JP2015117856A - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】施工性を低下させることなく、貯湯タンクの水を加熱する運転と、外部の熱負荷に供給する熱負荷流体を加熱する運転とを簡単な回路構成で実施できるとともに、スケールの発生を抑制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１は、液状熱媒体を加熱する熱源機３と、上側が高温で下側が低温になる温度成層を形成して水を貯える貯湯タンク４と、液状熱媒体が通る第一伝熱流路５ａと、水が通る第二伝熱流路５ｂと、熱負荷流体が通る第三伝熱流路５ｃとを有する複合熱交換器５と、熱源機３と第一伝熱流路５ａとの間で液状熱媒体を循環させる熱媒体循環ポンプ６と、貯湯タンク４と第二伝熱流路５ｂとの間で水を循環させるタンク循環ポンプ７と、熱負荷流体を第三伝熱流路５ｃに循環させる熱負荷流体ポンプ（風呂循環ポンプ８）と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、貯湯式給湯機に関する。

下記特許文献１には、冷凍サイクルとタンク回路を一つの筐体に備えた一体型ヒートポンプ給湯機の水−冷媒熱交換器に、タンク回路の水の流路と、浴槽追い焚き回路の水の流路とを設けた構成が開示されている。

特開２００６−３４９２３５号公報

実際に使用されている貯湯式給湯機の主流は、冷凍サイクル装置を搭載したヒートポンプユニットと、貯湯タンクを搭載した貯湯ユニットとが別体となった分離型のものである。特許文献１の給湯機の回路構成は、分離型の貯湯式給湯機に適用することが困難である。特許文献１における水−冷媒熱交換器を貯湯ユニットに搭載すると仮定すると、給湯機を設置する施工時にヒートポンプユニットと貯湯ユニットとの間を冷媒管で接続する工程が必要になり、工数が増える。また、ヒートポンプ給湯機の冷媒回路は、空調機の冷媒回路に比べて高圧であることから、施工時に冷媒管を接続するには高度な技術が要求される。このため、施工の現場でヒートポンプユニットと貯湯ユニットとの間を冷媒管で接続する作業を行うことは、難易度が高い。一方、特許文献１における水−冷媒熱交換器をヒートポンプユニットに搭載すると仮定すると、浴槽水配管をヒートポンプユニットに接続することが必要になる。このため、浴槽水配管をヒートポンプユニットと貯湯ユニットとの双方に接続することになり、配管長が長くなり、施工の工数も増える。

また、ヒートポンプ給湯機では、硬度の高い水質の場合、水に含まれるカルシウム成分が析出して固形化することでスケールが発生する。経年により、水−冷媒熱交換器内の水流路にスケールが堆積して、水流路が狭小化すると、流路抵抗が大きくなり、水流量が低下して、ヒートポンプ給湯機の運転に悪影響を及ぼす。水−冷媒熱交換器の水流路が閉塞した場合、水−冷媒熱交換器のみを交換することは困難であるため、ヒートポンプユニット全体を交換せねばならず、費用が高くなる。このようなスケールの問題に対して、有効な対策が確立していない状況にある。

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、施工性を低下させることなく、貯湯タンクの水を加熱する運転と、外部の熱負荷に供給する熱負荷流体を加熱する運転とを簡単な回路構成で実施できるとともに、スケールの発生を抑制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、液状熱媒体を加熱する熱源機と、上側が高温で下側が低温になる温度成層を形成して水を貯える貯湯タンクと、液状熱媒体が通る第一伝熱流路と、水が通る第二伝熱流路と、熱負荷流体が通る第三伝熱流路とを有する複合熱交換器と、熱源機と第一伝熱流路との間で液状熱媒体を循環させる熱媒体循環ポンプと、貯湯タンクと第二伝熱流路との間で水を循環させるタンク循環ポンプと、熱負荷流体を第三伝熱流路に循環させる熱負荷流体ポンプと、を備えたものである。

本発明によれば、施工性を低下させることなく、貯湯タンクの水を加熱する運転と、外部の熱負荷に供給する熱負荷流体を加熱する運転とを簡単な回路構成で実施できるとともに、スケールの発生を抑制することが可能となる。

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。 本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機が備える複合熱交換器の内部の一部分を拡大して示す斜視図である。 本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機のタンク沸き上げ運転時の状態を示す図である。 本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機のバイパス運転時の状態を示す図である。 本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機の間接加熱運転時の状態を示す図である。 本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機の直接加熱運転時の状態を示す図である。 本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機のタンク沸き上げと直接加熱の同時運転時の状態を示す図である。

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に示すように、本実施の形態１の貯湯式給湯機１は、貯湯ユニット２と、熱源機３とを備える。貯湯ユニット２には、貯湯タンク４、複合熱交換器５、熱媒体循環ポンプ６、タンク循環ポンプ７、風呂循環ポンプ８、および制御部５０等が搭載されている。

本実施の形態１の熱源機３は、冷凍サイクルにより液状熱媒体を加熱するヒートポンプ式熱源機である。熱源機３は、冷媒を圧縮する圧縮機３ａと、圧縮機３ａで圧縮された高温高圧の冷媒と液状熱媒体とを熱交換する高温側熱交換器３ｂと、高温側熱交換器３ｂで放熱した高圧冷媒を膨張させる膨張装置３ｃと、膨張装置３ｃで膨張した低圧冷媒に低温熱源（例えば外気）の熱を吸熱させる低温側熱交換器３ｄと、これらを接続する冷媒管３ｅとを有する。本実施の形態１では、水を液状熱媒体として使用するが、本発明における液状熱媒体は、水に限定されず、例えばブライン、不凍液などを用いても良い。熱源機３の冷凍サイクルの冷媒は、特に限定されないが、例えばＣＯ_２冷媒が好ましく用いられる。

貯湯ユニット２と熱源機３との間は、液状熱媒体が通る熱媒体配管２０，２１と、電気配線（図示省略）とを介して接続されている。熱媒体配管２０の上流端は、貯湯ユニット２内の熱媒体循環ポンプ６の吐出口に接続されている。熱媒体配管２０の下流端は、熱源機３内の高温側熱交換器３ｂの液状熱媒体の入口に接続されている。熱媒体配管２１の上流端は、熱源機３内の高温側熱交換器３ｂの液状熱媒体の出口に接続されている。

貯湯タンク４は、高温の水（湯）を貯えることで蓄熱する。貯湯タンク４内には、上側が高温で下側が低温になる温度成層が形成される。貯湯タンク４の下部には、給水管９の下流端が接続されている。給水管９の上流端は、接続口１０を介して、外部の水道等の水源配管（図示省略）に接続される。給水管９の途中には、水源圧力を所定圧力に減圧する減圧弁１１が設けられている。水源から供給される水が給水管９を通って貯湯タンク４の下部に流入することで、貯湯タンク４内は常に満水状態に維持される。貯湯タンク４内には、減圧弁１１で調圧された水源圧力が作用する。

貯湯タンク４の上部には、給湯管１２の一端が接続されている。給湯管１２の他端は、二つに分岐し、風呂混合弁１３の高温側入口と、給湯混合弁１４の高温側入口とにそれぞれ接続されている。減圧弁１１の下流側の給水管９から分岐して延びた給水管１５の下流端は、二つに分岐し、風呂混合弁１３の低温側入口と、給湯混合弁１４の低温側入口とにそれぞれ接続されている。風呂混合弁１３の出口には、浴槽９０へ給湯するための風呂給湯管１６の上流端が接続されている。給湯混合弁１４の出口には、混合給湯管１７の上流端が接続されている。混合給湯管１７は、例えば流し台または洗面台の蛇口、浴室のシャワーなどに給湯するための配管である。風呂混合弁１３は、貯湯タンク４から給湯管１２を通って供給される高温水と、給水管１５から供給される低温水との混合比を調整することで、風呂給湯管１６への給湯温度を目標温度に調節する。給湯混合弁１４は、貯湯タンク４から給湯管１２を通って供給される高温水と、給水管１５から供給される低温水との混合比を調整することで、混合給湯管１７への給湯温度を目標温度に調節する。

複合熱交換器５は、液状熱媒体が通る第一伝熱流路５ａと、貯湯タンク４から循環する水が通る第二伝熱流路５ｂと、外部の熱負荷に供給される熱負荷流体が通る第三伝熱流路５ｃとを有する三流体熱交換器である。第一伝熱流路５ａの入口には、熱媒体配管２１の下流端が接続されている。第一伝熱流路５ａの出口と、熱媒体循環ポンプ６の吸入口との間は、熱媒体配管１８により接続されている。熱媒体配管１８の途中には、バッファタンク１９が設けられている。

本実施の形態１では、熱媒体循環ポンプ６、熱媒体配管２０、高温側熱交換器３ｂ、熱媒体配管２１、第一伝熱流路５ａ、熱媒体配管１８、およびバッファタンク１９により、熱源機３と複合熱交換器５との間で液状熱媒体が循環する熱媒体循環回路が形成される。バッファタンク１９を設けたことにより、熱媒体循環回路内の温度変化による液状熱媒体（水）の膨張および収縮の影響を吸収することができる。

バッファタンク１９には、減圧弁１１の下流側の給水管９から分岐して延びた水輸送管２２が接続されている。水輸送管２２の途中には、開閉弁２３が設けられている。貯湯式給湯機１の設置後、開閉弁２３を開くことで、水源から給水管９および水輸送管２２を通してバッファタンク１９に給水し、熱媒体循環回路内に液状熱媒体としての水を満たすことができる。その後、開閉弁２３は閉じられる。

貯湯タンク４の下部には、下部流路２４の一端が接続されている。下部流路２４の他端は、第一流路切替弁２５のｂポートに接続されている。第一流路切替弁２５のａポートは、タンク循環ポンプ７の吸入口に接続されている。タンク循環ポンプ７の吐出口は、第二流路切替弁２６のａポートに接続されている。第二流路切替弁２６のｂポートと、第二伝熱流路５ｂの一端とは、流路２７を介して接続されている。第二伝熱流路５ｂの他端と、第三流路切替弁２８のａポートとは、流路２９を介して接続されている。第三流路切替弁２８のｂポートは、上部流路３０を介して、貯湯タンク４の上部に接続されている。第三流路切替弁２８のｃポートは、バイパス流路３１を介して、貯湯タンク４の下部に接続されている。貯湯タンク４に対するバイパス流路３１の接続位置は、下部流路２４の接続位置に比べてやや高い位置である。流路２７の途中から分岐して延びた流路３２は、第一流路切替弁２５のｃポートに接続されている。下部流路２４の途中から分岐して延びた流路３３は、第二流路切替弁２６のｃポートに接続されている。第一流路切替弁２５、第二流路切替弁２６、および第三流路切替弁２８は、いずれも、ａポートとｂポートとを連通させてｃポートを遮断する状態と、ａポートとｃポートとを連通させてｂポートを遮断する状態とに、流路を切り替え可能になっている。

本実施の形態１では、上述した下部流路２４、第一流路切替弁２５、第二流路切替弁２６、第三流路切替弁２８、第二伝熱流路５ｂ、流路２７，２９，３２，３３、上部流路３０、およびバイパス流路３１により、貯湯タンク４と複合熱交換器５との間で水が循環するタンク循環回路が形成される。

本実施の形態１では、第三伝熱流路５ｃを通る熱負荷流体は浴槽９０から導出される浴槽水であり、浴槽９０が外部の熱負荷に相当し、風呂循環ポンプ８が熱負荷流体ポンプに相当する。ただし、本発明では、外部の熱負荷は、浴槽９０に限定されるものではなく、例えば暖房用の放熱器などでも良い。また、熱負荷流体は、水に限定されず、例えばブライン、不凍液などを用いても良い。

浴槽９０には、浴槽水配管３４の一端と、浴槽水配管３５の一端とが接続されている。浴槽水配管３４の他端は、第三伝熱流路５ｃの出口に接続されている。浴槽水配管３５の他端は、第三伝熱流路５ｃの入口に接続されている。風呂循環ポンプ８は、浴槽水配管３５の途中に接続されている。前述した風呂混合弁１３から延びる風呂給湯管１６の下流端は、浴槽水配管３４の途中に接続されている。風呂循環ポンプ８を運転すると、浴槽９０から導出された浴槽水は、浴槽水配管３５を通って貯湯ユニット２内の複合熱交換器５に送られ、第三伝熱流路５ｃを通過し、浴槽水配管３４を通って浴槽９０に戻るように循環する。本実施の形態１では、上述した浴槽水配管３４，３５、風呂循環ポンプ８、および第三伝熱流路５ｃにより、熱負荷流体である浴槽水を循環させる風呂循環回路（熱負荷流体循環回路）が形成される。

制御部５０（制御手段）は、例えばマイクロコンピュータ等により構成され、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等を含む記憶部と、記憶部に記憶されたプログラムに基いて演算処理を実行する演算処理装置（ＣＰＵ）と、演算処理装置に対して外部の信号を入出力する入出力ポートとを備える。制御部５０は、熱源機３、熱媒体循環ポンプ６、タンク循環ポンプ７、風呂循環ポンプ８、風呂混合弁１３、給湯混合弁１４、第一流路切替弁２５、第二流路切替弁２６、および第三流路切替弁２８と、図示を省略した温度センサ、流量センサ等のセンサ類と、ユーザーインターフェース装置としてのリモコン装置６０とにそれぞれ接続される。使用者は、リモコン装置６０を操作することで、風呂混合弁１３の目標温度、給湯混合弁１４の目標温度、浴槽９０を追い焚きするときの目標温度などを設定することができる。制御部５０は、リモコン装置６０から受信した情報およびセンサ類で検出された情報に基づいて貯湯式給湯機１の運転動作を制御する。

図２は、複合熱交換器５の内部の一部分を拡大して示す斜視図である。図２に示すように、複合熱交換器５は、外管と、この外管の内部を通る２つの内管とを有する。２つの内管は隣接している。外管と内管との間の流路が第一伝熱流路５ａを構成し、一方の内管の内部が第二伝熱流路５ｂを構成し、他方の内管の内部が第三伝熱流路５ｃを構成する。このような構成により、第一伝熱流路５ａと第二伝熱流路５ｂとが隣接するので、第一伝熱流路５ａを流れる高温の液状熱媒体により、貯湯タンク４から循環する第二伝熱流路５ｂの水を加熱することができる。また、第一伝熱流路５ａと第三伝熱流路５ｃとが隣接するので、第一伝熱流路５ａを流れる高温の液状熱媒体により、第三伝熱流路５ｃを流れる浴槽水を加熱することができる。さらに、本実施の形態１では、第二伝熱流路５ｂと第三伝熱流路５ｃとが隣接するので、貯湯タンク４から第二伝熱流路５ｂに循環する高温水により、第三伝熱流路５ｃを流れる浴槽水を加熱することもできる。

貯湯式給湯機１を設置する施工時には、貯湯ユニット２と熱源機３との間を熱媒体配管２０，２１で接続する作業を行う。液状熱媒体が通る熱媒体配管２０，２１を接続する作業は、水配管を接続する作業と同様であり、一般工具での施工が可能である。本実施の形態１では、貯湯ユニット２と熱源機３との間を冷凍サイクルの冷媒が通る冷媒管で接続する必要はないので、特殊工具の必要な施工難易度の高い冷媒管を接続する作業は発生しない。また、浴槽９０と熱源機３との間を配管で接続する必要もない。このように、本実施の形態１の貯湯式給湯機１の施工時の作業内容および工数は従来のものと同等であり、良好な施工性が得られる。

貯湯式給湯機１の設置が完了した後、貯湯式給湯機１の内部に通水する作業を行う。この通水時には、給水管９から貯湯タンク４に給水し、貯湯タンク４内を水で満たす。この給水時に、閉回路である熱媒体循環回路に液状熱媒体として用いる水を流入させるために、開閉弁２３を開き、水輸送管２２よりバッファタンク１９に水を流入させる。バッファタンク１９にて水面調整を行い、熱媒体循環回路内を水で満たした後、開閉弁２３を閉じる。熱媒体循環回路は閉回路であるため、内部の液状熱媒体（水）の温度状態によって、状態遷移が発生する。それにより、膨張収縮が引き起こされ、内圧変動が発生する。本実施の形態１では、バッファタンク１９内の空間を用いて、その内圧変動を吸収することができる。

図３は、本実施の形態１の貯湯式給湯機１のタンク沸き上げ運転時の状態を示す図である。タンク沸き上げ運転は、貯湯タンク４の水を複合熱交換器５に循環させて加熱し、貯湯タンク４の貯湯量（蓄熱量）を増加させる運転である。図３に示すように、タンク沸き上げ運転では、制御部５０は、熱源機３、熱媒体循環ポンプ６、およびタンク循環ポンプ７を作動させる。また、制御部５０は、第一流路切替弁２５、第二流路切替弁２６、および第三流路切替弁２８を、いずれも、ａポートとｂポートとを連通させてｃポートを遮断する状態とする。タンク沸き上げ運転では、液状熱媒体および貯湯タンク４の水が以下のように循環する。熱媒体循環回路では、熱媒体循環ポンプ６から、熱媒体配管２０、高温側熱交換器３ｂ、熱媒体配管２１、複合熱交換器５の第一伝熱流路５ａ、熱媒体配管１８、バッファタンク１９の順に流れて熱媒体循環ポンプ６に戻るように、熱媒体が循環する。タンク循環回路では、貯湯タンク４の下部から、下部流路２４、第一流路切替弁２５、タンク循環ポンプ７、第二流路切替弁２６、流路２７、複合熱交換器５の第二伝熱流路５ｂ、流路２９、第三流路切替弁２８、上部流路３０の順に流れて、貯湯タンク４の上部に戻るように、水が循環する。このようなタンク沸き上げ運転において、複合熱交換器５では、貯湯タンク４の下部から取り出された低温水が、熱源機３で加熱された高温の液状熱媒体で加熱されて高温水になる。この高温水が貯湯タンク４の上部に流入することで、貯湯タンク４内に上側から高温水が貯えられていく。第一伝熱流路５ａを流れる液状熱媒体と、第二伝熱流路５ｂを流れる水とは、対向流になる。このため、優れた熱交換効率が得られる。

高温側熱交換器３ｂおよび第一伝熱流路５ａには、閉回路である熱媒体循環回路内の液状熱媒体が繰り返し循環するだけであるので、液状熱媒体として水を用いた場合であっても、高温側熱交換器３ｂおよび第一伝熱流路５ａの内部にスケールが堆積することはない。このため、水質にかかわらず、高温側熱交換器３ｂ内の流路あるいは第一伝熱流路５ａがスケールで閉塞することはない。一方、新鮮な水が通る流路では、水が高温になるほどスケールが発生し易い。第一伝熱流路５ａに流入する液状熱媒体の温度は最高でも９０℃程度であるので、第二伝熱流路５ｂを流れる水の温度は最高でも７０℃程度に抑制される。したがって、第二伝熱流路５ｂの内部にスケールは発生しにくい。以上のことから、本実施の形態１によれば、高温側熱交換器３ｂおよび複合熱交換器５の内部にスケールが堆積することを確実に抑制することができる。

また、第二伝熱流路５ｂでの沸き上げ温度が抑えられることから、貯湯タンク４に貯留する高温水の温度が抑制されるので、貯湯タンク４からの放熱量が低減する。その結果、エネルギー効率を向上できる。

図４は、本実施の形態１の貯湯式給湯機１のバイパス運転時の状態を示す図である。バイパス運転は、上述したタンク沸き上げ運転に比べて、第三流路切替弁２８の状態が異なること以外は同様である。図４に示すように、バイパス運転では、第三流路切替弁２８は、ａポートとｃポートとを連通させてｂポートを遮断する状態とする。このため、バイパス運転では、複合熱交換器５の第二伝熱流路５ｂから流出した水は、流路２９、第三流路切替弁２８、バイパス流路３１の順に流れて、貯湯タンク４の下部に流入する。本実施の形態１では、第三流路切替弁２８が、上部流路３０とバイパス流路３１とを切り替える流路切替手段に相当する。

制御部５０は、タンク沸き上げ運転を開始するとき、上述したバイパス運転をまず行い、第二伝熱流路５ｂから流出した水の温度が目標沸き上げ温度に到達した後に、第三流路切替弁２８を切り替えてタンク沸き上げ運転に移行するように制御することが望ましい。複合熱交換器５で加熱を開始した直後は、第二伝熱流路５ｂから流出する水の温度が低い。この初期低温水が貯湯タンク４の上部の残湯に混合すると、残湯の温度が低下してしまう。そこで、タンク沸き上げ運転を開始するときにまずバイパス運転を行うことで、初期低温水が貯湯タンク４の上部の残湯に混合することを回避でき、残湯の温度低下を防止できる。

なお、貯湯式給湯機１が運転していない停止状態のときには、制御部５０は、第一流路切替弁２５、第二流路切替弁２６、および第三流路切替弁２８をバイパス運転のときと同じ切替位置に保持することが望ましい。

図５は、本実施の形態１の貯湯式給湯機１の間接加熱運転時の状態を示す図である。間接加熱運転は、複合熱交換器５にて、貯湯タンク４に貯えられた高温水を熱源として、熱負荷流体である浴槽水を加熱する運転である。図５に示すように、間接加熱運転では、制御部５０は、タンク循環ポンプ７および風呂循環ポンプ８を作動させる。また、制御部５０は、第一流路切替弁２５のａポートとｃポートとを連通させてｂポートを遮断する状態とし、第二流路切替弁２６のａポートとｃポートとを連通させてｂポートを遮断する状態とし、第三流路切替弁２８のａポートとｂポートとを連通させてｃポートを遮断する状態とする。間接加熱運転では、貯湯タンク４の水および浴槽水が以下のように循環する。タンク循環回路では、貯湯タンク４の上部から、上部流路３０、第三流路切替弁２８、流路２９、複合熱交換器５の第二伝熱流路５ｂ、流路３２、第一流路切替弁２５、タンク循環ポンプ７、第二流路切替弁２６、流路３３、下部流路２４の順に流れて、貯湯タンク４の下部に戻るように、水が循環する。風呂循環回路では、浴槽９０から導出された浴槽水が、浴槽水配管３５、風呂循環ポンプ８、複合熱交換器５の第三伝熱流路５ｃ、浴槽水配管３４の順に流れて、浴槽９０に戻るように循環する。このような間接加熱運転において、複合熱交換器５では、貯湯タンク４の上部から取り出された高温水により浴槽水が加熱される。この加熱された浴槽水が浴槽９０に戻ることで、浴槽９０の温度が上昇する。貯湯タンク４の上部から取り出された高温水は、浴槽水に熱を奪われることで、温度低下して中温水になり、貯湯タンク４の下部に流入する。間接加熱運転において、第二伝熱流路５ｂを流れる水と、第三伝熱流路５ｃを流れる浴槽水は、対向流になる。このため、優れた熱交換効率が得られる。

複合熱交換器５は、タンク沸き上げ運転に対応可能な大きな熱交換容量を有している。本実施の形態１の間接加熱運転では、この大きな熱交換容量を有する複合熱交換器５を用いて浴槽水を加熱するので、貯湯タンク４から取り出された高温水の熱を浴槽水に効率良く伝えることができる。このため、エネルギーロスの少ない効率の良い運転が可能となる。

本実施の形態１では、第一流路切替弁２５、第二流路切替弁２６、および流路３２，３３が、貯湯タンク４から第二伝熱流路５ｂに水を通す方向を逆方向に切り替える通水方向切替手段に相当する。この通水方向切替手段を設けたことにより、簡単な回路構成で間接加熱運転とタンク沸き上げ運転とを実施することができる。

図６は、本実施の形態１の貯湯式給湯機１の直接加熱運転時の状態を示す図である。直接加熱運転は、複合熱交換器５にて、熱源機３で加熱された液状熱媒体を熱源として、熱負荷流体である浴槽水を加熱する運転である。図６に示すように、直接加熱運転では、制御部５０は、熱源機３、熱媒体循環ポンプ６、および風呂循環ポンプ８を作動させる。直接加熱運転時の熱媒体循環回路の流れは、前述したタンク沸き上げ運転時と同様である。直接加熱運転時の風呂循環回路の流れは、前述した間接加熱運転時と同様である。このような直接加熱運転において、複合熱交換器５では、熱源機３から循環する高温の液状熱媒体により浴槽水が加熱される。この加熱された浴槽水が浴槽９０に戻ることで、浴槽９０の温度が上昇する。直接加熱運転において、第一伝熱流路５ａを流れる液状熱媒体と、第三伝熱流路５ｃを流れる浴槽水は、対向流になる。このため、優れた熱交換効率が得られる。

本実施の形態１では、熱負荷流体である浴槽水を加熱する場合に、上述した間接加熱運転と直接加熱運転とを選択することができる。このため、状況に応じてより適した運転を行うことができる。例えば、浴槽９０を急速に加温する必要がある場合には、加熱能力の高い間接加熱運転を選択することで、迅速に加温することができる。一方、貯湯タンク４の蓄熱量が少ない場合には、直接加熱運転を選択することで、貯湯タンク４の蓄熱量が減少することを回避できる。

図７は、本実施の形態１の貯湯式給湯機１のタンク沸き上げと直接加熱の同時運転時の状態を示す図である。タンク沸き上げと直接加熱の同時運転は、貯湯タンク４の貯湯量（蓄熱量）を増加させる動作と、熱源機３で加熱された液状熱媒体を熱源として熱負荷流体（浴槽水）を加熱する動作とを同時に行う運転である。図７に示すように、タンク沸き上げと直接加熱の同時運転では、制御部５０は、熱源機３、熱媒体循環ポンプ６、タンク循環ポンプ７、および風呂循環ポンプ８を作動させる。第一流路切替弁２５、第二流路切替弁２６、および第三流路切替弁２８は、いずれも、ａポートとｂポートとを連通させてｃポートを遮断する状態とする。タンク循環回路の流れは、前述したタンク沸き上げ運転のときと同様である。熱媒体循環回路の流れは、前述したタンク沸き上げ運転および直接加熱運転のときと同様である。風呂循環回路の流れは、前述した間接加熱運転および直接加熱運転のときと同様である。タンク沸き上げと直接加熱の同時運転において、複合熱交換器５では、熱源機３から循環する高温の液状熱媒体により、貯湯タンク４から循環する水と、浴槽９０から循環する浴槽水との双方が加熱される。本実施の形態１では、このようなタンク沸き上げと直接加熱の同時運転を行うことができるので、利便性が向上する。

以上説明したように、本実施の形態１の貯湯式給湯機１によれば、以下のような効果が得られる。
（１）設置時に冷媒管の接続作業を行う必要がなく、施工性が良い。
（２）スケールの発生を確実に抑制できる。
（３）貯湯タンク４の水を加熱するタンク沸き上げ運転、外部の熱負荷に供給する熱負荷流体を加熱する間接加熱運転および直接加熱運転などを、簡単な回路構成で実施できる。

タンク沸き上げ運転、直接加熱運転、あるいはタンク沸き上げと直接加熱の同時運転を終了する場合のように、熱源機３で液状熱媒体を加熱する運転を終了する場合、熱源機３の冷媒回路の動作を停止する前に熱媒体循環ポンプ６の動作を停止すると、高温側熱交換器３ｂで高温冷媒が放熱できなくなることから、冷媒回路の圧力が過上昇する可能性がある。このような事象を回避するため、熱源機３で液状熱媒体を加熱する運転を終了する場合には、制御部５０は、まず熱源機３の冷媒回路（圧縮機３ａ）の動作を停止し、その後、熱媒体循環ポンプ６の動作を停止することが望ましい。これにより、熱源機３の冷媒回路の圧力の過上昇を確実に防止できる。また、冷媒回路の持つ余剰熱を液状熱媒体により回収し、高温側熱交換器３ｂを速やかに冷却することができる。

タンク沸き上げ運転、直接加熱運転、あるいはタンク沸き上げと直接加熱の同時運転を開始する場合のように、熱源機３で液状熱媒体を加熱する運転を開始する場合、熱媒体循環ポンプ６を起動する前に熱源機３を起動すると、高温側熱交換器３ｂで高温冷媒が放熱できないことから、冷媒回路の圧力が過上昇する可能性がある。このような事象を回避するため、熱源機３で液状熱媒体を加熱する運転を開始する場合には、制御部５０は、まず熱媒体循環ポンプ６を起動し、その後、熱源機３（圧縮機３ａ）を起動することが望ましい。これにより、熱源機３の冷媒回路の圧力の過上昇を確実に防止できる。

１ 貯湯式給湯機、２ 貯湯ユニット、３ 熱源機、３ａ 圧縮機、３ｂ 高温側熱交換器、３ｃ 膨張装置、３ｄ 低温側熱交換器、３ｅ 冷媒管、４ 貯湯タンク、５ 複合熱交換器、５ａ 第一伝熱流路、５ｂ 第二伝熱流路、５ｃ 第三伝熱流路、６ 熱媒体循環ポンプ、７ タンク循環ポンプ、８ 風呂循環ポンプ、９ 給水管、１０ 接続口、１１ 減圧弁、１２ 給湯管、１３ 風呂混合弁、１４ 給湯混合弁、１５ 給水管、１６ 風呂給湯管、１７ 混合給湯管、１８ 熱媒体配管、１９ バッファタンク、２０，２１ 熱媒体配管、２２ 水輸送管、２３ 開閉弁、２４ 下部流路、２５ 第一流路切替弁、２６ 第二流路切替弁、２７，２９，３２，３３ 流路、２８ 第三流路切替弁、３０ 上部流路、３１ バイパス流路、３４，３５ 浴槽水配管、５０ 制御部、６０ リモコン装置、９０ 浴槽

Claims (9)

1. 液状熱媒体を加熱する熱源機と、
   上側が高温で下側が低温になる温度成層を形成して水を貯える貯湯タンクと、
   前記液状熱媒体が通る第一伝熱流路と、水が通る第二伝熱流路と、熱負荷流体が通る第三伝熱流路とを有する複合熱交換器と、
   前記熱源機と前記第一伝熱流路との間で前記液状熱媒体を循環させる熱媒体循環ポンプと、
   前記貯湯タンクと前記第二伝熱流路との間で水を循環させるタンク循環ポンプと、
   前記熱負荷流体を前記第三伝熱流路に循環させる熱負荷流体ポンプと、
   を備える貯湯式給湯機。
2. 前記複合熱交換器の内部で、前記第一伝熱流路と前記第二伝熱流路とが隣接し、前記第一伝熱流路と前記第三伝熱流路とが隣接する請求項１に記載の貯湯式給湯機。
3. 前記複合熱交換器の内部で、前記第一伝熱流路と前記第二伝熱流路と前記第三伝熱流路とが相互に隣接する請求項１に記載の貯湯式給湯機。
4. 前記熱源機で前記液状熱媒体を加熱する運転を終了する場合、前記熱源機を停止した後に前記熱媒体循環ポンプを停止する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
5. 前記熱源機で前記液状熱媒体を加熱する運転を開始する場合、前記熱媒体循環ポンプを起動した後に前記熱源機を起動する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
6. 前記第二伝熱流路から流出した水を前記貯湯タンクの上部に流入させる上部流路と、前記第二伝熱流路から流出した水を前記貯湯タンクの下部に流入させるバイパス流路と、前記上部流路と前記バイパス流路とを切り替える流路切替手段とを有する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
7. 前記貯湯タンクの水を前記タンク循環ポンプで前記第二伝熱流路に循環させて加熱するタンク沸き上げ運転を開始するとき、前記第二伝熱流路から流出した水を前記バイパス流路により前記貯湯タンクの下部に流入させる請求項６に記載の貯湯式給湯機。
8. 前記貯湯タンクから前記第二伝熱流路に水を通す方向を逆方向に切り替える通水方向切替手段を有する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。
9. 前記熱源機で加熱された前記液状熱媒体を前記熱媒体循環ポンプで前記第一伝熱流路に送り、前記第三伝熱流路を流れる前記熱負荷流体を当該液状熱媒体で加熱する直接加熱運転と、
   前記貯湯タンクの高温水を前記タンク循環ポンプで前記第二伝熱流路に送り、前記第三伝熱流路を流れる前記熱負荷流体を前記高温水で加熱する間接加熱運転と、
   を選択的に行う請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の貯湯式給湯機。

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