに浴槽Ｂへ供給する差し水といった給湯態様がある。

また、浴槽給湯モード時に一般給湯端末Ａが開動作された場合には、浴槽給湯回路３０の流量調整弁３６を絞る（閉方向に制御する）。これにより、給湯熱交換器５０で生成された給湯について、浴槽給湯回路３０に供給される流量が減少し、一般給湯回路２０に給湯が開始される。このように、一般給湯と浴槽給湯の両方が同時に必要といった場合には、あくまでも一般給湯端末Ａを優先、つまり体感的に感じられる一般給湯端末Ａを優先して、浴槽Ｂの湯張りを絞ることが好ましい。なお、このような場合、流量調整弁３６を全閉にして、浴槽給湯回路３０への湯の流量を完全に停止させてもよい。また、浴槽給湯回路３０への湯の流量を完全に停止させる方法としては、電磁弁３７を閉とするものであってもよい。

このように、浴槽給湯モード時に一般給湯端末Ａからの給湯要求がなされた場合の浴槽給湯の調整（絞り）については、給湯器１の給湯能力（蓄熱タンク１０の容積、給湯圧、給湯熱交換器５０の熱交換能力など）に応じて適宜変更することができる。例えば、給湯能力が低い給湯機であれば、一般給湯端末Ａからの給湯要求が停止するまで浴槽への給湯を停止するように構成できる。

図７に示すように、追焚きモードの場合には、例えば風呂リモコンの操作部に設けられた追焚きスイッチの操作によって運転が開始される。まず、電磁弁３７が閉じられた状態において、循環調整弁３９の開度が風呂注湯管３４から風呂注湯管３５側に全開となるように設定され、風呂循環ポンプ３８が駆動される。これにより、浴槽Ｂに貯留された浴槽水が、風呂戻り管６１、風呂注湯管３３，３４，３５を介して循環する。

そして、循環調整弁３９が追焚き熱交換器往き管６２側へと徐々に開くように制御され、風呂注湯管３５内の温度が所定温度（例えば、６０℃）になるように風呂温度センサ６６と追焚き温度センサ６７の検出温度から予測しながら循環調整弁３９の開度が制御される。そして、風呂温度センサ６６で検知される温度（浴槽水の温度）が設定温度になったら、風呂循環ポンプ３８を停止して追焚きモードを終了する。

なお、浴槽給湯モードおよび追焚きモードにおいても、一般給湯モードと同様に、追焚き温度センサ６７で検知される温度と、浴槽Ｂの浴槽水の温度との差を考慮して、目標温度よりも高く設定される。ただし、これに限定されず、目標温度が設定温度と同じであってもよい。

また、追焚きモード時に一般給湯端末Ａが開動作された場合には、図５で説明した一般給湯モードの制御と同様に、給水温度センサ２５の温度と流量センサ２３の流量に基づいて、給湯温度センサ２６の温度が目標温度となるように、給湯循環ポンプ４４が制御される。

ところで、図４において説明した沸き上げモードでは、蓄熱タンク１０内の水の温度が上昇することで、蓄熱タンク１０内の圧力が上昇する。蓄熱タンク１０の上部に設けられた逃し弁９０は、蓄熱タンク１０の圧力が耐圧を超える圧力に近づいたとき（蓄熱タンク１０の耐圧を超えないように予め設定された値のとき）に逃し弁９０が自動的に開弁する。これにより、蓄熱タンク１０内の熱媒体（体積膨張分の湯水）が外部に排出されることになる。

また、一般給湯モード、浴槽給湯モードにおいて、熱媒体（高温水）を給湯循環ポンプ４４によって循環させ、給湯熱交換器５０において二次側の給水と熱交換して、二次側の給水を加熱することで、一般給湯や浴槽給湯などに使用される。このとき、給湯熱交換器５０から給湯熱交換器戻り管４２，４３を通って蓄熱タンク１０に戻る熱媒体（水）は、給水とほぼ同じ温度になっているため、蓄熱タンク１０内の温度および圧力は下降する。このように、蓄熱タンク１０内の圧力が下がることで、逃し弁９０から排出された熱媒体と同等量の水（前記体積膨張分の給水）が、給水タンク入り管８１，８２から補給されることになる。したがって、蓄熱タンク１０内には、逃し弁９０から排出された分の熱媒体が自動的に供給されるようになっている。

以上説明したように、本実施形態の給湯機１によれば、蓄熱タンク１０内の湯水を一般給湯や浴槽給湯に用いることがない、つまり蓄熱タンク１０内の湯は、全量蓄熱タンク１０に戻るように構成されているので、硬度の高い水道水、井戸水や地下水などの硬度の高い水を使用することが可能になる。しかも、このような高硬度の水を使用したとしても、給湯機１内の水路の高温部（ヒートポンプユニット３、給湯熱交換器５０など）にスケールによる配管の詰まりが生じるのを防止することができる。その結果、蓄熱タンク１０内の熱媒体として、特殊な液体ではなく、一般給湯や浴槽給湯などに使用している給水と同様の水を使用しているので、蓄熱タンク１０内に熱媒体を補充する際の取り扱いが容易になる。

また、本実施形態の給湯機１によれば、熱媒体を貯える蓄熱タンク１０を密閉式のものとして、熱媒体を蓄熱タンク１０外へ排出する逃し弁９０を備えて、逃し弁９０がヒートポンプユニット３（加熱手段）によって熱媒体を加熱したときの膨張体積分を蓄熱タンク１０の外部に排出するようにしたので、蓄熱タンク１０を保護することが可能になる。

また、本実施形態の給湯機１では、熱媒体を蓄熱タンク１０内に導入する熱媒体導入回路８０を備え、熱媒体導入回路８０が一般給湯および浴槽給湯に使用する給水管２１（給水回路）から分岐するように構成されている。これにより、タンク内圧力の上昇によって逃し弁９０から熱媒体の一部が排出されたとしても、給湯熱交換器５０において熱媒体と給水との熱交換によって熱媒体の温度が低下して熱媒体の圧力が低下したときに、その不足分の熱媒体を蓄熱タンク１０内に補充することができる。したがって、蓄熱タンク１０への熱媒体の補充を自動で行うことが可能になる。

また、本実施形態の給湯機１では、図２および図３で説明したように、給湯熱交換器５０が交換可能に構成されている。これにより、仮にスケールなどによって給湯熱交換器５０の流路に詰まりが発生したとしても、クイックファスナ５２を取り外した後に配管Ｈを継手Ｆから引き抜くことで、給湯熱交換器５０を蓄熱タンクユニット２から容易に取り外すことが可能になる。また、蓄熱タンクユニット２に対して新たな給湯熱交換器５０を装着することも容易になる。したがって、給湯熱交換器５０のみを交換するだけでよいので、給湯機１全体（または蓄熱タンクユニット２全体）を交換するといった無駄を無くすことが可能になる。

また、本実施形態の給湯機１によれば、一般給湯回路２０および浴槽給湯回路３０が、給湯熱交換器５０の下流において分岐部Ｓを介して形成され、分岐部Ｓの下流に流量調整弁３６が設けられている。これにより、浴槽給湯モード時に一般給湯モードが作動して、流量調整弁３６が絞られる方向に制御されたとしても、一般給湯回路２０側の給湯の流量が連動して絞られるのを防止することができる。

次に、本実施形態の給湯機１を、井戸水ポンプ２１０と組み合わせた給湯システム２００について図８を参照して説明する。なお、図８において図示した給湯機１は、図１で説明した給湯機１を簡略化して図示したものである。

図８に示すように、給湯システム２００は、給湯機１（蓄熱タンクユニット２、ヒートポンプユニット３）、井戸水ポンプ２１０、井戸水を井戸水ポンプ２１０まで汲み上げる井戸水汲上げ管（井戸水導入回路）２２０、井戸水を井戸水ポンプ２１０から給湯機１まで送る井戸水送り管（井戸水導入回路）２３０、砂こし器（フィルタ）２４０、ストレーナ（フィルタ）２５０を含んで構成されている。

砂こし器（砂取り器）２４０は、井戸水ポンプ２１０の上流側に配置され、汲み上げた井戸水に含まれる異物（砂など）を除去する機能を有している異物除去装置である。これにより、井戸水ポンプ２１０の砂かじりによるモータの焼損やポンプの摩擦を防止することができる。

ストレーナ２５０は、給湯機１の入口に配置され、砂こし器２４０で除去しきれなかった異物を除去する機能を有している。

なお、砂こし器２４０に配設されるフィルタは、例えば１００メッシュであり、ストレーナ２５０に配設されるフィルタは、例えば６０メッシュである。このように、上流側（一次側）に配置される砂こし器（フィルタ）２４０のろ過粗さを、下流側のストレーナ２５０のろ過粗さ以下に設定することにより、井戸水ポンプ２１０および給湯機１を一つの砂こし器２４０によって砂かじりから保護することが可能となる。なお、メッシュとは、１インチ当たりの網の目の数であり、数値が小さいほど目が粗いことを示している。

ところで、従来方式の井戸水ポンプは、図８（ａ）に示すようにポンプ吐出圧力（位置Ｓ１参照）が脈動し、本実施形態のように、蓄熱タンク１０を介さずに給湯熱交換器５０を通って給湯されるものでは、脈動しながらから出湯されるおそれがある。しかし、本実施形態の給湯システム２００において従来方式の井戸水ポンプ２１０を使用した場合であっても、流量センサ２３と給湯温度センサ２６とを用いて、給湯循環ポンプ４４（一次側ポンプ）をフィードバック制御することで、給湯循環ポンプ４４の回転速度（一次側流量）を二次側の水の流量変化に追従させることができ、出湯時の流量や温度の脈動を抑えることが可能になる。また、配管に比べて圧損の大きい給湯熱交換器５０やアキュムレータ２４を給水回路に設けることで、脈動をより小さく抑えることが可能になる。

なお、井戸水ポンプ２１０としては、従来方式のもの（一定水圧を保持するために水栓の水量変化に応じてモータの回転速度を変化させないもの）に替えてインバータ方式のもの（一定水圧を保持するために水栓の水量変化に応じてモータの回転速度を変化させるもの）を使用することが好ましい。これは、図８（ｂ）に示すように、井戸水ポンプ２１０からの圧力の脈動を小さくすることができ、よって、本実施形態のように蓄熱タンク１０を介さずに給湯熱交換器５０を通って給湯されるものにおいても出湯時に脈動を小さく抑えることが可能になる。このように、本実施形態の給湯システム２００によれば、給湯機１にインバータ方式の井戸水ポンプ２１０を適用することで、井戸水を給水として使用するものであっても、より快適に使用することができる。

また、本実施形態では、熱媒体導入回路８０にのみ減圧弁８３を設けた場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、図９（ａ）に示すように、減圧弁８３とともに給水管２１の分岐Ｐ１の下流側に減圧弁８４を設ける構成であってもよい。また、図９（ｂ）に示すように、減圧弁８３とともに、給水管２１の分岐Ｐ１の上流側（分岐前）に減圧弁８５を設ける構成であってもよい。換言すると、図１に示すように、二次側の給水を減圧しないで給湯に使用するものに限定されず、二次側（一般給湯回路２０、浴槽給湯回路３０を通る側）を減圧して給湯するものであってもよい。なお、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、減圧弁８４，８５を給水管２１の分岐Ｐ１の前後に追加して設ける場合には、蓄熱タンク１０を保護できる圧力となるように適宜設定することができる。

また、本実施形態では、密閉式の蓄熱タンク１０を例に挙げて説明したが、密閉式のものに限定されず、開放型の蓄熱タンクであってもよい。開放型の蓄熱タンクの場合には、主に蒸発によって蓄熱タンク１０内の熱媒体が減少する状況が生じる。開放型のタンクにすることで、それに伴う付随設備は必要になるが、蓄熱タンク１０を円筒状ではなく、四角筒状にすることができ、デッドスペースを無くすことができる。その結果、給湯機全体を小型化することができる。しかも、高い強度が不要になり、板厚などを薄くすることができる。なお、開放型の蓄熱タンクの場合には、蓄熱タンク１０に給水を補充すべく開制御される電磁弁を設ける構成が考えられる。

また、本実施形態では、蓄熱タンク１０内の湯水をタンク上部から取り出すように構成したが、これに限定されるものではなく、蓄熱タンク１０の鉛直方向の中間部に熱媒体の取り出し部を追加して設けて、蓄熱タンク１０の上部と中間部とから切替弁を介して適宜取り出すようにしてもよい。

１ 給湯機
２ 蓄熱タンクユニット
３ ヒートポンプユニット
１０ 蓄熱タンク
２０ 一般給湯回路
２１ 給水管（給水回路）
２２ 給湯管
２３，３３ａ 流量センサ
２４ アキュムレータ
２５ 給水温度センサ
２６ 給湯温度センサ
３０ 浴槽給湯回路
３１〜３５ 風呂注湯管
３６ 流量調整弁
３７ 電磁弁
３８ 風呂循環ポンプ
３９ 循環調整弁
４０ 給湯用加熱回路
４１ 給湯熱交換器往き管
４２，４３ 給湯熱交換器戻り管
４４ 給湯循環ポンプ
５０ 給湯熱交換器（給湯用熱交換器）
６０ 浴槽水循環回路
６１ 風呂戻り管
６２ 追焚き熱交換器往き管
６３ 風呂往き管
６４ 水位センサ
６５ 水流スイッチ
６６ 風呂温度センサ
６７ 追焚き温度センサ
７０ 追焚き熱交換器（浴槽用熱交換器）
８０ 熱媒体導入回路
８１，８２ 給水タンク入り管
８３ 減圧弁
９０ 逃し弁
９１ 逃し管
９５ 排水管
９６ 排水弁
１００ コントローラ
２００ 給湯システム
２１０ 井戸水ポンプ
２２０ 井戸水汲上げ管（井戸水導入回路）
２３０ 井戸水送り管（井戸水導入回路）
２４０ 砂こし器
２５０ ストレーナ
Ａ 一般給湯端末
Ｂ 浴槽
Ｓ 分岐部

Claims (6)

1. 熱媒体を貯える蓄熱タンクと、
   前記蓄熱タンク内の熱媒体を加熱する加熱手段と、
   一般給湯端末に湯を供給する一般給湯回路と、
   浴槽に湯を供給する浴槽給湯回路と、
   前記蓄熱タンクに貯留された熱媒体を取り出して前記蓄熱タンクに戻す給湯用加熱回路と、
   前記給湯用加熱回路に設けられ、前記一般給湯端末に供給される給水および前記浴槽に供給される給水を前記熱媒体と熱交換させて加熱する給湯用熱交換器と、
   前記熱媒体を前記蓄熱タンク内に導入する熱媒体導入回路と、
   を備え、
   前記一般給湯端末および前記浴槽に前記蓄熱タンク内の湯水を放出せずに、前記蓄熱タンク内の湯水を熱媒体として二次側の前記給水を加熱して、この加熱した給水を一般給湯および浴槽給湯に使用するように構成するとともに、
   前記熱媒体導入回路は、前記一般給湯および前記浴槽給湯に使用する給水回路から分岐するように構成したことを特徴とする給湯機。
2. 前記熱媒体を貯える密閉式の蓄熱タンクと、
   前記熱媒体を前記蓄熱タンク外へ排出する逃し弁と、を備え、
   前記逃し弁は、前記加熱手段によって前記熱媒体を加熱したときの膨張体積分を前記蓄熱タンク外へ放出するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の給湯機。
3. 前記給湯用熱交換器は、交換可能に構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の給湯機。
4. 前記一般給湯回路および前記浴槽給湯回路は、前記給湯用熱交換器の下流において分岐部を介して形成され、前記浴槽給湯回路の前記分岐部の下流側に、前記浴槽給湯の流量を調整する流量調整弁が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の給湯機。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の給湯機と、
   給水源として井戸水を前記給湯機に導入する井戸水導入回路と、
   前記井戸水導入回路に設けられ、井戸水を汲み上げる井戸水ポンプと、を備えることを特徴とする給湯システム。
6. 前記給湯機には、フィルタを有するストレーナが備えられ、
   前記井戸水ポンプの一次側に設けられるフィルタのろ過粗さは、前記給湯機のストレーナが有するフィルタのろ過粗さ以下に設定されることを特徴とする請求項５に記載の給湯システム。

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