JP2015190724A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】風呂追焚運転時に沸上熱交換器の出湯温度を制御することにより、風呂追い焚き能力の低下を防止できる給湯装置を提供する。【解決手段】給湯装置は、貯湯タンク３と、沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)と、風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)と、沸上用循環ポンプＰ１と、ヒートポンプユニット２と、出湯温度センサＴ１２と、沸上用循環ポンプＰ１およびヒートポンプユニット２を制御する制御装置とを備える。制御装置は、沸上用循環ポンプＰ１およびヒートポンプユニット２を制御して、貯湯タンク３と追焚熱交換器２０と沸上熱交換器１０を介して沸上用循環ポンプＰ１により湯水を循環させて風呂の追い焚きをする風呂追焚運転を行うときに、出湯温度センサＴ１２により検出される沸上熱交換器１０の出湯温度を、貯湯タンク３内の湯水を沸き上げる沸上運転時における沸上熱交換器１０の出湯温度よりも低くする。【選択図】図１

Description

この発明は、給湯装置に関する。

従来、給湯装置としては、浴槽内の湯水を追い焚きする風呂追焚運転から貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸上運転に切り換えるときに、浴槽内の湯を追い焚きする風呂追い焚き回路からの戻り湯と貯湯タンク下部からの湯水とを混合弁により混合して、沸き上げ回路に流入させるものがある(例えば、特開２０１２−２５５５８７号公報(特許文献１)参照)。上記給湯装置では、風呂追焚運転から沸上運転への切り換え時に、風呂追い焚き回路からの戻り湯と貯湯タンク下部からの湯水との混合比率を段階的に変化させて、ヒートポンプユニットへの入水温度の急激な低下を抑制している。

特開２０１２−２５５５８７号公報(図６)

このような風呂追い焚き回路からの戻り湯と貯湯タンク下部からの湯水とを混合する混合弁を備えた構成の給湯装置において、本出願人は、風呂追焚運転時に、風呂追い焚き回路からの戻り湯と貯湯タンク下部からの湯水とを混合弁により混合することによりヒートポンプユニットへの入水温度を下げながら、沸上熱交換器により沸き上げた出湯水を貯湯タンク上部を介して風呂追い焚き回路に供給することによって、ヒートポンプユニットの沸き上げ効率を向上できる給湯装置を考えた。なお、この給湯装置は、この発明を理解しやすくするために説明するものであって、公知技術ではなく、従来技術ではない。

しかしながら、上記風呂追い焚き回路からの戻り湯と貯湯タンク下部からの湯水とを混合弁により混合しながら風呂追焚運転を行う給湯装置では、混合弁による混合をせずに風呂追焚運転を行う場合よりも追焚熱交換器に供給される流量が少なくなるため、風呂水との熱交換の効率が悪くなって風呂追い焚き能力が低下するという問題がある。

そこで、この発明の課題は、風呂追焚運転時に沸上熱交換器の出湯温度を制御することにより、風呂追い焚き能力の低下を防止できる給湯装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の給湯装置は、
貯湯タンクと、
上記貯湯タンクの下部から沸上熱交換器を介して上記貯湯タンクの上部に接続された沸き上げ回路と、
上記貯湯タンクの上部から追焚熱交換器を介して上記沸上熱交換器の入水側に接続された風呂追い焚き回路と、
上記沸き上げ回路に配設された沸き上げポンプと、
上記貯湯タンク内の湯水を上記沸上熱交換器により沸き上げるヒートポンプユニットと、
上記沸上熱交換器の出湯温度を検出する出湯温度センサと、
上記沸き上げポンプおよび上記ヒートポンプユニットを制御する制御装置と
を備え、
上記制御装置は、上記沸き上げポンプおよび上記ヒートポンプユニットを制御して、上記貯湯タンクと上記追焚熱交換器と上記沸上熱交換器を介して上記沸き上げポンプにより湯水を循環させて風呂の追い焚きをする風呂追焚運転を行うとき、上記出湯温度センサにより検出される上記沸上熱交換器の出湯温度を、上記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸上運転時における上記沸上熱交換器の出湯温度よりも低くすることを特徴とする。

上記構成によれば、制御装置により沸き上げポンプおよびヒートポンプユニットを制御して、貯湯タンクと追焚熱交換器と沸上熱交換器を介して沸き上げポンプにより湯水を循環させて風呂の追い焚きをする風呂追焚運転を行うとき、出湯温度センサにより検出される沸上熱交換器の出湯温度を、貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸上運転時における沸上熱交換器の出湯温度よりも低くする。これにより、風呂追焚運転時の沸上熱交換器の出湯水の湯量が増えることによって、追焚熱交換器に供給される湯量が増えるので、沸上熱交換器の出湯温度をある程度低くしても追焚熱交換器における熱交換効率が向上する。このように風呂追焚運転時に沸上熱交換器の出湯温度を制御することにより、風呂追い焚き能力の低下を防止できる。

また、一実施形態の給湯装置では、
上記制御装置は、上記風呂追焚運転時に、上記出湯温度センサにより検出される出湯温度が、上記沸上運転時の沸上目標出湯温度よりも低くなるように、上記沸き上げポンプの回転数を制御する。

上記実施形態によれば、風呂追焚運転時に、出湯温度センサにより検出される出湯温度が、沸上運転時の沸上目標出湯温度よりも低くなるように、制御装置により上記沸き上げポンプの回転数を制御するので、追焚熱交換器における熱交換に適した沸上熱交換器の出湯温度に正確に制御することが可能になる。

また、一実施形態の給湯装置では、
上記制御装置は、上記沸き上げポンプを予め設定された回転数で駆動することにより、上記風呂追焚運転時に上記出湯温度センサにより検出される上記沸上熱交換器の出湯温度を、上記沸上運転時の上記沸上熱交換器の出湯温度よりも低くする。

上記実施形態によれば、制御装置により沸き上げポンプを予め設定された回転数で駆動することにより、風呂追焚運転時に出湯温度センサにより検出される沸上熱交換器の出湯温度を、沸上運転時の沸上熱交換器の出湯温度よりも低くすることが簡単な制御で可能になる。

また、一実施形態の給湯装置では、
上記風呂追焚運転時に、上記貯湯タンクの上部から上記追焚熱交換器を介して戻る湯水と上記貯湯タンクの下部からの湯水とを混合して上記沸上熱交換器に入水する混合弁を備えた。

上記実施形態によれば、風呂追焚運転時に、貯湯タンクの上部から追焚熱交換器を介して戻る湯水と貯湯タンクの下部からの湯水とを混合弁により混合して、混合弁から沸上熱交換器に混合水を供給することによって、ヒートポンプユニットの沸上熱交換器への入水温度を下げながら、沸上熱交換器により沸き上げた出湯水を貯湯タンクの上部を介して風呂追い焚き回路に供給するので、ヒートポンプユニットの沸き上げ効率を向上できる。

また、一実施形態の給湯装置では、
上記制御装置は、上記風呂追焚運転時に、上記沸上熱交換器の入水温度と上記風呂追い焚き回路の戻り湯の温度と上記風呂の浴槽内の湯の風呂温度の少なくとも１つに基づいて、上記混合弁を制御する。

上記実施形態によれば、沸上熱交換器の入水温度と風呂追い焚き回路の戻り湯の温度と風呂の浴槽内の湯の風呂温度の少なくとも１つに基づいて混合弁を制御して、混合弁により風呂追い焚き回路の戻り湯に貯湯タンク内の下部からの湯水を混合することで、風呂追い焚き能力の低下を防止しつつヒートポンプユニットの沸き上げ効率が向上するように、沸上熱交換器の入水温度を最適な温度に下げることができる。

以上より明らかなように、この発明によれば、風呂追焚運転を行うときに、出湯温度センサにより検出される沸上熱交換器の出湯温度を、貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸上運転時における沸上熱交換器の出湯温度よりも低くなるように、沸上熱交換器の出湯温度を制御することにより、風呂追い焚き能力の低下を防止できる給湯装置を実現することができる。

図１はこの発明の第１実施形態のヒートポンプ式の給湯装置の配管系統図を示している。 図２は上記給湯装置の制御ブロック図である。 図３は上記給湯装置の制御装置の風呂追焚制御部によるヒートポンプユニットを用いた風呂追焚運転の動作を説明するフローチャートである。 図４は図３に続くフローチャートである。 図５は上記給湯装置の風呂追焚運転時の出湯温度と入水温度および風呂温度の変化を示す図である。 図６はこの発明の第２実施形態のヒートポンプ式の給湯装置の制御装置のヒートポンプユニットを用いた風呂追焚制御部による風呂追焚運転の動作を説明するフローチャートである。 図７は上記給湯装置の風呂追焚運転時の出湯温度と入水温度と風呂温度および沸上用循環ポンプの回転数の変化を示す図である。

以下、この発明の給湯装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１はこの発明の第１実施形態のヒートポンプ式の給湯装置の配管系統図を示している。

この給湯装置は、図１に示すように、貯湯ユニット１と、上記貯湯ユニット１に接続されたヒートポンプユニット２を備えている。上記貯湯ユニット１は、貯湯タンク３と、沸上熱交換器１０と、追焚熱交換器２０と、制御装置１００(図２に示す)等を有する。

上記貯湯タンク３の下部に配管Ｌ１の一端を接続し、配管Ｌ１の他端を混合弁の一例としての沸上用混合弁５０の第１入水ポートに接続している。上記沸上用混合弁５０の出水ポートに配管Ｌ２の一端を接続し、配管Ｌ２の他端を沸上熱交換器１０の一端に接続している。また、上記沸上熱交換器１０の他端を配管Ｌ３の一端に接続し、配管Ｌ３の他端を貯湯タンク３の上部に接続している。上記配管Ｌ２に沸き上げポンプの一例としての沸上用循環ポンプＰ１を配設している。

上記配管Ｌ１,配管Ｌ２,沸上熱交換器１０,配管Ｌ３で沸き上げ回路を構成している。

上記沸上用混合弁５０の第１入水ポート側(貯湯タンク３側)の開度を全開にした状態で沸上用循環ポンプＰ１を駆動することにより、貯湯タンク３内の湯水を、配管Ｌ１,沸上用混合弁５０,配管Ｌ２,沸上熱交換器１０,配管Ｌ３を介して循環させる。

また、上記沸上熱交換器１０を冷媒配管Ｌ４,Ｌ５を介してヒートポンプユニット２に接続している。上記ヒートポンプユニット２は、ＨＦＣ冷媒を用いており、沸上熱交換器１０からの出湯温度を例えば５０℃〜７０℃の範囲で制御することが可能である。このヒートポンプユニット２に用いられるＨＦＣ冷媒としては、Ｒ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃなどがある。

次に、上記貯湯タンク３の下部に配管Ｌ１１を介して外部の給水管を接続している。この配管Ｌ１１に、減圧弁１１と逆止弁１２を上流側から順に配設している。この逆止弁１２は、給水管側から貯湯タンク３側への流れのみを許容する。

また、上記貯湯タンク３の上部に配管Ｌ２１の一端を接続し、配管Ｌ２１の他端を追焚熱交換器２０の１次側の入水ポートに接続している。上記追焚熱交換器２０の１次側の出水ポートに配管Ｌ２２の一端を接続し、配管Ｌ２２の他端を沸上用混合弁５０の第２入水ポートに接続している。

上記配管Ｌ２１,追焚熱交換器２０,配管Ｌ２２で風呂追い焚き回路を構成している。

上記沸上用混合弁５０の第２入水ポート側(風呂追い焚き回路側)の開度を全開にした状態で沸上用循環ポンプＰ１を駆動することにより、貯湯タンク３内の上部の湯水を、配管Ｌ２１,追焚熱交換器２０(１次側),配管Ｌ２２,沸上用混合弁５０,配管Ｌ２,沸上熱交換器１０,配管Ｌ３を介して循環させる。

また、上記貯湯タンク３の上部に配管Ｌ３１の一端を接続し、配管Ｌ３１の他端を給湯用混合弁２２の第１入水ポートに接続している。上記配管Ｌ３１に、貯湯タンク３側から給湯用混合弁２２への流れのみを許容する逆止弁２１を配設している。また、給湯用混合弁２２の第２入水ポートに、分岐配管Ｌ１２の一端を接続し、分岐配管Ｌ１２の他端を、配管Ｌ１１の減圧弁１１と逆止弁１２の間に接続している。上記分岐配管Ｌ１２に、配管Ｌ１１側から給湯用混合弁２２への流れのみを許容する逆止弁２３を配設している。

そして、上記給湯用混合弁２２の出水ポートに配管Ｌ３２の一端を接続し、配管Ｌ３２の他端を給湯栓６０(この実施形態では蛇口)に接続している。上記配管Ｌ３２に水量センサ２４を配設している。

上記分岐配管Ｌ１２と配管Ｌ３１と配管Ｌ３２と逆止弁２１と給湯用混合弁２２と逆止弁２３および水量センサ２４で給湯回路を構成している。

また、上記配管Ｌ３２の水量センサ２４の上流側に配管Ｌ３３の一端を接続し、配管Ｌ３３の他端を、浴槽４に設けられた接続アダプタ９の給湯口９aに接続している。この配管Ｌ３３の上流側から順に、湯張り用電磁弁２５と、逆止弁２６と、水量センサ２７と、逆止弁２８を配設している。この逆止弁２６,２８は、給湯用混合弁２２側から浴槽４への流れのみを許容する。

上記配管Ｌ３３と湯張り用電磁弁２５と逆止弁２６,２８および水量センサ２７で、給湯回路の配管Ｌ３２から分岐して浴槽４に接続された風呂給湯回路を構成している。

上記接続アダプタ９の追焚用吸水口９bに配管Ｌ３５の一端を接続し、配管Ｌ３５の他端を追焚熱交換器２０の２次側の入水ポートに接続している。上記配管Ｌ３５に風呂用循環ポンプＰ２を配設している。また、配管Ｌ３３の水量センサ２７よりも下流側に配管Ｌ３４の一端を接続し、配管Ｌ３４の他端を追焚熱交換器２０の２次側の出水ポートに接続している。

上記風呂用循環ポンプＰ２により、浴槽４内の湯水を、配管Ｌ３５,追焚熱交換器２０(２次側),配管Ｌ３４,配管Ｌ３３(一部)を介して循環させる。

上記配管Ｌ３５,追焚熱交換器２０(２次側),配管Ｌ３４,配管Ｌ３３(一部)で風呂循環回路を構成している。

さらに、上記配管Ｌ２１に配管Ｌ４１の一端を接続し、配管Ｌ４１の他端を排水口に接続している。また、上記配管Ｌ４１に逃し弁３１を配設している。

上記貯湯タンク３には、下側から上側に向かって略等間隔に４つの温度センサＴ１〜Ｔ４を設けている。また、配管Ｌ２に入水温度を検出する温度センサＴ１１を設けると共に、配管Ｌ３に出湯温度を検出する温度センサＴ１２を設けている。この温度センサＴ１１は、入水温度センサの一例であり、温度センサＴ１２は、出湯温度センサの一例である。

また、沸上熱交換器１０に温度センサＴ１３を設けている。また、給湯栓６０に接続された配管Ｌ３２には、水量センサ２４よりも下流側に給湯温度を検出する温度センサＴ２１を設けている。また、浴槽４に接続された配管Ｌ３５には、浴槽４側の接続アダプタ９と風呂用循環ポンプＰ２との間に、水位センサＬＳと、水流スイッチＳＷと、温度センサＴ２３を接続アダプタ９側から順に設けている。さらに、浴槽４に接続された配管Ｌ３３の逆止弁２８の下流側でかつ配管Ｌ３３と配管Ｌ３４との接続点に、浴槽４に供給される給湯水の温度を検出する温度センサＴ２２を設けている。

また、図２は上記給湯装置の制御ブロック図を示している。この給湯装置は、図２に示すように、マイクロコンピュータと入出力回路などからなる制御装置１００と、上記制御装置１００との間で信号を送受信するリモートコントローラ２００とを備えている。上記制御装置１００は、温度センサＴ１〜Ｔ４,Ｔ１１〜Ｔ１３,Ｔ２１〜Ｔ２３と水位センサＬＳと水流スイッチＳＷと水量センサ２４,２７と外気温度センサ(図示せず)およびリモートコントローラ２００などからの信号を受けて、ヒートポンプユニット２と沸上用循環ポンプＰ１と風呂用循環ポンプＰ２と給湯用混合弁２２と湯張り用電磁弁２５と沸上用混合弁５０などを制御する。

また、上記制御装置１００は、貯湯タンク３内の湯水を沸き上げる運転を制御する沸上制御部１００aと、給湯栓６０への給湯温度を制御する給湯制御部１００bと、「風呂湯張り運転」などを含む浴槽４への注湯運転を制御する風呂注湯制御部１００cと、「風呂追焚運転」を制御する風呂追焚制御部１００dとを有する。

<給湯運転>
上記構成の給湯装置において、給湯栓６０への給湯温度を制御する「給湯運転」では、貯湯タンク３の上部から出湯された湯水と外部の給水管から配管Ｌ１１,Ｌ１２を介して供給される水を給湯用混合弁２２で混合することによって、給湯栓６０において、所望の温度の温水を供給する。このとき、制御装置１００の給湯制御部１００bにより、温度センサＴ２１により検出された給湯温度が給湯設定温度になるように、給湯用混合弁２２の混合比率を制御する。

<沸上運転>
上記ヒートポンプユニット２により貯湯タンク３内の湯水を沸き上げる「沸上運転」では、制御装置１００の沸上制御部１００aにより、沸上用混合弁５０の第１入水ポート側(貯湯タンク３側)の開度を全開にした状態で沸上用循環ポンプＰ１を運転して、貯湯タンク３内の湯水を、配管Ｌ１,沸上用混合弁５０,配管Ｌ２,沸上熱交換器１０,配管Ｌ３を介して循環させる。

上記沸上制御部１００aは、沸上運転時、温度センサＴ１２により検出された出湯温度が沸上目標出湯温度ＴＳ１になるように、ヒートポンプユニット２と沸上用循環ポンプＰ１を制御する。ここで、沸上目標出湯温度ＴＳ１は、貯湯タンク３から給湯される湯量などに基づいて制御装置１００で算出される。例えば、使用される湯量が多い場合、沸上目標出湯温度ＴＳ１は例えば７０℃と高くなり、使用される湯量が少ない場合、沸上目標出湯温度ＴＳ１は例えば５０℃と低くなる。

<風呂湯張り運転>
次に、上記貯湯タンク３から風呂の浴槽４内に給湯する「風呂湯張り運転」を行う場合、制御装置１００の風呂注湯制御部１００cにより湯張り用電磁弁２５を開いて、貯湯タンク３内の湯を給湯用混合弁２２と風呂給湯回路(Ｌ３３,２５,２６,２７,２８)を介して浴槽４内に供給する。このとき、風呂注湯制御部１００cは、給湯用混合弁２２を制御して、目標設定温度に基づいて、貯湯タンク３からの高温の湯と外部からの給水とを混合すると共に、水位センサＬＳにより検出された浴槽４内の水位が設定水位になると、湯張り用電磁弁２５を閉じる。

<風呂追焚運転>
次に、上記貯湯タンク３から風呂の浴槽４内の湯を追い焚きする「風呂追焚運転」を行う場合、制御装置１００の風呂追焚制御部１００dにより、湯張り用電磁弁２５を閉じた状態で風呂用循環ポンプＰ２を運転して、浴槽４内の湯を、配管Ｌ３５,追焚熱交換器２０(２次側),配管Ｌ３４,配管Ｌ３３(一部)を介して循環させる。

そして、温度センサＴ２３により検出された浴槽４内の湯の風呂温度に基づいて、風呂追焚制御部１００dは、ヒートポンプユニット２を用いずに貯湯タンク３内の湯を熱源とする風呂追焚運転を行うか、または、貯湯タンク３の熱量だけでは足らないときにヒートポンプユニット２を用いて風呂追焚運転を行う。

上記風呂追焚運転では、沸上熱交換器１０からの湯を沸上用循環ポンプＰ１により貯湯タンク３と沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)と風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)を介して循環させて風呂の追い焚きを行う。

以下、図３,図４に示すフローチャートに従って、制御装置１００の風呂追焚制御部１００dによるヒートポンプユニット２を用いた風呂追焚運転の動作を説明する。

まず、風呂追焚運転の処理がスタートすると、図３に示すステップＳ１で追い焚き要求があるか否かを判定して、追い焚き要求があると判定すると、ステップＳ２に進む。この追焚運転は、ユーザーがリモートコントローラ２００のボタンを押すことで要求されるか、または、風呂保温中に略定期的に要求される。

次に、ステップＳ２で風呂用循環ポンプＰ２をオンする。

次に、ステップＳ３に進み、沸上用混合弁５０の風呂追い焚き回路側(第２入水ポート側)の開度を全開にする。

次に、ステップＳ４に進み、ヒートポンプユニット２をオンして、ステップＳ５に進み、沸上用循環ポンプＰ１をオンする。

次に、ステップＳ６に進み、温度センサＴ１２により出湯温度を検出する。

次に、ステップＳ７に進み、出湯温度が追焚目標出湯温度ＴＳ２(この実施の形態では５５℃)になるように、沸上用循環ポンプＰ１の回転数を制御する。

ここで、貯湯タンク３内の湯水を沸き上げる沸上運転時の沸上目標出湯温度をＴＳ１とするとき、追焚目標出湯温度ＴＳ２は、
追焚目標出湯温度ＴＳ２ ＝ 沸上目標出湯温度ＴＳ１−１０℃
としている。

次に、ステップＳ８に進み、温度センサＴ２３により風呂温度(浴槽４内の湯の温度)を検出する。

そして、ステップＳ９で風呂温度が追焚完了温度ｔ_stop未満であると判定すると、ステップＳ６に戻る一方、風呂温度が追焚完了温度ｔ_stop以上であると判定すると、ステップＳ１０に進む。

そして、ステップＳ１０で風呂用循環ポンプＰ２をオフして、図４に示すステップＳ１１に進む。

次に、図４に示すステップＳ１１で温度センサＴ１２により出湯温度を検出する。

次に、ステップＳ１２に進み、出湯温度が沸上目標出湯温度ＴＳ１(この実施の形態では６５℃)になるように、沸上用循環ポンプＰ１の回転数を制御する。

次に、ステップＳ１３で温度センサＴ１２により出湯温度を検出する。

そして、ステップＳ１４で出湯温度が沸上目標出湯温度ＴＳ１未満であると判定すると、ステップＳ１２に戻る一方、出湯温度が沸上目標出湯温度ＴＳ１以上であると判定すると、ステップＳ１５に進む。

そして、ステップＳ１５でヒートポンプユニット２をオフして、ステップＳ１６に進み、沸上用循環ポンプＰ１をオフして、この風呂追焚運転の処理を終了する。

なお、風呂追焚運転中に温度センサＴ４により貯湯タンク３内の上部の湯温が所定温度以下になって、追焚熱交換器２０へ供給される湯水の温度が追い焚きできないほど下がってしまったときは、風呂追焚運転を終了する。

また、追焚目標出湯温度ＴＳ２は、(沸上目標出湯温度ＴＳ１−１０℃)に限らず、風呂温度または沸上熱交換器１０の入水温度に基づいて、例えば、(風呂温度＋１０℃)または(沸上熱交換器１０の入水温度＋１０℃)となるように決定してもよく、あるいは、風呂温度と沸上熱交換器１０の入水温度の両方に基づいて決定してもよい。この追焚目標出湯温度ＴＳ２を(風呂温度＋１０℃)とした場合、風呂温度が変わっても、必ず風呂温度よりも＋１０℃高い出湯水を貯湯タンク３内の上部に戻すので、貯湯タンク３内の上部の湯水により浴槽４内の湯水を追い焚きすることができる。

また、このときの追焚目標出湯温度ＴＳ２の下限を４５℃とすることにより、貯湯タンク３内の上部の湯水が冷めるのを防止できる。あるいは、沸上用循環ポンプＰ１の回転数の下限値を例えば２０００ｒｐｍとすることにより、循環流量が少なくなり過ぎるのを防止できる。

図５は上記給湯装置において、ヒートポンプユニット２を用いた風呂追焚運転時の出湯温度と入水温度および風呂温度の変化を示している。図５において、実線で示す曲線はこの第１実施形態の温度変化を示し、点線で示す曲線は第１比較例の温度変化を示している。この第１比較例は、風呂追焚運転時の出湯温度を沸上目標出湯温度ＴＳ１として低下しない場合を示している。

図５に示すように、風呂追焚運転を開始して、ヒートポンプユニット２と沸上用循環ポンプＰ１および風呂用循環ポンプＰ２をオンすると、沸上熱交換器１０からの出湯水が沸き上げ回路と風呂追い焚き回路を循環することにより、風呂温度が上昇する。この風呂温度の上昇に伴って、沸上熱交換器１０の入水温度も上昇していく。ここで、沸上熱交換器１０の出湯温度は、沸上用循環ポンプＰ１の回転数を制御することにより、沸上目標出湯温度ＴＳ１よりも低い追焚目標出湯温度ＴＳ２に達して安定する。

上記第１比較例では、出湯温度が沸上目標出湯温度ＴＳ１になるように沸上用循環ポンプＰ１の回転数をフィードバック制御している。

上記給湯装置では、図５の領域Ａ１に示すように、第１比較例の場合に比べて沸上熱交換器１０の出湯温度は下がるが、追焚熱交換器２０への循環流量が増えることによって、領域Ｂ１に示すように風呂温度の昇温が早くなる。

なお、風呂温度が追焚完了温度ｔ_stop以上となって追焚運転が完了した後は、制御装置１００の沸上制御部１００aにより、沸上運転により沸上用混合弁５０の第１入水ポート側(貯湯タンク３側)の開度を全開にした状態で、図５の領域Ｃ１に示すように出湯温度が沸上目標出湯温度ＴＳ１になるように、ヒートポンプユニット２と沸上用循環ポンプＰ１を制御して、貯湯タンク３内の湯水を、配管Ｌ１,沸上用混合弁５０,配管Ｌ２,沸上熱交換器１０,配管Ｌ３を介して循環させて、貯湯タンク３の下部の湯水を沸き上げる。

この第１実施形態において、沸上用混合弁５０の第２入水ポート側(風呂追い焚き回路側)の開度を全開にした状態で風呂追焚運転を行うとき、例えば、沸上目標出湯温度ＴＳ１を６５℃とし、追焚目標出湯温度ＴＳ２を５５℃とするとき、沸上熱交換器１０の入水温度と出湯温度と追焚熱交換器２０への循環流量および沸上用循環ポンプＰ１の回転数の関係の一例を表１に示す。

このように、沸上熱交換器１０の出湯温度を下げることにより追焚熱交換器２０への循環流量を増やすことができる。

なお、この実施形態では、貯湯タンク３内の湯水を、配管Ｌ１,沸上用混合弁５０,配管Ｌ２,沸上熱交換器１０,配管Ｌ３を介して循環させる沸上運転において、入水温度１０℃、沸上目標出湯温度ＴＳ１を６５℃とするとき、沸上用循環ポンプＰ１の回転数は１０００ｒｐｍである。

上記構成の給湯装置によれば、風呂追焚運転時に、制御装置１００により沸上用循環ポンプＰ１およびヒートポンプユニット２を制御して、貯湯タンク３と追焚熱交換器２０と沸上熱交換器１０を介して沸上用循環ポンプＰ１により湯水を循環させて風呂の追い焚きをする風呂追焚運転を行うとき、温度センサＴ１２(出湯温度センサ)により検出される沸上熱交換器１０の出湯温度を、貯湯タンク３内の湯水を沸き上げる沸上運転時における沸上熱交換器１０の出湯温度(この実施形態では沸上目標出湯温度ＴＳ１)よりも低くする。これにより、風呂追焚運転時の沸上熱交換器１０の出湯水の湯量が増えることによって、追焚熱交換器２０に供給される湯量が増えるので、沸上熱交換器１０の出湯温度をある程度低くしても追焚熱交換器２０における熱交換効率が向上する。このとき、貯湯タンク３内の上部には高温の湯水が溜まっているため、沸上熱交換器１０の出湯温度を制御して下げても、風呂追い焚き能力の低下を防止することができる。

また、風呂追焚運転時に、温度センサＴ１２により検出される出湯温度が、沸上運転時の沸上目標出湯温度ＴＳ１よりも低くなるように、制御装置１００により上記沸上用循環ポンプＰ１の回転数を制御するので、追焚熱交換器２０における熱交換に適した沸上熱交換器１０の出湯温度に正確に制御することが可能になる。

なお、上記第１実施形態では、沸上用混合弁５０の第２入水ポート側(風呂追い焚き回路側)の開度を全開にした状態で風呂追焚運転を行ったが、沸上用混合弁５０において追焚熱交換器２０からの戻り湯と貯湯タンク３の下部からの湯水とを混合して風呂追焚運転を行ってもよい。

この沸上用混合弁５０の開度制御を行う風呂追焚運転において、風呂追焚制御部１００dは、温度センサＴ１１により検出された沸上熱交換器１０の入水温度が所定の温度範囲内になるように、沸上用混合弁５０の開度を３秒間隔でフィードバック制御する。このとき、沸上用混合弁５０の第２入水ポート側(風呂追い焚き回路側)の開度を全開した状態から沸上用混合弁５０の第１入水ポート側(貯湯タンク３側)の開度を徐々に開いて、貯湯タンク３の下部からの湯水の混合比率を高くすることにより、沸上熱交換器１０の入水温度の上昇を抑える。

この場合、風呂追焚運転中に沸上熱交換器１０の入水温度が混合開始温度ｔ_mix以上になると、沸上用混合弁５０の開度を制御して、沸上用混合弁５０において追焚熱交換器２０からの戻り湯と貯湯タンク３の下部からの湯水とを混合して風呂追焚運転を行う。例えば、沸上目標出湯温度ＴＳ１を６５℃とし、追焚目標出湯温度ＴＳ２を５５℃とし、入水温度を１０℃とするとき、沸上熱交換器１０の入水温度と出湯温度および追焚熱交換器２０への循環流量の関係の一例を表２に示す。

上記追焚熱交換器２０からの戻り湯と貯湯タンク３の下部からの湯水とを沸上用混合弁５０で混合することにより、風呂温度が上昇しても沸上熱交換器１０の入水温度が上昇せずに安定し、ヒートポンプユニット２の沸き上げ効率が低下しないようにできる。このとき、沸上用混合弁５０において貯湯タンク３の下部からの湯水の混合比率が増えるで、追焚熱交換器２０を流れる湯の循環流量は徐々に減少するが、沸上目標出湯温度ＴＳ１(６５℃)から追焚目標出湯温度ＴＳ２(５５℃)に出湯温度を下げることにより、沸上用循環ポンプＰ１の回転数が上昇し、追焚熱交換器２０への循環流量を増やすことができる。

そうして、風呂温度が追焚完了温度ｔ_stopに達すると、風呂用循環ポンプＰ２をオフすると共に、沸上運転により沸上用混合弁５０の第１入水ポート側(貯湯タンク３側)の開度を全開にした状態で、出湯温度が沸上目標出湯温度ＴＳ１になるように、ヒートポンプユニット２と沸上用循環ポンプＰ１を制御して、貯湯タンク３の上部の湯水を沸き上げる。

このように、風呂追焚運転時に、貯湯タンク３の上部から追焚熱交換器２０を介して戻る湯水と貯湯タンク３の下部からの湯水とを沸上用混合弁５０により混合して、沸上用混合弁５０から沸上熱交換器１０に混合水を供給することによって、ヒートポンプユニット２の沸上熱交換器１０への入水温度を下げながら、沸上熱交換器１０により沸き上げた出湯水を貯湯タンク３の上部を介して風呂追い焚き回路に供給するので、ヒートポンプユニット２の沸き上げ効率を向上できる。

また、上記温度センサＴ１２(入水温度センサ)により検出された沸上熱交換器１０の入水温度に基づいて、沸上用混合弁５０の開度を制御して、沸上用混合弁５０により風呂追い焚き回路の戻り湯に貯湯タンク３内の下部からの湯水を混合することよって、風呂追い焚き能力の低下を防止しつつヒートポンプユニット２の沸き上げ効率が向上するように、沸上熱交換器１０の入水温度を最適な温度に下げることができる。なお、沸上用混合弁５０の開度は、沸上熱交換器１０の入水温度に限らず、沸上熱交換器１０の入水温度と風呂追い焚き回路の戻り湯の温度と風呂の浴槽内の湯の風呂温度の少なくとも１つに基づいて制御してもよい。

〔第２実施形態〕
図６はこの発明の第２実施形態のヒートポンプ式の給湯装置の制御装置１００の風呂追焚制御部１００dによるヒートポンプユニットを用いた風呂追焚運転の動作を説明するフローチャートである。この第２実施形態の給湯装置は、制御装置１００の動作を除いて第１実施形態の給湯装置と同一の構成をしており、図１,図２を援用する。

この第２実施形態の給湯装置の風呂追焚運転の動作を図６に示すフローチャートに従って以下に説明する。

まず、風呂追焚運転の処理がスタートすると、図６に示すステップＳ２１で追い焚き要求があるか否かを判定して、追い焚き要求があると判定すると、ステップＳ２２に進む。この追焚運転は、ユーザーがリモートコントローラ２００のボタンを押すことで要求されるか、または、風呂保温中に略定期的に要求される。

次に、ステップＳ２２で風呂用循環ポンプＰ２をオンする。

次に、ステップＳ２３に進み、沸上用混合弁５０の風呂追い焚き回路側(第２入水ポート側)の開度を全開にする。

次に、ステップＳ２４に進み、ヒートポンプユニット２をオンして、ステップＳ２５に進み、沸上用循環ポンプＰ１をオンして所定の回転数Ｒ_bathで駆動する。

次に、ステップＳ２６に進み、温度センサＴ２３により風呂温度(浴槽４内の湯の温度)を検出する。

そして、ステップＳ２７で風呂温度が追焚完了温度ｔ_stop未満であると判定すると、ステップＳ２６に戻る一方、風呂温度が追焚完了温度ｔ_stop以上であると判定すると、ステップＳ２８に進む。

次に、ステップＳ２８で風呂用循環ポンプＰ２をオフする。

次に、ステップＳ２９に進み、ヒートポンプユニット２をオフして、ステップＳ３０に進み、沸上用循環ポンプＰ１をオフして、この風呂追焚運転の処理を終了する。

ここで、沸上用循環ポンプＰ１の回転数Ｒ_bathは、例えば、沸上熱交換器１０への入水温度によって、予めテーブル(表３に示す)で決めておく。

図７は上記給湯装置の風呂追焚運転時の出湯温度と入水温度と風呂温度および沸上用循環ポンプＰ１の回転数の変化を示している。図７において、実線で示す曲線はこの第２実施形態の温度変化を示し、点線で示す曲線は第２比較例の温度変化を示している。この第２比較例は、風呂追焚運転時の沸上用循環ポンプＰ１の回転数を固定せずに出湯温度が沸上目標出湯温度ＴＳ１になるようにフィードバック制御している場合を示している。

上記給湯装置では、図７の領域Ａ２に示すように、第２比較例の場合に比べて沸上熱交換器１０の出湯温度は下がるが、追焚熱交換器２０への循環流量が増えることによって、領域Ｂ２に示すように風呂温度の昇温が早くなる。

なお、風呂温度が追焚完了温度ｔ_stop以上となって追焚運転が完了した後は、制御装置１００の沸上制御部１００aにより、沸上運転により沸上用混合弁５０の第１入水ポート側(貯湯タンク３側)の開度を全開にした状態で、図７の領域Ｃ２に示すように出湯温度が目標出湯温度ＴＳになるように、ヒートポンプユニット２と沸上用循環ポンプＰ１を制御して、貯湯タンク３内の湯水を、配管Ｌ１,沸上用混合弁５０,配管Ｌ２,沸上熱交換器１０,配管Ｌ３を介して循環させて、貯湯タンク３の下部の湯水を沸き上げる。このとき、図７の領域Ｄ２に示すように、出湯温度が沸上目標出湯温度ＴＳ１になるように沸上用循環ポンプＰ１の回転数をフィードバック制御している。

上記制御装置１００により沸上用循環ポンプＰ１を予め設定された回転数Ｒ_bathで駆動することにより、風呂追焚運転時に温度センサＴ１２により検出される沸上熱交換器１０の出湯温度を、沸上運転時の沸上熱交換器１０の出湯温度よりも低くすることが簡単な制御で可能になる。

上記第２実施形態の給湯装置は、第１実施形態の給湯装置と同様の効果を有する。

この第２実施形態においても、第１実施形態の給湯装置と同様に、沸上用混合弁５０において追焚熱交換器２０からの戻り湯と貯湯タンク３の下部からの湯水とを混合して風呂追焚運転を行うようにしてよい。

上記第１,第２実施形態では、沸上用混合弁５０を備えた給湯装置について説明したが、混合弁に限らず、流路を切り替える流路切換弁であってもよい。この流路切換弁は、切り換える２つの入水側配管に夫々設けられた電磁弁の一方を開き、他方を閉じる構成としてもよい。

この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記第１,第２実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。

１…貯湯ユニット
２…ヒートポンプユニット
３…貯湯タンク
４…浴槽
９…接続アダプタ
９a…給湯口
９b…追焚用吸水口
１０…沸上熱交換器
１１…減圧弁
１２,２１,２３,２６,２８…逆止弁
２０…追焚熱交換器
２２…給湯用混合弁
２４,２７…水量センサ
２５…湯張り用電磁弁
３１…逃し弁
５０…沸上用混合弁
６０…給湯栓
１００…制御装置
１００a…沸上制御部
１００b…給湯制御部
１００c…風呂注湯制御部
１００d…風呂追焚制御部
２００…リモートコントローラ
Ｌ１,Ｌ２,Ｌ３,Ｌ１１,Ｌ２１,Ｌ２２,Ｌ３１〜Ｌ３５,Ｌ４１…配管
Ｌ４,Ｌ５…冷媒配管
Ｌ１２…分岐配管
ＬＳ…水位センサ
Ｐ１…沸上用循環ポンプ
Ｐ２…風呂用循環ポンプ
ＳＷ…水流スイッチ
Ｔ１〜Ｔ４,Ｔ１１〜Ｔ１３,Ｔ２１〜Ｔ２３…温度センサ

Claims (5)

1. 貯湯タンク(３)と、
   上記貯湯タンク(３)の下部から沸上熱交換器(１０)を介して上記貯湯タンク(３)の上部に接続された沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)と、
   上記貯湯タンク(３)の上部から追焚熱交換器(２０)を介して上記沸上熱交換器(１０)の入水側に接続された風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)と、
   上記沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)に配設された沸き上げポンプ(Ｐ１)と、
   上記貯湯タンク(３)内の湯水を上記沸上熱交換器(１０)により沸き上げるヒートポンプユニット(２)と、
   上記沸上熱交換器(１０)の出湯温度を検出する出湯温度センサ(Ｔ１２)と、
   上記沸き上げポンプ(Ｐ１)および上記ヒートポンプユニット(２)を制御する制御装置(１００)と
   を備え、
   上記制御装置(１００)は、上記沸き上げポンプ(Ｐ１)および上記ヒートポンプユニット(２)を制御して、上記貯湯タンク(３)と上記追焚熱交換器(２０)と上記沸上熱交換器(１０)を介して上記沸き上げポンプ(Ｐ１)により湯水を循環させて風呂の追い焚きをする風呂追焚運転を行うとき、上記出湯温度センサ(Ｔ１２)により検出される上記沸上熱交換器(１０)の出湯温度を、上記貯湯タンク(３)内の湯水を沸き上げる沸上運転時における上記沸上熱交換器(１０)の出湯温度よりも低くすることを特徴とする給湯装置。
2. 請求項１に記載の給湯装置において、
   上記制御装置(１００)は、上記風呂追焚運転時に、上記出湯温度センサ(Ｔ１２)により検出される出湯温度が、上記沸上運転時の沸上目標出湯温度よりも低くなるように、上記沸き上げポンプ(Ｐ１)の回転数を制御することを特徴とする給湯装置。
3. 請求項１に記載の給湯装置において、
   上記制御装置(１００)は、上記沸き上げポンプ(Ｐ１)を予め設定された回転数で駆動することにより、上記風呂追焚運転時に上記出湯温度センサ(Ｔ１２)により検出される上記沸上熱交換器(１０)の出湯温度を、上記沸上運転時の上記沸上熱交換器(１０)の出湯温度よりも低くすることを特徴とする給湯装置。
4. 請求項１から３までのいずれか１つに記載の給湯装置において、
   上記風呂追焚運転時に、上記貯湯タンク(３)の上部から上記追焚熱交換器(２０)を介して戻る湯水と上記貯湯タンク(３)の下部からの湯水とを混合して上記沸上熱交換器(１０)に入水する混合弁(５０)を備えたことを特徴とする給湯装置。
5. 請求項４に記載の給湯装置において、
   上記制御装置(１００)は、上記風呂追焚運転時に、上記沸上熱交換器(１０)の入水温度と上記風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)の戻り湯の温度と上記風呂の浴槽内の湯の風呂温度の少なくとも１つに基づいて、上記混合弁(５０)を制御することを特徴とする給湯装置。

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