JP3935103B2 - 貯湯式給湯装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、貯湯タンク内の上部の湯水を熱源として利用する熱利用機器を備えた貯湯式給湯装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来よりこの種の貯湯式給湯装置においては、貯湯タンクと加熱手段と制御手段とが備えられ、深夜電力等により翌日に必要な湯水を沸き上げるようにしており、過去の使用湯量や給水温度等に基づいて翌日の沸き上げ温度を自動設定するようにしたものがあった。
【0003】
【特許文献1】
特開平5−87404号
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この従来のものでは、夏季等において使用湯量が少なかったり給水温度が高かったりした場合、翌日の沸き上げ湯温が低く設定される。しかし、本件出願人が提案する貯湯タンク内の湯水を熱源として利用する温水式浴室乾燥機等の熱利用機器を設けた場合、熱源となる湯水の湯温が低いと出力が低下してしまうと共に熱交換効率が低下して非効率なシステムとなってしまう。逆に熱源としての能力を確保するために沸き上げ温度を高く設定すると予想される使用湯量に対して余剰な貯湯熱量が多くなり、沸き上げ動作に無駄な電力を消費してしまうという課題があった。
【0005】
【課題を解決する為の手段】
そこで、本発明は上記課題を解決するため、請求項1では、給水管および出湯管が接続された貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を沸き上げる加熱手段と、前記貯湯タンク内の上部の湯水を暖房、乾燥、浴槽水加熱の何れかの熱源として利用する熱利用機器と、前記貯湯タンクの中間部に接続され中間部にある湯水を出湯可能とした中間出湯管と、前記貯湯タンク内の湯水を前記加熱手段で沸き上げる際に、必要熱量Qが少ない場合においても、前記貯湯タンク下部の湯水を第1の温度T1、前記貯湯タンク上部の湯水を第1の温度T1より高い第2の温度T2に沸き上げるように前記加熱手段を制御するようにした制御手段とを備え、前記加熱手段は、前記貯湯タンク下部から取り出した湯水を循環して沸き上げて前記貯湯タンク上部に戻すように構成し、かつ、前記制御手段は、少なくとも必要熱量Qと前記貯湯タンクの容量Aとから、第1の温度T1で沸き上げる湯量A1および第1の温度T1よりも高い第2の温度T2で沸き上げる湯量A2を算出する湯量算出手段を有し、前記貯湯タンク内の湯水を前記加熱手段に循環して沸き上げる際に、湯量A1を第1の温度T1で沸き上げた後に、湯量A2を第2の温度T2で沸き上げるように前記加熱手段を制御すると共に、給湯に用いる湯水は主に前記中間出湯管から出湯するようにした。
【0006】
これにより、貯湯タンクの上部には熱源として利用しやすい第2の温度の温水が貯められ、熱交換効率を向上して熱利用機器の出力を大きくすることができると共に、貯湯タンクの下部には給湯に用いる第1の温度の湯水が貯められ、貯湯タンクの中間部に設けられている中間出湯管から取り出して給湯に用いることができるため、余剰な貯湯熱量を極力少なくして沸き上げ動作に無駄な電力を消費することがなく省エネルギーとなると同時に、貯湯タンクの中間部から出湯可能であるので貯湯タンク上部に貯められた第2の温度の高温水を給湯の使用によっても長い間貯湯しておくことができる。また、これにより、翌日の必要熱量に合致した沸き上げが可能となると同時に、熱利用機器用の第2の温度の高温水を確保でき、沸き上げに無駄な電力を消費せず省エネルギーとなる。
【0009】
また、請求項2では、前記加熱手段を二酸化炭素冷媒を用いたヒートポンプ回路としたものである。
【0010】
これにより、ヒートポンプ回路による高効率かつ高温度の沸き上げが可能となるものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第1の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【0012】
この貯湯式給湯装置は、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜時間帯に湯水を沸き上げて貯湯し、この貯湯した湯水を給湯に用いるもので、1は湯水を貯湯する貯湯タンク2を備えた貯湯タンクユニット、3は貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット、4は台所や洗面所等に設けられた給湯栓、5はこの給湯栓4の近傍に設けられた給湯リモコン、6は貯湯タンク2内の高温水を熱源とする浴室暖房乾燥機等の熱利用機器である。
【0013】
前記貯湯タンクユニット1の貯湯タンク2は、上端に出湯管7と、下端に給水管8とが接続され、さらに、下部に加熱循環回路を構成する加熱往き管9と、上部に加熱循環回路を構成する加熱戻り管10とが接続され、前記ヒートポンプユニット3によって加熱往き管9から取り出した貯湯タンク2内の湯水を沸き上げて加熱戻り管10から貯湯タンク2内に戻して貯湯され、給水管8からの給水により貯湯タンク2内の湯水が押し上げられて貯湯タンク2内上部の高温水が出湯管7から押し出されて給湯されるものである。
【0014】
前記ヒートポンプユニット3は、圧縮機11と凝縮器としての冷媒−水熱交換器12と電子膨張弁13と強制空冷式の蒸発器14で構成されたヒートポンプ回路15と、貯湯タンク2内の湯水を前記加熱往き管9および加熱戻り管10を介して冷媒−水熱交換器12に循環させる加熱循環ポンプ16と、それらの駆動を制御する加熱制御部17とを備え、貯湯タンク2内の湯水を循環して指示された沸き上げ温度まで沸かし上げるものである。なお、ヒートポンプ回路15内には冷媒として二酸化炭素が用いられて超臨界ヒートポンプサイクルを構成しているので、低温水を電熱ヒータなしで約90℃の高温まで沸き上げることが可能なものである。
【0015】
ここで、前記冷媒−水熱交換器12は冷媒と被加熱水たる貯湯タンク2内の湯水とが対向して流れる対向流方式を採用しており、超臨界ヒートポンプサイクルでは熱交換時において冷媒は超臨界状態のまま凝縮されるため効率良く高温まで被加熱水を加熱することができ、被加熱水の冷媒−水熱交換器12入口温度と冷媒の出口温度との温度差が一定になるように前記電子膨張弁13または圧縮機11を制御することで、被加熱水の冷媒−水熱交換器12の入口温度が5〜20℃程度の低い温度であるとCOP(エネルギー消費効率)がとても良い状態で被加熱水を加熱することが可能なものである。
【0016】
18は前記熱利用機器6の湯水を加熱するための熱交換器で、その一次側には貯湯タンク2上部に接続された熱交往き管19と貯湯タンク2下部に接続された熱交戻り管20とが接続されて熱交循環回路を構成し、熱交戻り管20途中に設けられた熱交循環ポンプ21の作動により貯湯タンク2から取り出した高温水を熱交換器18に循環させ、熱交換により温度低下した中温水を再び貯湯タンク2内に戻すものである。
【0017】
前記熱交換器18の二次側には、熱利用機器6の循環水を循環可能に暖房往き管22と暖房戻り管23より構成される暖房循環回路が接続され、暖房戻り管23途中に設けられた暖房循環ポンプ24の作動により熱利用機器6の循環水が熱交換器18に循環されて、一次側の高温水により加熱されて暖房あるいは乾燥が行われるものである。
【0018】
次に、25は貯湯タンク2の前記熱交戻り管20より高く前記出湯管7より低い中間位置に接続された中間出湯管で、前記熱交換器18で二次側と熱交換して温度低下した中温水などの貯湯タンク2の中間位置に貯められている湯水を貯湯タンク2から出湯するものである。
【0019】
26は、前記出湯管7途中で前記中間出湯管25の下流に設けられた電動ミキシング弁より構成された中間混合弁、27はこの中間混合弁26下流に設けた中間混合温度センサで、貯湯タンク2中間位置付近の中温水と貯湯タンク2上端に接続された出湯管7からの高温水とを給湯リモコン5でユーザーが設定した給湯設定温度より所定温度高い温度になるように混合比率が制御されるものである。
【0020】
次に、28は中間混合弁26からの湯水と給水管8から分岐された給水バイパス管29からの低温水を混合する電動ミキシング弁より構成された給湯混合弁であり、その下流の給湯管30に設けた給湯温度センサ31で検出した湯温が給湯リモコン5でユーザーが設定した給湯設定温度になるように混合比率を制御するものである。
【0021】
次に、32は貯湯タンク2の上下方向に複数個配置された貯湯温度センサで、この実施形態では5つの貯湯温度センサが配置され上から32a、32b、32c、32d、32eと呼び、これらの貯湯温度センサ32が検出する温度情報によって、貯湯タンク2内にどれだけの熱量が残っているかを検知し、そして貯湯タンク2内の上下方向の温度分布を検知するものである。
【0022】
前記給湯リモコン5には、給湯設定温度を設定する給湯温度設定スイッチ33が設けられ、給湯温度設定手段を構成しているものである。
【0023】
34は貯湯タンクユニット1内の各センサの入力を受け各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを有した給湯制御部である。この給湯制御部34に前記給湯リモコン5が無線または有線により接続されユーザーが任意の給湯設定温度を設定できるようにしているものであると共に、前記ヒーポン制御部17と有線にて接続されて沸かし上げ温度および沸かし上げ動作の発停の指示を前記ヒーポン制御部17へ送るものである。
【0024】
この給湯制御部34は、過去複数日分の使用熱量から翌日に必要な必要熱量Qを演算すると共に、通常は必要熱量Qと貯湯タンク容量Aから沸き上げ温度Tを算出しているものである。
【0025】
ここで、前記給湯制御部34は夏季等で必要熱量Qが少ない場合に、必要熱量Qと予め記憶されている貯湯タンク容量Aと給水温度センサ35で検出する給水温度Twから、第1の温度T1で沸き上げる湯量A1および第1の温度T1よりも高い第2の温度T2で沸き上げる湯量A2を算出する湯量算出手段36を有し、湯量算出手段36はこの一実施形態では下記式より各沸き上げ温度T1、T2で沸き上げる湯量A1、A2を算出するようにしている。
【0026】
(T1−Tw)・A1+(T2−Tw)・A2=Q
※A1+A2=A
【0027】
ここで、第1の沸き上げ温度T1はヒートポンプ回路16で沸き上げるのに効率的で消費電力の少ない比較的低い温度(例えば65℃程度)で、第2の沸き上げ温度T2は熱源として有効な80℃程度の温度としている。
【0028】
次に、図2に示す沸き上げ運転時の作動について説明すると、深夜電力時間帯になると給湯制御部34は翌日に必要な必要熱量Qと貯湯タンク容量Aから沸き上げ温度Tを算出し、ヒーポン制御部17に対して沸き上げ温度Tと沸き上げ開始指示を発する。
【0029】
このとき、夏季等で必要熱量Qが少ない場合には、前記湯量算出手段36が第1の温度T1で沸き上げる湯量A1と、第1の温度T1よりも高い第2の温度T2で沸き上げる湯量A2を算出し、給湯制御部34がヒートポンプ制御部17に対して先に第1の沸き上げ温度T1を湯量A1だけ沸き上げるよう指示しする。
【0030】
指示を受けたヒーポン制御部17は圧縮機11を起動した後に加熱循環ポンプ16を駆動開始し、貯湯タンク2下部に接続された加熱往き管9から取り出した湯水を冷媒−水熱交換器12で第1の沸き上げ温度T1に加熱し、貯湯タンク2上部に接続された加熱戻り管10から貯湯タンク2内に戻し、貯湯タンク2の上部から順次積層して沸き上げた湯水を貯湯していく。
【0031】
そして、指示された湯量A1を第1の沸き上げ温度T1まで沸き上げると、給湯制御部17は残りの湯量A2を第1の沸き上げ温度T1より高い第2の沸き上げ温度T2まで沸き上げるよう指示する。指示を受けたヒーポン制御部17は冷媒−水熱交換器12で湯水を第2の沸き上げ温度T2になるよう圧縮機11および電子膨張弁13を制御し、温度T2に沸き上げられた湯水は加熱戻り管10を介して貯湯タンク2の上部に戻され、先ほどの温度T1の湯水の上に順次積層して貯湯されていく。
【0032】
必要熱量Q相当の湯水が沸き上げられると給湯制御部34はヒーポン制御部17に対して沸き上げ停止指令を発し、これを受けたヒーポン制御部17は圧縮機11を停止すると共に加熱循環ポンプ16も停止して沸き上げ動作を終了するもので、このようにして貯湯タンク2の上部に高い温度である第2の温度T2の湯を貯湯させ、その下部に第2の温度T2より低い温度である第1の温度T1の湯を貯湯させることができるものである。
【0033】
次に、図3に示す給湯運転時の作動について説明すると、給湯栓4を開くと給水管8からの給水が貯湯タンク2下部に流れ込む。そして中間出湯管24を介して中間混合弁25に湯水が押し出される。なお、貯湯タンク2内に流れ込む給水と貯湯されている沸き上げられた湯水との温度差により比重差が発生し、温度境界層を形成して比重の軽い高温の湯水が上部に、比重の重い給水が下部に位置することとなるので互いに混じり合うことはないものである。
【0034】
ここで、給湯制御部34は中間出湯管25からの湯水と出湯管7からの湯水を中間混合弁26にて給湯リモコン5で設定された給湯設定温度より所定温度高い温度となるように中間混合弁26を適当な比率に調整する。なお、ここでは、中間出湯管25から流入する湯が沸き上げられた湯水であり、給湯設定温度より高いため、中間混合弁26の出湯管7側が閉じられ、出湯管7からは湯水が流出せず中間出湯管25からの湯水がそのまま給湯混合弁28へ流入することとなる。
【0035】
そして、中間混合弁26から流出した湯は給湯混合弁28へ流入し、給水バイパス管29からの給水と混合され、給湯制御部34が給湯混合弁28の混合比率を調整し給湯設定温度の湯が給湯栓4から給湯される。そして、給湯栓4の閉止によって給湯が終了するものである。
【0036】
このように、前記中間混合弁26は給湯設定温度よりも所定温度高い温度の湯を供給するようにしているので、中間出湯管25が接続されている部位付近の湯水の温度が給湯設定温度よりも低い場合は、給湯制御部34により中間混合弁26の混合比率が調整されて出湯管7からの高温水を用いて給湯設定温度よりも所定温度高い温度の湯を供給するようにし、貯湯タンク2の上部に貯められている高温水の使用を最小限に留めるようにしている。
【0037】
次に、図4に示す熱利用機器による暖房/乾燥運転時の作動について説明すると、運転指示が入力されると給湯制御部34は熱交循環ポンプ21および暖房循環ポンプ24を駆動し、熱交往き管19から取り出した高温水を熱交換器18に流入させ、二次側の循環水と熱交換させて暖房/乾燥運転を行う。そして、熱交換により温度低下した湯水が熱交戻り管20を介して貯湯タンク2下部に戻り、貯湯されている湯水を押し上げる形で貯湯タンク2内に貯められるものである。
【0038】
そして、二次側では、熱交換器18にて加熱された循環水が熱利用機器6へ戻って暖房/乾燥等を行う。そして、運転停止の指示が入力されると給湯制御部34は熱交循環ポンプ21および暖房循環ポンプ24の駆動を停止し、運転を終了するものである。
【0039】
このように、夏季等の必要熱量Qが少ない場合においても、暖房/乾燥等の熱利用機器6の熱源となる高温水は貯湯タンク2の上部に貯められ、給湯に用いる湯水は主に中間出湯管25から出湯するようにしているので、給湯をしても貯湯タンク2上部の第2の温度T2の湯水はあまり消費されず熱源となる高温水をより多く確保することが可能で、沸き上げから時間が経過しても熱利用機器の能力を確保できると共に、貯湯タンク2上部の熱源となる湯水の温度だけを高く沸き上げることが可能で、二次側との温度差を大きく取れるため熱交換効率が向上し熱利用機器6の出力を大きくすることができ、しかも下部にはそれより低い温度T1で沸き上げて貯湯するので必要熱量Qに対する余剰な熱量を極力少なくして沸き上げ動作に無駄な電力を消費することがなく省エネルギーとなる。
【0040】
次に、本発明の第2の一実施形態を図5に基づき説明する。なお、前記第1の一実施形態と同一のものは同一の符号を付してその説明を省略することとする。
【0041】
この第2の一実施形態では、熱利用機器6が浴槽水の保温/追焚きシステムとなっており、浴槽37と貯湯タンク2内上部に設けられた蛇管38がふろ循環ポンプ39を有したふろ循環回路40で接続されている。
【0042】
また、加熱手段3は、通常のフロン系冷媒が用いられたヒートポンプ回路41と、フロン系冷媒では冷水を65℃程度までしか加熱できないため、ヒートポンプ回路41で加熱された温水をさらに高温に加熱するために加熱戻り管10途中に設けられた電熱ヒータ42とで構成されている。
【0043】
そして、中間混合弁26は中間出湯管25からの出湯と給水バイパス管29からの給水とを混合して給湯設定温度より所定温度低い温度に混合し、給湯混合弁28で出湯管7からの出湯と混合して給湯設定温度の湯を給湯するようにしている。
【0044】
この第2の一実施形態の場合、夏季等で必要熱量Qが少ない場合には、前記湯量算出手段36が第1の温度T1で沸き上げる湯量A1と、第1の温度T1よりも高い第2の温度T2で沸き上げる湯量A2を算出し、給湯制御部34がヒートポンプ制御部17に対して先に第1の沸き上げ温度T1を湯量A1だけ沸き上げるよう指示しする。
【0045】
指示を受けたヒーポン制御部17は圧縮機11を起動した後に加熱循環ポンプ16を駆動開始し、貯湯タンク2下部に接続された加熱往き管9から取り出した湯水を冷媒−水熱交換器12で第1の沸き上げ温度T1に加熱し、貯湯タンク2上部に接続された加熱戻り管10から貯湯タンク2内に戻し、貯湯タンク2の上部から順次積層して沸き上げた湯水を貯湯していく。
【0046】
そして、指示された湯量A1を第1の沸き上げ温度T1まで沸き上げると、給湯制御部17は残りの湯量A2を第1の沸き上げ温度T1より高い第2の沸き上げ温度T2まで沸き上げるよう電熱ヒータ42を通電開始してヒートポンプ回路41で加熱された湯水をさらに加熱する。温度T2に沸き上げられた湯水は加熱戻り管10を介して貯湯タンク2の上部に戻され、先ほどの温度T1の湯水の上に順次積層して貯湯されていく。
【0047】
必要熱量Q相当の湯水が沸き上げられると給湯制御部34はヒーポン制御部17に対して沸き上げ停止指令を発し、これを受けたヒーポン制御部17は圧縮機11を停止すると共に加熱循環ポンプ16も停止し、電熱ヒータ42も同様に通電停止して沸き上げ動作を終了するもので、このようにして貯湯タンク2の上部に高い温度である第2の温度T2の湯を貯湯させ、その下部に第2の温度T2より低い温度である第1の温度T1の湯を貯湯させることができるものである。
【0048】
そして、給湯栓4を開くと給水管8からの給水が貯湯タンク2下部に流れ込む。そして中間出湯管24を介して中間混合弁25に湯水が押し出される。給湯制御部34は中間出湯管25からの湯水と給水バイパス管29からの給水を中間混合弁26にて給湯リモコン5で設定された給湯設定温度より所定温度低い温度となるように中間混合弁26を適当な比率に調整する。
【0049】
そして、中間混合弁26から流出した湯は給湯混合弁28へ流入し、出湯管7からの出湯と混合され、給湯制御部34が給湯混合弁28の混合比率を調整し給湯設定温度の湯が給湯栓4から給湯される。そして、給湯栓4の閉止によって給湯が終了するものである。
【0050】
このように、前記中間混合弁26は給湯設定温度よりも所定温度低い温度の湯を供給するようにしているので、中間出湯管25が接続されている部位付近の湯水の温度が給湯設定温度よりも高い場合は、給湯制御部34により中間混合弁26の混合比率が調整されて給水バイパス管29からの給水を用いて給湯設定温度よりも所定温度低い温度の湯を供給するようにし、貯湯タンク2の上部に貯められている高温水の使用を最小限に留めるようにしている。
【0051】
そして、ふろの保温/追焚きを行う場合は、フロ循環ポンプ39を駆動して浴槽水を蛇管38に循環させる。この蛇管38は貯湯タンク2内の高温水が貯湯されている上部に配置されているため高効率での熱交換が行われ、蛇管38で加熱された浴槽水が浴槽37に戻されるようにして保温/追焚き運転が行われるものである。
【0052】
このように、夏季等の必要熱量Qが少ない場合においても、浴槽水の保温/追焚き等の熱利用機器6の熱源となる高温水は貯湯タンク2の上部に貯められ、給湯に用いる湯水は主に中間出湯管25から出湯するようにしているので、給湯をしても貯湯タンク2上部の第2の温度T2の湯水はあまり消費されず熱源となる高温水をより多く確保することが可能で、特に浴槽水の保温/追焚きは8時〜10時の夜間に行われることが多いが、沸き上げから時間が経過しているこの時間帯においても保温/追焚きの能力を確保できると共に、貯湯タンク2上部の熱源となる湯水の温度だけを高く沸き上げることが可能で、浴槽水との温度差を大きく取れるため熱交換効率が向上し熱利用機器6の出力を大きくすることができ、しかも下部にはそれより低い温度T1で沸き上げて貯湯するので必要熱量Qに対する余剰な熱量を極力少なくして沸き上げ動作に無駄な電力を消費することがなく省エネルギーとなる。
【0053】
次に、本発明の第3の一実施形態を図6に基づき説明する。なお、前記第1、第2の一実施形態と同一のものは同一の符号を付してその説明を省略することとする。
【0054】
この第3の一実施形態では、加熱手段3を貯湯タンク2内に配置された2本の電熱ヒータ43、44としている。上部に設けられた上電熱ヒータ43は前記蛇管38の直下に配置されているものである。
【0055】
この第3の一実施形態の場合、夏季等で必要熱量Qが少ない場合には、上下の電熱ヒータ43、44で貯湯タンク2内の湯水を第1の温度T1まで沸き上げ、その後下電熱ヒータ44を停止し、上電熱ヒータ43でこの上電熱ヒータ43よりも上方の湯水を第1の温度T1よりも高い第2の温度T2まで沸き上げるようにしているものである。
【0056】
このように、夏季等の必要熱量Qが少ない場合においても、浴槽水の保温/追焚き等の熱利用機器6の熱源となる高温水は貯湯タンク2の上部に貯められ、給湯に用いる湯水は主に中間出湯管25から出湯するようにしているので、給湯をしても貯湯タンク2上部の第2の温度T2の湯水はあまり消費されず熱源となる高温水をより多く確保することが可能で、沸き上げから時間が経過しても熱利用機器の能力を確保できると共に、貯湯タンク2上部の熱源となる湯水の温度だけを高く沸き上げることが可能で、浴槽水との温度差を大きく取れるため熱交換効率が向上し熱利用機器6の出力を大きくすることができ、しかも下部にはそれより低い温度T1で沸き上げて貯湯するので必要熱量Qに対する余剰な熱量を極力少なくして沸き上げ動作に無駄な電力を消費することがなく省エネルギーとなる。
【0057】
次に、本発明の第4の一実施形態を図7に基づき説明する。なお、前記第1の一実施形態と同一のものは同一の符号を付してその説明を省略することとする。
【0058】
この第4の一実施形態では、加熱手段2は貯湯タンクユニット1内に内蔵され、加熱循環回路9、10の途中に電熱ヒータ45および加熱循環ポンプ16が設けられている。
【0059】
そして、熱利用機器6は浴室暖房乾燥機であって、これに貯湯タンク2内の湯水が熱交換を経ずに直接循環されるよう循環回路46および循環ポンプ47を備えて構成されている。
【0060】
この第4の一実施形態の場合、夏季等で必要熱量Qが少ない場合には、夏季等で必要熱量Qが少ない場合には、前記湯量算出手段36が第1の温度T1で沸き上げる湯量A1と、第1の温度T1よりも高い第2の温度T2で沸き上げる湯量A2を算出し、給湯制御部34が先に第1の沸き上げ温度T1を湯量A1だけ沸き上げるように加熱循環ポンプ16を駆動し、貯湯タンク2下部に接続された加熱往き管9から取り出した湯水を電熱ヒータ45で第1の沸き上げ温度T1に加熱し、貯湯タンク2上部に接続された加熱戻り管10から貯湯タンク2内に戻し、貯湯タンク2の上部から順次積層して沸き上げた湯水を貯湯していく。
【0061】
そして、指示された湯量A1を第1の沸き上げ温度T1まで沸き上げると、給湯制御部17は残りの湯量A2を第1の沸き上げ温度T1より高い第2の沸き上げ温度T2まで沸き上げるよう加熱循環ポンプ16の循環量を低減し、温度T2に沸き上げられた湯水は加熱戻り管10を介して貯湯タンク2の上部に戻され、先ほどの温度T1の湯水の上に順次積層して貯湯されていく。
【0062】
必要熱量Q相当の湯水が沸き上げられると給湯制御部34は電熱ヒータ45および加熱循環ポンプ16を停止して沸き上げ動作を終了するもので、このようにして貯湯タンク2の上部に高い温度である第2の温度T2の湯を貯湯させ、その下部に第2の温度T2より低い温度である第1の温度T1の湯を貯湯させることができるものである。
【0063】
このように、夏季等の必要熱量Qが少ない場合においても、熱利用機器6の熱源となる高温水は貯湯タンク2の上部に貯められ、給湯に用いる湯水は主に中間出湯管25から出湯するようにしているので、給湯をしても貯湯タンク2上部の第2の温度T2の湯水はあまり消費されず熱源となる高温水をより多く確保することが可能で、沸き上げから時間が経過しても熱利用機器の能力を確保できると共に、貯湯タンク2上部の熱源となる湯水の温度だけを高く沸き上げることが可能で、被暖房/乾燥室の雰囲気温度との温度差を大きく取れるため熱交換効率が向上し熱利用機器6の出力を大きくすることができ、しかも下部にはそれより低い温度T1で沸き上げて貯湯するので必要熱量Qに対する余剰な熱量を極力少なくして沸き上げ動作に無駄な電力を消費することがなく省エネルギーとなる。
【0064】
なお、本発明は上記した第1〜第4の実施形態に限定されるものではなく、これら実施形態の構成を相互に組み合わせた形でも良いもので、発明の本質を損なわない程度で多種の変形が可能なものである。
【0065】
また、中間出湯管25で出湯する湯水を給湯に用いる構成は、これら実施形態に示した構成に限られるものではなく、貯湯タンク2の中間部に接続された中間出湯管25から出湯する湯水を給湯に用いるようにすればどのような構成であってもよいものである。
【0066】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、夏季等の必要熱量Qが少ない場合においても、熱利用機器の熱源となる高温水は貯湯タンクの上部に貯められ、給湯に用いる湯水は主に中間出湯管から出湯するようにしているので、給湯をしても貯湯タンク上部の第2の温度T2の湯水はあまり消費されず熱源となる高温水をより多く確保することが可能であると共に、貯湯タンク上部の熱源となる湯水の温度だけを高く沸き上げることが可能で、熱交換効率が向上し熱利用機器の出力を大きくすることができ、しかも下部にはそれより低い温度T1で沸き上げて貯湯するので必要熱量Qに対する余剰な熱量を極力少なくして翌日の必要熱量に合致した沸き上げが可能となると同時に、熱利用機器用の第2の温度の高温水を確保でき、沸き上げ動作に無駄な電力を消費することがなく省エネルギーとなる。
【0067】
また、加熱手段を二酸化炭素冷媒を用いたヒートポンプ回路としているので、高効率かつ高温度の沸き上げが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の概略構成図。
【図2】同第1の実施形態の沸き上げ運転の作動を説明する図。
【図3】同第1の実施形態の給湯運転の作動を説明する図。
【図4】同第1の実施形態の暖房/乾燥運転の作動を説明する図。
【図5】本発明の第2の実施形態の概略構成図。
【図6】本発明の第3の実施形態の概略構成図。
【図7】本発明の第4の実施形態の概略構成図。
【符号の説明】
2 貯湯タンク
3 ヒートポンプユニット(加熱手段)
6 熱利用機器
7 出湯管
8 給水管
15 ヒートポンプ回路
25 中間出湯管
34 給湯制御部(制御手段)
36 湯量算出手段
Claims (2)
- 給水管および出湯管が接続された貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を沸き上げる加熱手段と、前記貯湯タンク内の上部の湯水を暖房、乾燥、浴槽水加熱の何れかの熱源として利用する熱利用機器と、前記貯湯タンクの中間部に接続され中間部にある湯水を出湯可能とした中間出湯管と、前記貯湯タンク内の湯水を前記加熱手段で沸き上げる際に、必要熱量Qが少ない場合においても、前記貯湯タンク下部の湯水を第1の温度T1、前記貯湯タンク上部の湯水を第1の温度T1より高い第2の温度T2に沸き上げるように前記加熱手段を制御するようにした制御手段とを備え、前記加熱手段は、前記貯湯タンク下部から取り出した湯水を循環して沸き上げて前記貯湯タンク上部に戻すように構成し、かつ、前記制御手段は、少なくとも必要熱量Qと前記貯湯タンクの容量Aとから、第1の温度T1で沸き上げる湯量A1および第1の温度T1よりも高い第2の温度T2で沸き上げる湯量A2を算出する湯量算出手段を有し、前記貯湯タンク内の湯水を前記加熱手段に循環して沸き上げる際に、湯量A1を第1の温度T1で沸き上げた後に、湯量A2を第2の温度T2で沸き上げるように前記加熱手段を制御すると共に、給湯に用いる湯水は主に前記中間出湯管から出湯するようにしたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
- 前記加熱手段を二酸化炭素冷媒を用いたヒートポンプ回路としたことを特徴とする請求項1記載の貯湯式給湯装置。
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