JP2020125878A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギー効率の向上を図ることのできる貯湯式給湯装置を提供する。【解決手段】貯湯タンク８の上部から取り出した湯を一次流体とし、一次側流路６０ａを通過した一次流体を貯湯タンク８の中間部に流入させるタンク利用加熱回路と、貯湯タンク８の下部から取り出した水を、水冷媒熱交換器３を経由することなく一次流体として一次側流路６０ａに供給し、その一次流体を貯湯タンク８の中間部に流入させる第一熱回収回路と、貯湯タンク８の下部から取り出した水を、水冷媒熱交換器３を経由させて一次流体として一次側流路６０ａに供給し、その一次流体を貯湯タンク８の中間部に流入させる第二熱回収回路とを切り替え可能である。水冷媒熱交換器３に余熱が残っていない場合には第一熱回収回路に水を流れさせる熱回収運転を実行し、水冷媒熱交換器３に余熱が残っている場合には第二熱回収回路に水を流れさせる熱回収運転を実行する。【選択図】図３

Description

本発明は、貯湯式給湯装置に関する。

下記特許文献１に開示された貯湯式給湯装置では、入浴後の浴槽内の残り湯の廃熱を貯湯タンクに回収する風呂熱回収運転を行うことにより、エネルギー効率を向上することができる。

特開２０１８−９１５０４号公報

貯湯式給湯装置において、エネルギー効率のさらなる向上が求められている。

本発明は、エネルギー効率の向上を図ることのできる貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。

本発明に係る貯湯式給湯装置は、水を加熱する加熱手段と、加熱手段により加熱された湯を貯留可能であり、上部と、下部と、上部と下部との間の中間部とを有する貯湯タンクと、一次側流路及び二次側流路を有し、一次側流路を流れる一次流体と二次側流路を流れる二次流体との間で熱を交換する熱交換器と、湯水が循環する流路を切り替え可能な流路切替手段を有する配管装置と、熱交換器において一次流体により二次流体を加熱する加熱運転と、加熱運転の後の熱回収運転とを実行可能な制御手段と、を備え、流路切替手段は、貯湯タンクの上部から取り出した湯を一次流体として一次側流路に供給し、一次側流路を通過した一次流体を貯湯タンクの中間部に流入させるタンク利用加熱回路と、貯湯タンクの下部から取り出した水を、加熱手段を経由することなく一次流体として一次側流路に供給し、一次側流路を通過した一次流体を貯湯タンクの中間部に流入させる第一熱回収回路と、貯湯タンクの下部から取り出した水を、加熱手段を経由させて一次流体として一次側流路に供給し、一次側流路を通過した一次流体を貯湯タンクの中間部に流入させる第二熱回収回路と、を切り替え可能であり、制御手段は、熱回収運転を開始するときに加熱手段に余熱が残っていない場合には第一熱回収回路に水を流れさせる熱回収運転を実行し、熱回収運転を開始するときに加熱手段に余熱が残っている場合には第二熱回収回路に水を流れさせる熱回収運転を実行するものである。

本発明によれば、エネルギー効率の向上を図ることのできる貯湯式給湯装置を提供することが可能となる。

実施の形態１による貯湯式給湯装置を示す図である。 図１に示す貯湯式給湯装置における第一熱回収回路を示す図である。 図１に示す貯湯式給湯装置における第二熱回収回路を示す図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による貯湯式給湯装置３５を示す図である。図１に示すように、本実施の形態１の貯湯式給湯装置３５は、タンクユニット３３、ＨＰ（ヒートポンプ）ユニット７、及びリモコン装置４４を備える。ＨＰユニット７とタンクユニット３３との間は、ＨＰ往き配管１４とＨＰ戻り配管１５と図示しない電気配線とを介して接続されている。タンクユニット３３には、制御装置３６が内蔵されている。タンクユニット３３及びＨＰユニット７が備える各種弁類、ポンプ類等の作動は、これらと電気的に接続された制御装置３６により制御される。制御装置３６は、例えば、少なくとも一つのメモリと少なくとも一つのプロセッサとを有するマイクロコンピュータを備える。制御装置３６は、貯湯式給湯装置３５の運転を制御する制御手段に相当する。制御装置３６は、日時を管理するタイマー機能を有している。

リモコン装置４４は、運転動作指令及び設定値の変更などに関する使用者の操作を受け付ける機能を有する。リモコン装置４４は、ユーザーインターフェースの例である。制御装置３６とリモコン装置４４の間は、有線または無線により、双方向にデータ通信可能に接続されている。図示を省略するが、リモコン装置４４には、貯湯式給湯装置３５の状態等の情報を表示する表示部、使用者が操作するスイッチ等の操作部、スピーカ、マイク等が搭載されている。リモコン装置４４の表示部は、使用者に情報を報知する報知手段としての機能を有する。本実施の形態におけるリモコン装置４４は、表示部を報知手段として備えるが、変形例として、例えば音声案内装置のような他の報知手段を備えてもよい。

本実施の形態において、リモコン装置４４は、例えば台所、リビング、浴室などの壁に設置されたものでもよい。複数のリモコン装置４４が制御装置３６に対して通信可能でもよい。また、例えばスマートフォンのような携帯端末をリモコン装置４４として使用可能となるように構成してもよい。当該携帯端末と制御装置３６とがネットワークを介して通信してもよい。

ＨＰユニット７は、水を加熱する加熱手段の例である。ＨＰユニット７は、圧縮機１、水冷媒熱交換器３、膨張弁４、空気熱交換器６を冷媒配管５にて環状に接続した冷媒回路を備える。ＨＰユニット７は、この冷媒回路によりヒートポンプサイクルの運転を行う。水冷媒熱交換器３では、圧縮機１により圧縮された冷媒と、タンクユニット３３から導かれた水との間で熱を交換することで、水が加熱される。

ＨＰユニット７は、水冷媒熱交換器３の出湯口または当該出湯口に連通する配管に設けられた出湯温度センサ３９と、水冷媒熱交換器３の入水口または当該入水口に連通する配管に設けられた入水温度センサ４０とを備える。出湯温度センサ３９は、水冷媒熱交換器３から流出する湯の温度を検出する。入水温度センサ４０は、水冷媒熱交換器３に流入する水の温度を検出する。

タンクユニット３３には、以下の各種部品及び配管などが内蔵されている。貯湯タンク８は、湯水を貯留する。貯湯タンク８の内部では、温度による水の密度の差によって、上側が高温で下側が低温になる温度成層を形成することができる。

図１に示すように、貯湯タンク８は、上部、中間部、及び下部を備える。貯湯タンク８の中間部は、貯湯タンク８の上部と、貯湯タンク８の下部との間の高さの部分である。なお、貯湯タンク８は、図示のような単一のタンクで構成されるものに限らず、直列に接続された複数のタンクを備えるものでもよい。本開示では、貯湯タンク８の高さ方向すなわち上下方向の位置についての記載に関して、貯湯タンク８が直列に接続された複数のタンクを備えるものである場合には、最上位のタンクから最下位のタンクまでの全体の階層において、上下方向の位置が特定されるものとする。

貯湯タンク８の下部には、水導入口８ａと、水導出口８ｂと、水導入口８ｃとが設けられている。貯湯タンク８の上部には、温水導入出口８ｄと、温水導入出口８ｅとが設けられている。貯湯タンク８の中間部には、中温水導入口８ｇと、中温水導入出口８ｆとが設けられている。本実施の形態では、中温水導入口８ｇは、中温水導入出口８ｆよりも高い位置にある。

水導入口８ａには、第三給水配管９ｃが接続されている。水道等の水源から第一給水配管９ａを通って供給される水は、減圧弁３１で所定圧力に調圧された上で、第三給水配管９ｃを通って貯湯タンク８内に流入する。貯湯タンク８の表面には、複数の貯湯温度センサ４１，４２，４３が、互いに異なる高さの位置に取り付けられている。貯湯温度センサ４１は、貯湯タンク８の中間部の水温を検出する。図示の例では、貯湯温度センサ４１は、中温水導入出口８ｆと同じ高さの位置、または中温水導入出口８ｆに近い高さの位置における水温を検出する。貯湯温度センサ４２は、貯湯タンク８の上部の水温を検出する。貯湯温度センサ４３は、貯湯タンク８の下部の水温を検出する。制御装置３６は、これらの貯湯温度センサ４１，４２，４３で貯湯タンク８内の湯水の温度分布を検出することにより、貯湯タンク８内の残湯量または蓄熱量を把握できる。なお、図示の例に限らず、４個以上の貯湯温度センサを貯湯タンク８に設けてもよい。

タンクユニット３３には、風呂用熱交換器６０及び風呂循環ポンプ２９が内蔵されている。風呂用熱交換器６０は、一次側流路６０ａ及び二次側流路６０ｂを有する。風呂用熱交換器６０は、一次側流路６０ａを流れる一次流体と二次側流路６０ｂを流れる二次流体との間で熱を交換する熱交換器に相当する。本実施の形態では、風呂の浴槽３０から循環する浴水が二次流体として二次側流路６０ｂを流れる例について説明するが、本開示における二次側流体は、浴水以外の流体でもよい。例えば、二次側流体は、暖房用の熱媒体でもよいし、水源から供給される水でもよい。

風呂往き配管２７は、二次側流路６０ｂの出口と浴槽３０との間を接続している。風呂往き配管２７の途中には、風呂用熱交換器６０から流出する浴水の温度を検出するための風呂往き温度センサ３７が設置されている。風呂戻り配管２８は、二次側流路６０ｂの入口と浴槽３０との間を接続している。風呂戻り配管２８の途中には、浴水を二次側流路６０ｂに循環させるための風呂循環ポンプ２９と、浴槽３０から出た浴水の温度を検出するための風呂戻り温度センサ３８と、浴槽３０内の水位レベルを検出するための水位センサ４６と、浴水の循環の有無を検出するためのフロースイッチ４７とが設けられている。浴槽３０の底部には排水栓５５が設けられている。風呂循環ポンプ２９は、二次側流路６０ｂに二次流体を流れさせる二次流体ポンプに相当する。

タンクユニット３３には、三方弁１１、循環ポンプ１２、四方弁１６、及び四方弁１８がさらに内蔵されている。三方弁１１、四方弁１６、及び四方弁１８は、湯水が循環する流路を切り替え可能な流路切替手段に相当する。貯湯式給湯装置３５は、この流路切替手段と、ＨＰ往き配管１４及びＨＰ戻り配管１５と、後述する配管類とを含む配管装置を備える。循環ポンプ１２は、この配管装置に湯水を循環させるためのポンプである。

三方弁１１は、入口となるａポート及びｂポートと、出口となるｃポートとを有する。三方弁１１は、ａ−ｃ、ｂ−ｃの２つの経路の間で流路切替可能に構成されている。四方弁１６は、入口となるａポート及びｂポートと、出口となるｃポート及びｄポートとを有する。四方弁１６は、ａ−ｃ、ａ−ｄ、ｂ−ｃ、ｂ−ｄの４つの経路の間で流路切替可能に構成されている。四方弁１８は、入口となるａポートと、出口となるｂポート、ｃポート、及びｄポートとを有する。四方弁１８は、ａ−ｂ、ａ−ｃ、ａ−ｄの３つの経路の間で流路切替可能に構成されている。

タンクユニット３３は、低温配管１０、第一送水配管１３ａ、第一温水配管１７ａ、第二温水配管１７ｂ、第三温水配管１９ａ、第四温水配管１９ｂ、及び第五温水配管１９ｃを有している。低温配管１０は、水導出口８ｂと、三方弁１１のａポートとの間を接続している。第一送水配管１３ａは、三方弁１１のｃポートと、循環ポンプ１２の入口との間を接続している。ＨＰ往き配管１４は、循環ポンプ１２の出口と、水冷媒熱交換器３の入水口との間を接続している。ＨＰ戻り配管１５は、水冷媒熱交換器３の出湯口と、四方弁１６のｂポートとの間を接続している。第一温水配管１７ａは、四方弁１６のｄポートと、四方弁１８のａポートとの間を接続している。第二温水配管１７ｂは、四方弁１６のｃポートと、水導入口８ｃとの間を接続している。第三温水配管１９ａは、四方弁１８のｂポートと、温水導入出口８ｅとの間を接続している。第四温水配管１９ｂは、四方弁１８のｄポートと、温水導入出口８ｄとの間を接続している。第五温水配管１９ｃは、四方弁１８のｃポートと、中温水導入口８ｇとの間を接続している。

配管２０ａは、温水導入出口８ｅと、一次側流路６０ａの入口との間を接続している。配管２０ｃは、一次側流路６０ａの出口と、三方弁１１のｂポートとの間を接続している。第二送水配管１３ｂは、ＨＰ往き配管１４の途中に形成された分岐部５１から分岐し、四方弁１６のａポートに接続されている。

タンクユニット３３は、中温配管７９、第一給水配管９ａ、第二給水配管９ｂ、第三給水配管９ｃ、第四給水配管９ｄ、給湯用混合弁２２、風呂用混合弁２３、中温水切替弁７８、給湯配管２４、風呂配管２５、配管２０ｂ、及び逆止弁５０を有している。

中温水切替弁７８は、入口となるａポート及びｂポートと、出口となるｃポートとを有する流路切替手段である。中温水切替弁７８は、ａ−ｃ、ｂ−ｃの２つの経路の間で流路切替可能に構成されている。

給湯用混合弁２２は、第一入口、第二入口、及び出口を備える混合手段である。風呂用混合弁２３は、第一入口、第二入口、及び出口を備える混合手段である。

第一給水配管９ａの一端は水道等の水源に接続される。第一給水配管９ａの他端には減圧弁３１を介して第二給水配管９ｂ及び第三給水配管９ｃが接続される。第二給水配管９ｂは、中温水切替弁７８のａポートに接続されている。中温配管７９は、中温水導入出口８ｆと、中温水切替弁７８のｂポートとの間を接続している。配管２０ｂの一端は、配管２０ｃの途中に形成された分岐部５２に接続されている。配管２０ｂの他端は、中温配管７９の途中に形成された分岐部５３に接続されている。逆止弁５０は、配管２０ｂの途中に設置されている。逆止弁５０は、貯湯タンク８の中間部の水が、配管２０ｂを通って貯湯タンク８の下部へ流れることを阻止する。第四給水配管９ｄの一端は、中温水切替弁７８のｃポートに接続されている。第四給水配管９ｄの他端は、給湯用混合弁２２及び風呂用混合弁２３のそれぞれの第一入口に接続されている。高温配管２１の一端は、温水導入出口８ｄに連通する。高温配管２１の他端は、給湯用混合弁２２及び風呂用混合弁２３のそれぞれの第二入口に接続されている。

中温水切替弁７８は、第二給水配管９ｂと第四給水配管９ｄとが連通する第一流路状態と、中温配管７９と第四給水配管９ｄとが連通する第二流路状態の２つの流路状態を切替えて使用する。中温水切替弁７８を第一流路状態にすると、水源から供給される低温水が、第二給水配管９ｂ及び第四給水配管９ｄを通って、給湯用混合弁２２及び風呂用混合弁２３へ供給される状態になる。中温水切替弁７８を第二流路状態にすると、中温水導入出口８ｆ及び中温配管７９を通って貯湯タンク８から供給される中温水が、第四給水配管９ｄを通って、給湯用混合弁２２及び風呂用混合弁２３へ供給される状態になる。

中温水導入出口８ｆと分岐部５３との間の中温配管７９に中温配管温度センサ５４が取り付けられている。中温配管温度センサ５４は、中温水導入出口８ｆと分岐部５３との間の中温配管７９を通る水の温度を検出する。

給湯用混合弁２２は、貯湯タンク８から高温配管２１を通って供給される高温水と、第四給水配管９ｄから供給される低温水もしくは中温水との流量比を調整することにより、使用者がリモコン装置４４にて設定した設定温度の湯を生成し、給湯配管２４に流入させる。給湯用混合弁２２で温度調整された湯は、給湯配管２４から給湯栓３４を経由して、例えばシャワー、カラン等の蛇口（図示省略）に供給される。

風呂用混合弁２３は、貯湯タンク８から高温配管２１を通って供給される高温水と、第四給水配管９ｄから供給される低温水もしくは中温水との流量比を調整することにより、使用者がリモコン装置４４にて設定した設定温度の湯を生成し、風呂配管２５に流入させる。風呂用混合弁２３で設定温度に調整された湯は、風呂用流量センサ４５、風呂用電磁弁２６、風呂往き配管２７、風呂戻り配管２８を経て、浴槽３０へ流入する。

制御装置３６は、風呂用流量センサ４５及び水位センサ４６により検出される情報に基づいて浴槽３０の湯張りの完了を判定することにより、湯張り完了時の浴槽３０内の浴水の量である湯張り湯量が、使用者がリモコン装置４４にて設定した湯量に等しくなるように制御できる。本実施の形態の貯湯式給湯装置３５は、風呂自動運転を実行可能なものでもよい。リモコン装置４４にて風呂自動運転が設定されると、制御装置３６は、湯張りの完了後、浴槽３０内の浴水の温度及び量が、リモコン装置４４で設定された温度及び量に維持されるように、必要に応じて、浴水の昇温、冷却、たし湯、さし水を行う。

制御装置３６は、沸上運転を制御する。沸上運転は、ＨＰユニット７により加熱された湯すなわち高温水を貯湯タンク８内に蓄積する運転である。制御装置３６は、貯湯タンク８内の残湯量または蓄熱量に応じて、沸上運転の開始及び停止などを制御する。沸上運転においては、ＨＰユニット７及び循環ポンプ１２が運転され、以下のようになる。貯湯タンク８の下部にある低温水が、水導出口８ｂ、低温配管１０、三方弁１１、第一送水配管１３ａ、循環ポンプ１２、及びＨＰ往き配管１４を経由して水冷媒熱交換器３に流入する。この低温水が水冷媒熱交換器３内で加熱されることで生成した高温水は、ＨＰ戻り配管１５、四方弁１６、第一温水配管１７ａ、四方弁１８、及び第四温水配管１９ｂを経由して、温水導入出口８ｄから貯湯タンク８内に流入する。このような沸上運転が実行されることで、貯湯タンク８の内の上部から下部へ向かって高温水が貯えられていき、この高温水の層が徐々に厚くなっていく。制御装置３６は、貯湯温度センサ４１，４２，４３により把握される貯湯タンク８内の貯湯量または蓄熱量が所定量を超えると、沸上運転を終了する。

制御装置３６は、浴槽３０から循環する浴水を風呂用熱交換器６０により加熱する追焚運転を実行可能である。制御装置３６は、浴槽３０に溜められた浴水の温度を保つために追焚運転を行ってもよいし、浴槽３０に溜められた浴水の温度を上昇させるために追焚運転を行ってもよい。本実施の形態における追焚運転は、風呂用熱交換器６０において一次流体により二次流体を加熱する加熱運転に相当する。

追焚運転のとき、制御装置３６は、以下のように制御する。三方弁１１は、ｂポートとｃポートとが連通し、ａポートが閉状態になる。四方弁１６は、ａポートとｄポートとが連通し、ｂポートとｃポートとが閉状態になる。四方弁１８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。循環ポンプ１２及び風呂循環ポンプ２９が運転される。貯湯タンク８の上部から温水導入出口８ｅを通って流出した湯は、一次流体として、配管２０ａ、一次側流路６０ａ、配管２０ｃ、三方弁１１、第一送水配管１３ａ、循環ポンプ１２、分岐部５１、第二送水配管１３ｂ、四方弁１６、第一温水配管１７ａ、四方弁１８、及び第五温水配管１９ｃを経由して、中温水導入口８ｇから貯湯タンク８の中間部に流入する。このようにして湯水が循環する回路は、貯湯タンク８の上部から取り出した湯を一次流体として一次側流路６０ａに供給し、一次側流路６０ａを通過した一次流体を貯湯タンク８の中間部に流入させるタンク利用加熱回路に相当する。

水源から供給される低温水よりも温度の高い温水が配管内に残っている場合には、配管内の残水が有効な熱量を有しているので、配管内に残熱があると言える。そのような場合に、配管内の残水がそのまま放置されたとすると、残熱は周囲空気に散逸して無駄になる。これに対し、配管内の残熱を貯湯タンク８の中間部に回収できれば、深夜時間帯の沸上運転においてＨＰユニット７で生成する必要熱量を低減できるので、エネルギー効率を向上できる。

制御装置３６は、追焚運転の終了後に続いて行われる熱回収運転を制御可能である。追焚運転の終了後は、タンク利用加熱回路の配管内に熱が残っている。本実施の形態であれば、追焚運転の終了後に熱回収運転を行うことにより、タンク利用加熱回路の少なくとも一部の配管内の残水を貯湯タンク８の中間部に流入させることができる。これにより、当該残水が持つ残熱を貯湯タンク８の中間部に回収することができるので、エネルギー効率を向上できる。

本実施の形態では、熱回収運転のときに湯水が流れる回路として、第一熱回収回路と、第二熱回収回路とを形成可能である。第一熱回収回路と第二熱回収回路とは、四方弁１６及び四方弁１８により切り替え可能である。第一熱回収回路は、貯湯タンク８の下部から取り出した水を、水冷媒熱交換器３を経由することなく一次流体として一次側流路６０ａに供給し、一次側流路６０ａを通過した一次流体を貯湯タンク８の中間部に流入させる回路である。第二熱回収回路は、貯湯タンク８の下部から取り出した水を、水冷媒熱交換器３を経由させて一次流体として一次側流路６０ａに供給し、一次側流路６０ａを通過した一次流体を貯湯タンク８の中間部に流入させる回路である。ＨＰ往き配管１４及びＨＰ戻り配管１５を通らない第一熱回収回路は、ＨＰ往き配管１４及びＨＰ戻り配管１５を通る第二熱回収回路よりも回路長が短い。

沸上運転の終了後、しばらくの間は、水冷媒熱交換器３及びＨＰ戻り配管１５等に余熱が残っている。そのような場合に、水冷媒熱交換器３及びＨＰ戻り配管１５等の内部の残水がそのまま放置されたとすると、上記余熱は周囲空気に散逸して無駄になる。これに対し、上記余熱を貯湯タンク８の中間部に回収できれば、エネルギー効率を向上できる。

沸上運転の終了後、短時間のうちに熱回収運転を行うような場合には、水冷媒熱交換器３及びＨＰ戻り配管１５等に余熱が残っている可能性がある。本実施の形態において、制御装置３６は、熱回収運転を開始するときに水冷媒熱交換器３に余熱が残っていない場合には第一熱回収回路に水を流れさせる熱回収運転を実行し、熱回収運転を開始するときに水冷媒熱交換器３に余熱が残っている場合には第二熱回収回路に水を流れさせる熱回収運転を実行する。これにより、以下の効果が得られる。水冷媒熱交換器３に余熱が残っている場合には第二熱回収回路に水を流れさせることで、タンク利用加熱回路の残熱だけでなく、水冷媒熱交換器３及びＨＰ戻り配管１５等に残っている余熱も貯湯タンク８の中間部に回収することができる。その結果、エネルギー効率をさらに向上できる。その一方で、水冷媒熱交換器３に余熱が残っていない場合には、回路長の短い第一熱回収回路に水を流れさせることで、循環ポンプ１２の駆動負荷を軽減でき、循環ポンプ１２の電力消費を低減できる。

制御装置３６は、熱回収運転を開始するときに水冷媒熱交換器３に余熱が残っているかどうかを例えば以下のようにして判定してもよい。制御装置３６は、ＨＰユニット７の圧縮機１の運転が停止してからの経過時間が基準時間以内である場合には水冷媒熱交換器３に余熱が残っていると判定し、当該経過時間が当該基準時間を超えている場合には水冷媒熱交換器３に余熱が残っていないと判定してもよい。なお、制御装置３６は、例えば外気温度などの条件に応じて、当該基準時間を変更してもよい。また、制御装置３６は、ＨＰユニット７に設けられた温度センサの検出温度に基づいて、水冷媒熱交換器３に余熱が残っているかどうかを判定してもよい。例えば、制御装置３６は、出湯温度センサ３９の検出温度が閾値を超える場合には水冷媒熱交換器３に余熱が残っていると判定し、出湯温度センサ３９の検出温度が当該閾値以下である場合には水冷媒熱交換器３に余熱が残っていないと判定してもよい。

図２は、図１に示す貯湯式給湯装置３５における第一熱回収回路を示す図である。図２に示す第一熱回収回路の熱回収運転では、制御装置３６による制御により、以下のようになる。三方弁１１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。四方弁１６は、ａポートとｄポートとが連通し、ｂポートとｃポートとが閉状態となる。四方弁１８は、ａポートとｂ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。循環ポンプ１２が運転される。水は、水導出口８ｂ、低温配管１０、三方弁１１、第一送水配管１３ａ、循環ポンプ１２、分岐部５１、第二送水配管１３ｂ、四方弁１６、第一温水配管１７ａ、四方弁１８、第三温水配管１９ａ、配管２０ａ、一次側流路６０ａ、分岐部５２、配管２０ｂ、分岐部５３、中温配管７９の順に流れて、中温水導入出口８ｆから貯湯タンク８の中間部に流入する。このようにして、第一熱回収回路の熱回収運転が行われると、追焚運転終了後の配管内の残熱を回収した熱回収水が、中温水導入出口８ｆから流入し、貯湯タンク８内の中温水導入出口８ｆの近くに貯留される。

図３は、図１に示す貯湯式給湯装置３５における第二熱回収回路を示す図である。図３に示す第二熱回収回路の熱回収運転では、制御装置３６による制御により、以下のようになる。三方弁１１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。四方弁１６は、ｂポートとｄポートとが連通し、ａポートとｃポートとが閉状態となる。四方弁１８は、ａポートとｂ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。循環ポンプ１２が運転される。水は、水導出口８ｂ、低温配管１０、三方弁１１、第一送水配管１３ａ、循環ポンプ１２、ＨＰ往き配管１４、水冷媒熱交換器３、ＨＰ戻り配管１５、四方弁１６、第一温水配管１７ａ、四方弁１８、第三温水配管１９ａ、配管２０ａ、一次側流路６０ａ、分岐部５２、配管２０ｂ、分岐部５３、中温配管７９の順に流れて、中温水導入出口８ｆから貯湯タンク８の中間部に流入する。このようにして、第二熱回収回路の熱回収運転が行われると、追焚運転終了後の配管内の残熱を回収した熱回収水に加えて、沸上運転の終了後の水冷媒熱交換器３及びＨＰ戻り配管１５等の余熱を回収した熱回収水が中温水導入出口８ｆから流入し、貯湯タンク８内の中温水導入出口８ｆの近くに貯留される。

上述したように、熱回収運転が行われると、熱回収水が貯湯タンク８内の中温水導入出口８ｆの近くに貯留される。本実施の形態では、貯湯タンク８内の熱回収水すなわち中温水を、中温水導入出口８ｆ、中温配管７９、中温水切替弁７８、及び第四給水配管９ｄを通して、給湯用混合弁２２及び風呂用混合弁２３へ供給し、給湯に利用することができる。このため、エネルギー効率を向上する上でさらに有利になる。特に、本実施の形態では、給湯用混合弁２２及び風呂用混合弁２３へ供給される中温水を取り出すときの取出口となる中温水導入出口８ｆと、熱回収水が流入する流入口となる中温水導入出口８ｆとが共通である。これにより、貯湯タンク８内の熱回収水をより確実に給湯に利用することができる。

制御装置３６は、熱回収運転を実行した時間、すなわち循環ポンプ１２の作動時間が、所定の上限時間を超えると、循環ポンプ１２を停止して熱回収運転を終了するように制御してもよい。これにより、熱回収運転を終了するタイミングを適切に制御できる。この上限時間は、例えば１０秒でもよい。また、制御装置３６は、回路長の長い第二熱回収回路の熱回収運転のときの上限時間を、回路長の短い第一熱回収回路の熱回収運転のときの上限時間よりも長い時間にしてもよい。

貯湯温度センサ４３は、貯湯タンク８の下部にある水の温度であるタンク下部水温を検出するタンク下部水温検出手段に相当する。中温配管温度センサ５４は、熱回収運転のときに貯湯タンク８の中間部に流入する熱回収水の温度を検出する回収水温検出手段に相当する。以下の説明では、貯湯温度センサ４３の検出温度をタンク下部水温と称し、熱回収運転のときの中温配管温度センサ５４の検出温度を熱回収水温と称する。

制御装置３６は、タンク下部水温が熱回収水温よりも低いとき、またはタンク下部水温が熱回収水温よりも所定値以上低いときに熱回収運転を実施するようにしてもよい。すなわち、制御装置３６は、タンク下部水温が熱回収水温よりも低いこと、またはタンク下部水温が熱回収水温よりも上記所定値以上低いことを、熱回収運転を開始する条件としてもよい。そのようにすることで、熱回収運転を実施するメリットがあるかどうかを適切に判断して、熱回収運転を実施するかどうかを決めることができる。

また、制御装置３６は、熱回収運転の実行中に、タンク下部水温が熱回収水温以上になった場合、または熱回収水温とタンク下部水温との温度差が所定値未満になった場合には、熱回収運転を停止してもよい。すなわち、制御装置３６は、タンク下部水温が熱回収水温以上になること、または熱回収水温とタンク下部水温との温度差が上記所定値未満になることを、熱回収運転を終了する条件としてもよい。そのようにすることで、適切なタイミングで熱回収運転を終了できる。

また、制御装置３６は、タンク下部水温が基準温度（例えば３０℃）に比べて低いときに熱回収運転を実施するようにしてもよい。すなわち、制御装置３６は、タンク下部水温が上記基準温度に比べて低いことを、熱回収運転を開始する条件としてもよい。そのようにすることで、熱回収運転を実施するメリットがあるかどうかを適切に判断して、熱回収運転を実施するかどうかを決めることができる。また、制御装置３６は、熱回収運転の実行中に、タンク下部水温が上記基準温度以上になった場合には、熱回収運転を停止してもよい。すなわち、制御装置３６は、タンク下部水温が上記基準温度以上になることを、熱回収運転を終了する条件としてもよい。そのようにすることで、適切なタイミングで熱回収運転を終了できる。

熱回収運転のときに、制御装置３６は、予め設定された一定の回転数（例えば２０００ｒｐｍ）で循環ポンプ１２を運転することが好ましい。これにより、循環ポンプ１２の電力消費を低減する上で有利になる。

制御装置３６は、追焚運転において動作した風呂循環ポンプ２９が停止した後に熱回収運転を開始することが好ましい。熱回収運転の開始後は、低温水が風呂用熱交換器６０の一次側流路６０ａに流入する可能性があるので、二次側流路６０ｂ内の浴水が低温水によって冷却される可能性がある。風呂循環ポンプ２９が停止した後に熱回収運転を開始すれば、そのようにして冷却された二次側流路６０ｂ内の浴水が浴槽３０内に流入することを確実に防止できるので、浴槽３０内の浴水の温度が低下することを確実に防止できる。

制御装置３６は、熱回収運転のときの循環ポンプ１２の回転数が、追焚運転のときの循環ポンプ１２の最低回転数よりも低くなるように制御することが好ましい。例えば、制御装置３６は、追焚運転のときの循環ポンプ１２の最低回転数が３５００ｒｐｍに設定されている場合には、熱回収運転のときに循環ポンプ１２の回転数が２０００ｒｐｍとなるように制御してもよい。これにより、循環ポンプ１２の電力消費を低減する上で有利になる。

ＨＰユニット７に流入する水の温度が上昇すると、ＨＰユニット７のＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が低下する傾向がある。このため、タンク下部温度が上昇すると、ＨＰユニット７のＣＯＰが低下しやすい。これに対し、本実施の形態であれば、貯湯タンク８に流入した熱回収水は、貯湯タンク８の中間部に貯留されるので、タンク下部温度が上昇しにくい。よって、ＨＰユニット７のＣＯＰが低下することを防止する上で有利になる。

本実施の形態では、水冷媒熱交換器３に余熱が残っている場合には第二熱回収回路に水を流れさせる熱回収運転を実行することにより、水冷媒熱交換器３を冷却できる。このため、水冷媒熱交換器３内でスケールが生成することを抑制できる。

これまでの説明では、追焚運転のときに、貯湯タンク８の上部から取り出された湯を一次流体として一次側流路６０ａに供給する場合について説明した。このような追焚運転を以下「タンク利用追焚運転」と称する。本実施の形態では、追焚運転のときに、ＨＰユニット７を運転し、ＨＰユニット７で加熱された湯を一次流体として一次側流路６０ａに供給することもできる。このような追焚運転を以下「ＨＰ追焚運転」と称する。

ＨＰ追焚運転のとき、制御装置３６は、以下のように制御する。三方弁１１は、ｂポートとｃポートとが連通し、ａポートが閉状態になる。四方弁１６は、ｂポートとｄポートとが連通し、ａポートとｃポートとが閉状態になる。四方弁１８は、ａポートとｂ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。ＨＰユニット７、循環ポンプ１２、及び風呂循環ポンプ２９が運転される。水冷媒熱交換器３から流出した湯は、一次流体として、ＨＰ戻り配管１５、四方弁１６、第一温水配管１７ａ、四方弁１８、第三温水配管１９ａ、配管２０ａ、一次側流路６０ａ、配管２０ｃ、三方弁１１、第一送水配管１３ａ、循環ポンプ１２、及びＨＰ往き配管１４を経由して水冷媒熱交換器３に戻り、再び循環する。

ＨＰ追焚運転の終了後は、水冷媒熱交換器３及びＨＰ戻り配管１５等に余熱が残っている。制御装置３６は、ＨＰ追焚運転の終了後に、第二熱回収回路に水を流れさせる熱回収運転を実行する。これにより、ＨＰ追焚運転の終了後に水冷媒熱交換器３及びＨＰ戻り配管１５等に残った余熱を貯湯タンク８の中間部に回収することができる。その結果、エネルギー効率を向上できる。

制御装置３６は、ＨＰ追焚運転を実行した場合には水冷媒熱交換器３に余熱が残っていると判定して第二熱回収回路の熱回収運転を実行し、タンク利用追焚運転を実行した場合には水冷媒熱交換器３に余熱が残っていないと判定して第一熱回収回路の熱回収運転を実行するようにしてもよい。

１ 圧縮機、 ３ 水冷媒熱交換器、 ４ 膨張弁、 ５ 冷媒配管、 ６ 空気熱交換器、 ７ ＨＰユニット、 ８ 貯湯タンク、 ８ａ 水導入口、 ８ｂ 水導出口、 ８ｃ 水導入口、 ８ｄ 温水導入出口、 ８ｅ 温水導入出口、 ８ｆ 中温水導入出口、 ８ｇ 中温水導入口、 ９ａ 第一給水配管、 ９ｂ 第二給水配管、 ９ｃ 第三給水配管、 ９ｄ 第四給水配管、 １０ 低温配管、 １１ 三方弁、 １２ 循環ポンプ、 １３ａ 第一送水配管、 １３ｂ 第二送水配管、 １４ ＨＰ往き配管、 １５ ＨＰ戻り配管、 １６ 四方弁、 １７ａ 第一温水配管、 １７ｂ 第二温水配管、 １８ 四方弁、 １９ａ 第三温水配管、 １９ｂ 第四温水配管、 １９ｃ 第五温水配管、 ２０ａ 配管、 ２０ｂ 配管、 ２０ｃ 配管、 ２１ 高温配管、 ２２ 給湯用混合弁、 ２３ 風呂用混合弁、 ２４ 給湯配管、 ２５ 風呂配管、 ２６ 風呂用電磁弁、 ２７ 風呂往き配管、 ２８ 風呂戻り配管、 ２９ 風呂循環ポンプ、 ３０ 浴槽、 ３１ 減圧弁、 ３３ タンクユニット、 ３４ 給湯栓、 ３５ 貯湯式給湯装置、 ３６ 制御装置、 ３７ 風呂往き温度センサ、 ３８ 風呂戻り温度センサ、 ３９ 出湯温度センサ、 ４０ 入水温度センサ、 ４１，４２，４３ 貯湯温度センサ、 ４４ リモコン装置、 ４５ 風呂用流量センサ、 ４６ 水位センサ、 ４７ フロースイッチ、 ５０ 逆止弁、 ５１ 分岐部、 ５２ 分岐部、 ５３ 分岐部、 ５４ 中温配管温度センサ、 ５５ 排水栓、 ６０ 風呂用熱交換器、 ６０ａ 一次側流路、 ６０ｂ 二次側流路、 ７８ 中温水切替弁、 ７９ 中温配管

Claims (9)

1. 水を加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段により加熱された湯を貯留可能であり、上部と、下部と、前記上部と前記下部との間の中間部とを有する貯湯タンクと、
   一次側流路及び二次側流路を有し、前記一次側流路を流れる一次流体と前記二次側流路を流れる二次流体との間で熱を交換する熱交換器と、
   湯水が循環する流路を切り替え可能な流路切替手段を有する配管装置と、
   前記熱交換器において前記一次流体により前記二次流体を加熱する加熱運転と、前記加熱運転の後の熱回収運転とを実行可能な制御手段と、
   を備え、
   前記流路切替手段は、
   前記貯湯タンクの前記上部から取り出した湯を前記一次流体として前記一次側流路に供給し、前記一次側流路を通過した前記一次流体を前記貯湯タンクの前記中間部に流入させるタンク利用加熱回路と、
   前記貯湯タンクの前記下部から取り出した水を、前記加熱手段を経由することなく前記一次流体として前記一次側流路に供給し、前記一次側流路を通過した前記一次流体を前記貯湯タンクの前記中間部に流入させる第一熱回収回路と、
   前記貯湯タンクの前記下部から取り出した水を、前記加熱手段を経由させて前記一次流体として前記一次側流路に供給し、前記一次側流路を通過した前記一次流体を前記貯湯タンクの前記中間部に流入させる第二熱回収回路と、
   を切り替え可能であり、
   前記制御手段は、前記熱回収運転を開始するときに前記加熱手段に余熱が残っていない場合には前記第一熱回収回路に水を流れさせる前記熱回収運転を実行し、前記熱回収運転を開始するときに前記加熱手段に余熱が残っている場合には前記第二熱回収回路に水を流れさせる前記熱回収運転を実行する貯湯式給湯装置。
2. 前記制御手段は、前記熱回収運転を実行した時間が上限時間を超えると前記熱回収運転を終了する請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
3. 前記貯湯タンクの前記下部にある水の温度であるタンク下部水温を検出するタンク下部水温検出手段と、
   前記熱回収運転のときに前記貯湯タンクの前記中間部に流入する熱回収水の温度を検出する回収水温検出手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記タンク下部水温が前記熱回収水の温度よりも低いとき、または前記タンク下部水温が前記熱回収水の温度よりも所定値以上低いときに前記熱回収運転を実施する請求項１または請求項２に記載の貯湯式給湯装置。
4. 前記貯湯タンクの前記下部にある水の温度であるタンク下部水温を検出するタンク下部水温検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記タンク下部水温が基準温度に比べて低いときに前記熱回収運転を実施する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
5. 前記熱回収運転のときに前記第一熱回収回路または前記第二熱回収回路に水を流れさせる循環ポンプを備え、
   前記熱回収運転のときに前記循環ポンプを一定の回転数で運転する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
6. 前記二次側流路に前記二次流体を流れさせる二次流体ポンプを備え、
   前記制御手段は、前記二次流体ポンプが停止した後に前記熱回収運転を開始する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
7. 前記加熱運転のときには前記タンク利用加熱回路に水を流れさせ、前記熱回収運転のときには前記第一熱回収回路または前記第二熱回収回路に水を流れさせる循環ポンプを備え、
   前記制御手段は、前記熱回収運転のときの前記循環ポンプの回転数が、前記加熱運転のときの前記循環ポンプの最低回転数よりも低くなるように制御する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
8. 前記貯湯タンクの前記下部にある水の温度であるタンク下部水温を検出するタンク下部水温検出手段と、
   前記熱回収運転のときに前記貯湯タンクの前記中間部に流入する熱回収水の温度を検出する回収水温検出手段と、
   を備え、
   前記熱回収運転の実行中に、前記制御手段は、前記タンク下部水温が前記熱回収水の温度以上になった場合、または前記熱回収水の温度と前記タンク下部水温との温度差が所定値以下になった場合には前記熱回収運転を停止する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
9. 前記貯湯タンクの前記下部にある水の温度であるタンク下部水温を検出するタンク下部水温検出手段を備え、
   前記熱回収運転の実行中に、前記制御手段は、前記タンク下部水温が基準温度以上になった場合には前記熱回収運転を停止する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。

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