JP2012167832A - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器での熱交換を終えた中温水が貯湯タンク内に戻るときに、貯湯タンク内の温度境界層が破壊されることを確実に防止することのできる貯湯式給湯機を提供すること。
【解決手段】本発明の貯湯式給湯機は、上部と下部との間の高さに中温水戻り口２０ｆが設けられた貯湯タンク２０と、貯湯タンク２０から取り出された湯が熱交換器８０での熱交換により温度低下して生成された中温水を中温水戻り口２０ｆに送って貯湯タンク２０内に流入させる中温水戻り流路６０ｂと、中温水の温度を検出する中温水温度検出手段１７７と、中温水戻り口２０ｆの高さでの貯湯タンク２０内の温度を検出する中温水戻し位置タンク温度検出手段１７６ａと、中温水を中温水戻り口２０ｆに流入させるときに、中温水戻り口２０ｆに流入する中温水の温度を、中温水戻し位置タンク温度検出手段１７６ａにより検出された温度に近づける方向に調節する中温水温度調節手段とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、貯湯式給湯機に関する。

空気の熱を吸熱して湯を沸き上げるヒートポンプと、沸き上げられた湯（高温水）を貯える貯湯タンクとを備えた貯湯式給湯機が広く用いられている。貯湯タンク内は、常に満水状態に保たれる。貯湯タンクの下部には、水源からの水（低温水）を供給する給水管が接続されている。貯湯タンクの上部から湯を取り出して浴槽や蛇口などの給湯先に給湯するときには、貯湯タンクから取り出された湯と同量の水が給水管から貯湯タンクの下部に流入する。また、貯湯タンクの沸き上げ運転時には、貯湯タンクの下部から取り出された水がヒートポンプへ送られて沸き上げられ、湯となって貯湯タンクの上部に戻される。

貯湯タンク内の上部の湯と、下部の水とは、比重差があるため、温度境界層を介して、混じり合うことなく維持される。異なる温度の湯水が温度境界層を介して混じり合うことなく維持されるような比重差が生ずるためには、２０℃（２０Ｋ）程度以上の温度差が必要である。

このような貯湯式給湯機において、浴槽内の湯水（浴槽水）を追焚きするための追焚き用熱交換器を備えたものがある。追焚き運転時には、貯湯タンクから取り出した湯と、浴槽水とをそれぞれ追焚き用熱交換器に循環させ、湯から浴槽水へ伝熱させることにより、浴槽水を加熱する。

追焚き運転時に貯湯タンク内から取り出されて追焚き用熱交換器に送られた湯は、浴槽水に熱を与えることによって温度が低下し、中間的な温度の中温水となって、貯湯タンクに戻る。この中温水を貯湯タンクの下部に戻す構成とした場合には、追焚き運転を行うと貯湯タンクの下部水温が上昇する。ヒートポンプは、沸き上げ時の入水温度が高いほど、効率が低下するという特性がある。このため、中温水を貯湯タンクの下部に戻すことは、沸き上げ運転時のヒートポンプの効率低下につながり、エネルギー効率の低下を招く。

そこで、貯湯タンクの上部と下部との間の高さに中温水戻り口を設け、この中温水戻り口から中温水を貯湯タンク内に戻すことにより、上部の湯と下部の水との間に中温水を戻す技術が知られている。しかしながら、この場合、次のような問題がある。追焚き用熱交換器から戻る中温水（以下、「戻り中温水」と称する。）の温度は、浴槽水の温度などによって変化する。このため、戻り中温水の温度と、貯湯タンク内にある中温水の温度とは、一致しない場合が多く、多少の温度差がある。この温度差は、前述した混じり合わない温度境界層が形成される温度差である２０℃には満たない、中途半端な温度差である。それゆえ、戻り中温水と、貯湯タンク内にある中温水との間には、温度境界層が形成されない中途半端な比重差がある。このため、中温水戻り口から流入した戻り中温水が貯湯タンク内の中温水と混合する場合、両者の比重差により、貯湯タンク内で戻り中温水が上下方向に無秩序に広がって混じり合うこととなり、上下方向に広がる乱れた水流が生じる。この上下方向に広がる乱れた水流により、上部の湯と中間部の中温水との間の温度境界層、あるいは中間部の中温水と下部の水との間の温度境界層が破壊され、温度境界層の上下の湯水が混じり合うおそれがある。

この問題に対し、従来、高さ方向の位置を異ならせた複数の中温水戻り口を設けるとともに、貯湯タンク内の高さ方向の温度分布を検出し、戻り中温水の温度に最も近い中温水戻り口を選択して戻すようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、高さ方向の位置を異ならせた複数の中温水戻り口のうち、戻り中温水の温度に近い二つの中温水戻り口を選択し、戻り中温水を両者に分配して流入させる技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−２８６３０７号公報 特開２００７−２７１１６３号公報

高さ方向の位置を異ならせた複数の中温水戻り口を設ける場合、その数を多くするほど、流路を切り換えるためのバルブや配管が多数必要となり、構造が複雑化し、コストアップとなる。このため、現実的には、複数の中温水戻り口を設けるにしても、多くて数個程度である。したがって、複数の中温水戻り口を設けた場合であっても、戻り中温水の温度が、複数の中温水戻り口の何れかの位置の温度に等しくなる確率は低く、両者の間に温度差および比重差が生ずることは避けられない。それゆえ、貯湯タンク内に流入した戻り中温水が上下方向に無秩序に広がって混じり合うことによる、上下方向に広がる乱れた水流が発生することを確実に抑制することは困難である。したがって、上部の湯と中間部の中温水との間の温度境界層、あるいは中間部の中温水と下部の水との間の温度境界層が破壊され、温度境界層の上下の湯水が混じり合うおそれを払拭することはできない。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、熱交換器での熱交換を終えた中温水が貯湯タンク内に戻るときに、貯湯タンク内の温度境界層が破壊されることを確実に防止することのできる貯湯式給湯機を提供することを目的とする。

本発明に係る貯湯式給湯機は、水源から供給される水を導入する水導入口が下部に設けられ、湯を取り出す温水導出口が上部に設けられ、高さ方向に関して水導入口と温水導出口との間の位置に中温水戻り口が設けられた貯湯タンクと、貯湯タンクから取り出された湯を用いて加熱対象を加熱する熱交換器と、貯湯タンクから熱交換器に供給された湯が熱交換器での熱交換により温度低下して生成された中温水を中温水戻り口に送って貯湯タンク内に流入させる中温水戻り流路と、中温水戻り流路を流れる中温水の温度を検出する中温水温度検出手段と、中温水戻り口と同じ高さでの貯湯タンク内の温度を検出する中温水戻し位置タンク温度検出手段と、中温水を中温水戻り口に流入させるときに、中温水温度検出手段により検出された温度と、中温水戻し位置タンク温度検出手段により検出された温度とに基づいて、中温水戻り口に流入する中温水の温度を、中温水戻し位置タンク温度検出手段により検出された温度に近づける方向に調節する中温水温度調節手段と、を備えたものである。

本発明によれば、熱交換器での熱交換を終えた中温水が貯湯タンク内に戻るときに、貯湯タンク内の温度境界層が破壊されることを確実に防止することができる。

本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機を示す構成図である。 図１に示す貯湯式給湯機の一部分を抜き出して示す図である。

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。なお、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の貯湯式給湯機を示す構成図である。図１に示す本実施形態の貯湯式給湯機１３０は、市水等の低温水を湯に沸き上げるヒートポンプユニット１０と、沸き上げられた湯（高温水）を貯える貯湯タンク２０を有するタンクユニット１１０と、制御装置１２０とを備えている。この貯湯式給湯機１３０は、所望箇所に給湯する機能に加えて、浴槽１５０内の浴槽水１５０ａを追焚き（加温、保温の何れも含む。以下同じ。）する機能を有している。以下、貯湯式給湯機１３０の各構成要素について説明する。

ヒートポンプユニット１０は、ユニットケース２内に、冷媒を圧縮する圧縮機１と、沸上げ用熱交換器３と、膨張弁５と、蒸発器７と、これらを環状に接続する冷媒循環配管９とによって構成された冷凍サイクルシステムを有し、熱源機として機能する。上記の冷凍サイクルシステムでは、二酸化炭素等の冷媒が圧縮機１で圧縮されて高温、高圧となった後に沸上げ用熱交換器３で放熱し、膨張弁５で減圧され、蒸発器７で吸熱してガス状態となって圧縮機１に吸入される。冷媒として二酸化炭素を用いる場合、高圧側では該二酸化炭素の臨界圧を超える条件下で運転することが好ましい。

一方、タンクユニット１１０は、貯湯タンク２０、給水管路３０、貯湯用循環管路４０、給湯管路５０、一次側循環管路６０、二次側循環管路７０、および追焚き用熱交換器８０を有している。

貯湯タンク２０は、給水管路３０から供給される低温水を貯留すると共にヒートポンプユニット１０で沸き上げられた湯を貯留する積層式の貯湯タンクである。この貯湯タンク２０の下部には、給水管路３０が接続される水導入口２０ａと、貯湯用循環管路４０の往き管４０ａが接続される水導出口２０ｂと、貯湯用循環管路４０のバイパス管４０ｃが接続されるバイパス戻り口２０ｅとが設けられている。また、貯湯タンク２０の上部には、貯湯用循環管路４０の戻り管４０ｂが接続される温水導入口２０ｃと、給湯管路５０が接続される温水導出口２０ｄとが設けられている。更に、貯湯タンク２０の上部と下部との間の高さの位置には、一次側循環管路６０の中温水戻り管６０ｂが接続される中温水戻り口２０ｆが設けられている。この貯湯タンク２０は、常に満水状態に保たれる。

給水管路３０は、市水等の低温水を貯湯タンク２０、給湯管路５０、および所定の給湯先に供給する管路であり、第１〜第３給水管部３０ａ〜３０ｃおよび減圧弁（図示せず）を有している。第１給水管部３０ａは水道等の水源（図示せず）と貯湯タンク２０の水導入口２０ａとを繋ぎ、第２給水管部３０ｂは第１給水管部３０ａから分岐して該第１給水管部３０ａと後述の第１混合弁４５ａ，第２混合弁４５ｂとを繋ぎ、第３給水管部３０ｃは第１給水管部３０ａから分岐して該第１給水管部３０ａと所定の給湯先とを繋ぐ。図示の例では、給湯先の例として１つの給湯栓１６０が示されている。減圧弁は、第１給水管部３０ａでの第３給水管部３０ｃの分岐箇所よりも下流側に設けられて、水源水圧を所定値以下となるように減じる。

貯湯用循環管路４０は、貯湯タンク２０の水導出口２０ｂからヒートポンプユニット１０内の沸上げ用熱交換器３を経由して貯湯タンク２０の温水導入口２０ｃに達する管路であり、貯湯用送水ポンプ３５が設けられた往き管４０ａと、戻り管４０ｂと、バイパス管４０ｃとを有している。往き管４０ａは、水導出口２０ｂと沸上げ用熱交換器３とを繋ぎ、戻り管４０ｂは、沸上げ用熱交換器３と三方弁３３と温水導入口２０ｃとを繋ぐ。バイパス管４０ｃは、三方弁３３により戻り管４０ｂから分岐して、戻り管４０ｂとバイパス戻り口２０ｅとを接続する。凍結防止運転時には、貯湯タンク２０から往き管４０ａに流入した水が沸上げ用熱交換器３とバイパス管４０ｃを経由し再び貯湯タンク２０の下部に流入する。

給湯管路５０は、貯湯タンク２０から取り出した湯（高温水）と給水管路３０からの低温水とを第１混合弁４５ａまたは第２混合弁４５ｂで混合し所定温度の湯水とし、その湯水を浴槽１５０あるいは所定の給湯先（図示の例では給湯栓１６０）に供給する管路であり、この第１混合弁４５ａおよび第２混合弁４５ｂの他に第１〜第３給湯管部５０ａ〜５０ｃを有している。第１給湯管部５０ａは貯湯タンク２０の温水導出口２０ｄと第１混合弁４５ａ，第２混合弁４５ｂとを繋ぎ、第２給湯管部５０ｂは第１混合弁４５ａと二次側循環管路７０の戻り管７０ｂとを繋ぎ、第３給湯管部５０ｃは第２混合弁４５ｂと給湯栓１６０とを繋ぐ。図１においては、給湯栓１６０からの湯水の流出方向を破線の矢印で示している。

一次側循環管路６０は、往き管６０ａと、中温水戻り管６０ｂとを有している。往き管６０ａは、貯湯タンク２０の温水導出口２０ｄと追焚き用熱交換器８０上部の温水導入口８０ａとを繋いでいる。中温水戻り管６０ｂは、追焚き用熱交換器８０下部の温水導出口８０ｂと、貯湯タンク２０の中温水戻り口２０ｆとを繋いでいる。中温水戻り管６０ｂの途中には、一次側送水ポンプ５５と、高中混合弁６０ｃ（湯混合手段）と、中低混合弁６０ｄ（水混合手段）とが設けられている。中低混合弁６０ｄと中温水戻り口２０ｆとの間の中温水戻り管６０ｂには、中温水温度センサ１７７（中温水温度検出手段）が設けられている。図示の例では、第１給湯管部５０ａでの貯湯タンク２０側の所定の区間が、往き管６０ａでの貯湯タンク２０側の区間を兼ねている。

高中混合弁６０ｃには、第１給湯管部５０ａから分岐して延びた混合用高温管１７１が接続されている。混合用高温管１７１は、貯湯タンク２０上部の温水導出口２０ｄから取り出されて第１給湯管部５０ａを流れる高温水を分岐させて高中混合弁６０ｃに供給可能になっている。高中混合弁６０ｃは、混合用高温管１７１から供給される高温水を中温水戻り管６０ｂ内の中温水に混合可能であるとともに、両者の混合比を制御可能な構成となっている。

中低混合弁６０ｄには、貯湯用送水ポンプ３５の下流側の往き管４０ａから分岐して延びた混合用低温管１７２が接続されている。混合用低温管１７２は、貯湯タンク２０下部の水導出口２０ｂから取り出されて往き管４０ａに流入した低温水を中低混合弁６０ｄに供給可能になっている。中低混合弁６０ｄは、混合用低温管１７２から供給される低温水を中温水戻り管６０ｂ内の中温水に混合可能であるとともに、両者の混合比を制御可能な構成となっている。

貯湯タンク２０には、複数のタンク温度センサ１７６が高さ方向の位置を異ならせて設けられている。これら複数のタンク温度センサ１７６により、貯湯タンク２０内の高さ方向の温度分布を検出することができる。複数のタンク温度センサ１７６のうちの一つである中温水戻し位置タンク温度センサ１７６ａ（中温水戻し位置タンク温度検出手段）は、中温水戻り口２０ｆと同じ高さに設けられている。

二次側循環管路７０は、浴槽１５０から追焚き用熱交換器８０を経由して再び浴槽１５０に戻る管路であり、二次側送水ポンプ６５が設けられた往き管７０ａと、戻り管７０ｂとを有している。往き管７０ａは浴槽１５０と追焚き用熱交換器８０下部の浴槽水導入口８０ｃとを繋ぎ、戻り管７０ｂは追焚き用熱交換器８０上部の浴槽水導出口８０ｄと浴槽１５０とを繋ぐ。

追焚き用熱交換器８０は、一次側循環管路６０を流れる湯と二次側循環管路７０を流れる浴槽水１５０ａとの間で熱交換を行って浴槽水１５０ａを加熱するものである。この追焚き用熱交換器８０としては、例えば、複数の伝熱プレートが高さ方向に積層されたプレート式の水−水熱交換器が好ましく用いられる。一次側循環管路６０および二次側循環管路７０の各々を接続することができるように、追焚き用熱交換器８０の上部には上述した温水導入口８０ａと浴槽水導出口８０ｄが、また下部には上述した温水導出口８０ｂと浴槽水導入口８０ｃが設けられている。

タンクユニット１１０を構成する上述の構成部材のうち、給水管路３０、貯湯用循環管路４０、給湯管路５０、および二次側循環管路７０の各々は、その一部がユニットケース１１２の外部にまで延在しており、残りの構成部材は、ユニットケース１１２に納められている。

制御装置１２０は、上記のユニットケース１１２内に配置された制御装置本体１２０ａと、台所や浴室等に配置されて制御装置本体１２０ａに有線接続または無線接続されたリモートコントローラ１２０ｂとを有している。制御装置本体１２０ａは、ヒートポンプユニット１０、三方弁３３、貯湯用送水ポンプ３５、第１混合弁４５ａ、第２混合弁４５ｂ、一次側送水ポンプ５５、二次側送水ポンプ６５、高中混合弁６０ｃ、中低混合弁６０ｄに対しそれぞれ電気的に接続されており、当該制御装置本体１２０ａの入力装置として機能するリモートコントローラ１２０ｂからユーザが入力した情報および指令と、図示しないものを含む各種の温度センサ、流量センサ等のセンサ類が検出する情報とに基づいて、これらの動作を制御する。

したがって、本貯湯式給湯機１３０は、リモートコントローラ１２０ｂからユーザが入力した上述の情報や指令等に基づいて動作する。例えば、リモートコントローラ１２０ｂからユーザが入力した沸上げ開始時刻になると、制御装置１２０による制御の下にヒートポンプユニット１０および貯湯用送水ポンプ３５が起動されて沸上げ運転が開始され、貯湯タンク２０に設けられたタンク温度センサ１７６の検出結果から所定温度の湯が貯湯タンク２０に所定量貯留されたと判断されるまで継続される。この間、貯湯タンク２０下部の水導出口２０ｂから貯湯用循環管路４０に低温水が流入し、ヒートポンプユニット１０で湯に沸き上げられて貯湯タンク２０上部の温水導入口２０ｃから該貯湯タンク２０に戻される。

また、リモートコントローラ１２０ｂからユーザが湯張り運転の開始指令を入力すると、制御装置１２０による制御の下に第２給湯管部５０ｂに設けられた湯張り電磁弁（図示せず）が開き、第２給湯管部５０ｂに設けられた温度センサ（図示せず）の検出湯温が、あらかじめリモートコントローラ１２０ｂからユーザが設定した湯張り湯温となるように第１混合弁４５ａを制御する。これにより、第２給湯管部５０ｂから二次側循環管路７０を経由して浴槽１５０への給湯が開始される。この湯張り運転は、例えば第２給湯管部５０ｂに配置された流量センサ（図示せず）の検出結果から浴槽１５０内の浴槽水１５０ａが所定量に達したと判断されると、湯張り電磁弁を閉じ終了する。

また、リモートコントローラ１２０ｂからユーザが追焚き運転の開始指令を入力すると、制御装置１２０による制御の下に一次側送水ポンプ５５および二次側送水ポンプ６５が起動されて追焚き運転が開始される。この追焚き運転は、例えば往き管７０ａに配置された温度センサ（図示せず）の検出結果から浴槽１５０内の浴槽水１５０ａが所定温度にまで加熱されたと判断されるまで継続される。

本実施形態の貯湯式給湯機１３０は、追焚き運転中に追焚き用熱交換器８０から貯湯タンク２０に戻る中温水の温度を調節する動作に特徴を有している。この特徴的な追焚き運転中の動作について、図２を参照して詳述する。図２は、図１に示す貯湯式給湯機１３０の一部分を抜き出して示す図である。

浴槽１５０への湯張り運転後、制御装置１２０は一定時間毎に二次側送水ポンプ６５を駆動させ、浴槽１５０内の浴槽水１５０ａの温度をふろ温度センサ（図示せず）により検出する。そしてふろ温度センサの検出する温度がふろ設定温度より所定値以上低下している場合には、制御装置１２０は一次側送水ポンプ５５および二次側送水ポンプ６５を駆動開始し、貯湯タンク２０上部の温水導出口２０ｄから取り出した高温水を追焚き用熱交換器８０に流入させ、二次側の浴槽水と熱交換させ、浴槽水を加熱する。追焚き用熱交換器８０に流入した高温水は浴槽水との熱交換により温度低下して中温水となり、この中温水は、中温水戻り管６０ｂを通って中温水戻り口２０ｆに送られ、貯湯タンク２０内の中間部に戻る。一方、二次側循環管路７０においては、追焚き用熱交換器８０にて加熱された浴槽水が浴槽１５０へ戻ることにより、浴槽１５０内の浴槽水１５０ａの温度が上昇する。そして、ふろ温度センサで検出する温度がふろ設定温度に達すると、制御装置１２０は一次側送水ポンプ５５および二次側送水ポンプ６５を駆動停止して追焚き運転を停止する。

このような追焚き運転が行われると、貯湯タンク２０内は、図２に示すように、上部に高温水（湯）、中間部に中温水、下部に低温水、がそれぞれ位置する状態となる。湯水の温度差が２０℃（２０Ｋ）程度以上あれば、比重差が発生することにより、温度境界層が形成される。このため、比重の軽い高温水が上部に、中間の比重の中温水が中間部に、比重の重い低温水が下部に、それぞれ位置し、互いに混じり合うことはない。

上述したように、追焚き運転中は、貯湯タンク２０上部の温水導出口２０ｄから高温水が取り出され、中温水となって中温水戻り口２０ｆから貯湯タンク２０内に流入する。このため、追焚き運転中、貯湯タンク２０内では、高温水と中温水との間の温度境界層の位置が徐々に上に移動する。

追焚き用熱交換器８０から中温水戻り管６０ｂに流れる中温水の温度は、追焚き用熱交換器８０に流入する浴槽水の温度などによって変化する。追焚き運転中、制御装置１２０は、中温水戻り口２０ｆと同じ高さにある貯湯タンク２０内の中温水の温度と、中温水戻り口２０ｆに流入する中温水の温度との温度差が、所定の許容温度差（以下、「ΔＴ」とする）以内となるように、高中混合弁６０ｃおよび中低混合弁６０ｄを制御する。この許容温度差ΔＴは、予め設定されており、例えば２℃（２Ｋ）とされる。

具体的には、制御装置１２０は、追焚き運転中、以下のような制御を行う。制御装置１２０は、中温水戻り口２０ｆと同じ高さにある貯湯タンク２０内の中温水の温度（以下、「Ｔ１」とする）を中温水戻し位置タンク温度センサ１７６ａで検出し、中温水戻り口２０ｆに流入する中温水の温度（以下、「Ｔ２」とする）を中温水温度センサ１７７で検出し、両者の温度を比較する。その結果、中温水戻し位置タンク温度センサ１７６ａで検出された温度Ｔ１と、中温水温度センサ１７７で検出された温度Ｔ２との関係が、Ｔ１≧Ｔ２である場合には、中低混合弁６０ｄによる低温水の混合比をゼロとし、中温水戻り管６０ｂへの低温水の流入を禁止する。この場合において、更に、Ｔ１−Ｔ２＞ΔＴである場合には、高中混合弁６０ｃによる高温水の混合比が増加するように高中混合弁６０ｃの開度を補正する。これにより、中温水戻り管６０ｂ内の中温水への高温水の注入量が増加するので、中温水戻り口２０ｆに流入する中温水の温度Ｔ２を上昇させ、中温水戻り口２０ｆと同じ高さにある貯湯タンク２０内の中温水の温度Ｔ１に近づけることができる。

一方、制御装置１２０は、Ｔ１≦Ｔ２である場合には、高中混合弁６０ｃによる高温水の混合比をゼロとし、中温水戻り管６０ｂへの高温水の流入を禁止する。この場合において、更に、Ｔ２−Ｔ１＞ΔＴである場合には、中低混合弁６０ｄによる低温水の混合比が増加するように中低混合弁６０ｄの開度を補正する。これにより、中温水戻り管６０ｂ内の中温水への低温水の注入量が増加するので、中温水戻り口２０ｆに流入する中温水の温度Ｔ２を低下させ、中温水戻り口２０ｆと同じ高さにある貯湯タンク２０内の中温水の温度Ｔ１に近づけることができる。

なお、制御装置１２０は、｜Ｔ１−Ｔ２｜≦ΔＴである場合には、高中混合弁６０ｃおよび中低混合弁６０ｄの状態を現在の状態に維持する。

以上のような制御によれば、追焚き運転中、中温水戻り口２０ｆと同じ高さにある貯湯タンク２０内の中温水の温度Ｔ１と、中温水戻り口２０ｆに流入する中温水の温度Ｔ２との温度差が許容温度差ΔＴ以内となるようにＴ２を調節することができる。許容温度差ΔＴ以内であれば、比重差はほとんどない。このため、中温水戻り口２０ｆから貯湯タンク２０内に流入した中温水が上下方向に無秩序に広がることを防止することができる。このため、貯湯タンク２０内で上下方向に広がる乱れた水流が発生することを確実に抑制することができる。したがって、上部の高温水と中間部の中温水との間の温度境界層が破壊されて高温水と中温水とが混じり合ったり、あるいは中間部の中温水と下部の低温水との間の温度境界層が破壊されて中温水と低温水とが混じり合ったりすることを確実に防止することができる。

また、本実施形態では、中温水戻り口２０ｆに流入する中温水の温度を調節する際、貯湯タンク２０内から取り出した高温水または低温水を中温水に注入混合することによって中温水の温度を調節する構成であるので、追加する部品点数が少なく、構造が簡単で、コストを抑制することができる。

以上説明したように、本貯湯式給湯機１３０によれば、追焚き用熱交換器８０での熱交換を終えた中温水が貯湯タンク２０内に戻るときに、貯湯タンク２０内の温度境界層が破壊されることを確実に防止することができる。このため、貯湯タンク２０内の高温水が中温水と混じり合って温度低下するおそれがないので、貯湯タンク２０内の高温水をより効率的に利用することができる。また、貯湯タンク２０下部の低温水が中温水と混じり合うおそれもないので、貯湯タンク２０の下部水温の上昇を確実に防止することができる。このため、沸き上げ運転時のヒートポンプユニット１０への入水温度を低くすることができ、ヒートポンプユニット１０のエネルギー消費効率（ＣＯＰ）を高くすることができる。

なお、中低混合弁６０ｄから中温水戻り管６０ｂに低温水を流入させるときには、貯湯用循環管路４０の戻り管４０ｂから三方弁３３への流入を遮断するように三方弁３３を切り替えて、貯湯用送水ポンプ３５を作動させる。これにより、貯湯タンク２０下部の水導出口２０ｂから取り出した低温水を混合用低温管１７２に送ることができる。このように、本実施形態では、沸き上げ運転のための貯湯用送水ポンプ３５を利用して貯湯タンク２０内の低温水を中温水戻り管６０ｂに送ることができ、別個のポンプを設ける必要がないため、コスト低減が図れる。

以上、本発明の貯湯式給湯機の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば次のような種々の変更を加えてもよい。

・本発明では、高さを異ならせた複数の中温水戻り口を貯湯タンクに設け、中温水を貯湯タンクを戻す際に、複数の中温水戻り口のうちの一つを選択し、その選択した中温水戻り口と同じ高さでの貯湯タンク内の温度に合わせて、中温水戻り口に流入する中温水の温度を調節するようにしてもよい。
・本発明では、貯湯タンク内の中温水を取り出して給湯などに利用可能な構成となっていてもよい。
・本発明では、中温水戻り口に流入する中温水の温度を調節する方法はいかなる方法でもよく、例えばヒーター、クーラー、ペルチェ素子などを用いて温度調節するようにしてもよい。
・本発明は、追焚き用熱交換器に限らず、浴槽水以外を加熱対象とする熱交換器から貯湯タンクに戻る中温水を貯湯タンクの中温水戻り口に流入させる場合に適用してもよい。

１ 圧縮機
２ ユニットケース
３ 沸上げ用熱交換器
５ 膨張弁
７ 蒸発器
９ 冷媒循環配管
１０ ヒートポンプユニット
２０ 貯湯タンク
２０ａ 水導入口
２０ｂ 水導出口
２０ｃ 温水導入口
２０ｄ 温水導出口
２０ｅ バイパス戻り口
２０ｆ 中温水戻り口
３０ 給水管路
３３ 三方弁
３５ 貯湯用送水ポンプ
４０ 貯湯用循環管路
４０ａ 往き管
４０ｂ 戻り管
４０ｃ バイパス管
４５ａ 第１混合弁
４５ｂ 第２混合弁
５０ 給湯管路
５５ 一次側送水ポンプ
６０ 一次側循環管路
６０ａ 往き管
６０ｂ 中温水戻り管
６０ｃ 高中混合弁
６０ｄ 中低混合弁
６５ 二次側送水ポンプ
７０ 二次側循環管路
８０ 追焚き用熱交換器
８０ａ 温水導入口
８０ｂ 温水導出口
８０ｃ 浴槽水導入口
８０ｄ 浴槽水導出口
１１０ タンクユニット
１２０ 制御装置
１２０ａ 制御装置本体
１２０ｂ リモートコントローラ
１３０ 貯湯式給湯機
１５０ 浴槽
１５０ａ 浴槽水
１６０ 給湯栓
１７１ 混合用高温管
１７２ 混合用低温管
１７６ タンク温度センサ
１７６ａ 中温水戻し位置タンク温度センサ
１７７ 中温水温度センサ

Claims (3)

1. 水源から供給される水を導入する水導入口が下部に設けられ、湯を取り出す温水導出口が上部に設けられ、高さ方向に関して前記水導入口と前記温水導出口との間の位置に中温水戻り口が設けられた貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクから取り出された湯を用いて加熱対象を加熱する熱交換器と、
   前記貯湯タンクから前記熱交換器に供給された湯が前記熱交換器での熱交換により温度低下して生成された中温水を前記中温水戻り口に送って前記貯湯タンク内に流入させる中温水戻り流路と、
   前記中温水戻り流路を流れる中温水の温度を検出する中温水温度検出手段と、
   前記中温水戻り口と同じ高さでの前記貯湯タンク内の温度を検出する中温水戻し位置タンク温度検出手段と、
   中温水を前記中温水戻り口に流入させるときに、前記中温水温度検出手段により検出された温度と、前記中温水戻し位置タンク温度検出手段により検出された温度とに基づいて、前記中温水戻り口に流入する中温水の温度を、前記中温水戻し位置タンク温度検出手段により検出された温度に近づける方向に調節する中温水温度調節手段と、
   を備える貯湯式給湯機。
2. 前記中温水温度調節手段は、前記貯湯タンクから取り出された湯を前記中温水戻り流路内の中温水に混合することにより前記中温水戻り口に流入する中温水の温度を上げることのできる湯混合手段と、前記貯湯タンクの下部から取り出された水を前記中温水戻り流路内の中温水に混合することにより前記中温水戻り口に流入する中温水の温度を下げることのできる水混合手段とを含む請求項１記載の貯湯式給湯機。
3. 水を加熱して湯を生成する加熱手段と、
   前記貯湯タンクの下部から取り出された水を貯湯用送水ポンプにより前記加熱手段へ送り、前記加熱手段で生成された湯を前記貯湯タンクの上部に戻す貯湯用循環管路と、
   を備え、
   前記貯湯タンクの下部から取り出された水を前記貯湯用送水ポンプの作動により前記水混合手段に送るように構成されている請求項２記載の貯湯式給湯機。

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