JP3972886B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱手段で加熱した温水を貯湯槽に貯え、貯湯槽に貯湯した湯で風呂浴槽水を追焚加熱する、あるいは暖房循環水の加熱に利用する給湯装置に関するものである。

従来、この種の給湯装置は、主として深夜時間帯にヒートポンプで加熱した温水を貯湯槽に貯え、貯湯槽上部に設けた熱交換器に浴槽水あるいは暖房循環水を循環し、風呂追焚きあるいは暖房に利用するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

図９は、特許文献１に記載された従来の給湯装置を示すものである。図９に示すように、加熱手段１と、加熱手段１で加熱された湯を貯湯する貯湯槽２と、貯湯槽２の中の上部に設けた熱交換器３と、浴槽４の水を熱交換器３に流して風呂保温、追焚きをおこなうように構成されている。
特開２００２−３４９９６４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、例えば、貯湯槽の高温湯を用いて風呂追焚きに利用する場合、貯湯槽の高温湯（６５〜９０℃）と浴槽水と熱交換することによって熱交換器近傍の高温の貯湯水が温度低下し、密度差による下降流が生じる。そのため、熱交換器から下部の高温の貯湯水全体が中間温度（４０〜６０℃）まで低下し、中間温度の湯と浴槽水の温度差が小さくなり、風呂追焚能力が低下する。そして、図１０に示すように、ヒートポンプに流入する水温が高い程、ヒートポンプの加熱能力が低下し、運転効率（ＣＯＰ）が低下する。従って、貯湯槽に高温湯を沸き上げる貯湯運転時、風呂追焚き後の中間温度の残湯水を高温湯に沸き上げる際にヒートポンプの運転効率および加熱能力は著しく低下するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、風呂追焚きあるいは暖房に利用した後の貯湯槽内の中間温度の残湯水を少なくして省エネルギーを実現する給湯装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の給湯装置は、加熱手段と、前記加熱手段で加熱した温水を上部から貯湯する第１貯湯槽と、下部から給水する第２貯湯槽と、前記第１貯湯槽の下部と前記第２貯湯槽の上部とを接続する連結管と、前記第２貯湯槽の水を前記加熱手段に循環供給する循環ポンプと、放熱手段と、前記第１貯湯槽の湯と前記放熱手段を循環する水とを熱交換する熱交換器と、前記熱交換器で熱交換した前記第１貯湯槽から出湯した湯を前記第２貯湯槽に流入するようにした貯湯水循環回路と、前記第１貯湯槽の上部から端末手段に出湯する第１出湯回路と、前記第２貯湯槽の上部から端末手段に出湯する第２出湯回路と、前記第１出湯回路による出湯モードと前記第２出湯回路による出湯モードを制御する制御手段と、前記第１の貯湯槽の下部の温度を検出する第１貯湯温度センサーと、前記第２の貯湯槽の上部の温度を検出する第２貯湯温度センサーとを備え、前記制御手段は、前記第２貯湯槽の上部の水温が、前記第１貯湯槽の下部の水温よりも高温かつ所定温度よりも高い場合に、前記第２出湯回路による出湯モードで出湯するように制御することを特徴とした給湯装置とするものである。

これによって、第１貯湯槽の高温湯と浴槽水と熱交換して中間温度に低下した第１貯湯槽の湯を第２貯湯槽に戻し、出湯負荷が発生した時、第２貯湯槽上部の第２出湯回路から給湯端末へ出湯できるようにして第２貯湯槽内の中間温度の湯量を少なくし、省エネルギーを実現する。

本発明の給湯装置は、風呂追焚きあるいは暖房に利用した後の貯湯槽内の中間温度の残湯水を少なくして、省エネルギーを実現することができる。

第１の発明は、加熱手段と、前記加熱手段で加熱した温水を上部から貯湯する第１貯湯槽と、下部から給水する第２貯湯槽と、前記第１貯湯槽の下部と前記第２貯湯槽の上部とを接続する連結管と、前記第２貯湯槽の水を前記加熱手段に循環供給する循環ポンプと、放熱手段と、前記第１貯湯槽の湯と前記放熱手段を循環する水とを熱交換する熱交換器と、前記熱交換器で熱交換した前記第１貯湯槽から出湯した湯を前記第２貯湯槽に流入するようにした貯湯水循環回路と、前記第１貯湯槽の上部から端末手段に出湯する第１出湯回路と、前記第２貯湯槽の上部から端末手段に出湯する第２出湯回路と、前記第１出湯回路による出湯モードと前記第２出湯回路による出湯モードを制御する制御手段と、前記第１の貯湯槽の下部の温度を検出する第１貯湯温度センサーと、前記第２の貯湯槽の上部の温度を検出する第２貯湯温度センサーとを備え、前記制御手段は、前記第２貯湯槽の上部の水温が、前記第１貯湯槽の下部の水温よりも高温かつ所定温度よりも高い場合に、前記第２出湯回路による出湯モードで出湯するように制御することを特徴としたことにより、第１貯湯槽の高温湯と浴槽水と熱交換して中間温度に低下した第１貯湯槽の湯を第２貯湯槽に戻し、出湯時に第２貯湯槽上部の第２出湯回路から給湯端末手段へ出湯できるようにして第２貯湯槽内の中間温度の湯量を少なくし、省エネルギーを実現することができ、さらに放熱手段にて放熱したあとの湯を第２貯湯槽に戻すことで、第２貯湯槽に中間温度の湯が返流するので、第２貯湯槽の上部の温度が、第１貯湯槽の下部の水温よりも高くて、なおかつ所定温度よりも高い場合には、中間温度の湯を積極的に使用することができるので、中間温度の湯量を少なくし省エネルギーを実現することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の制御手段を第１貯湯槽の蓄熱状態と第２貯湯槽の蓄熱状態の少なくとも１つの蓄熱状態を検出して第１出湯回路による出湯と第２出湯回路による出湯を制御するようにしたことにより、風呂追焚き後の第２貯湯槽の中間温度の湯を有効に出湯して、第２貯湯槽内の中間温度の湯量を少なくし、省エネルギーを実現することができる。

第３の発明は、特に、第１または２のいずれか１つの発明の制御手段を第２貯湯槽の蓄熱量が予め設定された蓄熱量に達している場合に第２出湯回路による出湯モードで出湯するように制御したことにより、第２貯湯槽上部に所定湯量かつ所定温度以上の湯がある場合に、第２出湯回路から優先して所定蓄熱量を連続出湯し、第２貯湯槽内の中間温度の湯量を少なくし、省エネルギーを実現することができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の制御手段を第１貯湯槽の蓄熱量が所定蓄熱量より少ない時、第２貯湯槽の蓄熱量が所定蓄熱量以上ある場合に第２出湯回路による出湯モードで出湯するように制御したことりより、第１貯湯槽の蓄熱量が少なくなった場合に第２貯湯槽の上部の中間温度の湯を出湯して、第２貯湯槽内の中間温度の湯量を少なくし、省エネルギーを実現することができる。

第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明の制御手段を第１出湯回路による湯と第２出湯回路による湯をミキシングする出湯モードで出湯するように制御したことにより、第２貯湯槽上部の湯温が所定温度に達していない場合でも第２貯湯槽内の中間温度の湯を消費して湯量を低減できるようになり、省エネルギーを実現することができる。

第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明の制御手段を第１出湯回路による湯と第２出湯回路の湯をミキシングした湯が所定温度となるように第１出湯回路による出湯と第２出湯回路による出湯を制御するようにしたことにより、第２貯湯槽上部の湯温が所定温度に達していない場合でも第１貯湯槽上部の高温湯とミキシングして所定温度で給湯端末に出湯することができるため、使い勝手がよくなる。

第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明の加熱手段を圧縮機を備えたヒートポンプとしたことにより、大気熱を利用して低消費電力量で湯をつくることができるため、熱交換効率を高くできるとともに、省エネルギー、大能力で水を加熱できる。

第８の発明は、特に請求項７に記載のヒートポンプを冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルとして、臨界圧力以上に昇圧された冷媒により温水を加熱する構成としたことにより、圧縮機で臨界圧力以上に加圧された冷媒は水を加熱する際に熱を奪われて温度低下しても凝縮することがない。したがって、冷媒と水を熱交換する際に全熱交換領域で冷媒と水とに温度差を形成しやすくなり、高温の湯が得られ、かつ熱交換効率を高くできる。

第９の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の加熱手段として燃料電池の排熱とすることにより、排熱を貯湯するとともに、比較的低温水を燃料電池装置に送水し、燃料電池装置を冷却することになり、省エネルギー化と燃料電池装置の耐久信頼性が高まる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における給湯装置の構成図を示すものである。図１において、実線矢印は出湯時の水の流れ方向を表し、破線矢印は風呂追焚き運転時の水の流れ方向を表し、一点鎖線矢印は貯湯槽に蓄熱する貯湯運転時の水の流れ方向を表す。加熱手段１は、例えば圧縮機５、放熱器６、減圧手段７、吸熱器８を接続したヒートポンプ回路で構成する。そして、ヒートポンプ回路１は、例えば炭酸ガス（ＣＯ2）を冷媒として
使用し、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルを使用している。

また、水熱交換器９は放熱器６と対向流で熱交換する構成をしたものであり、第１貯湯槽１０はヒートポンプ１で加熱した水熱交換器９の温水を第１貯湯槽１０の上部から貯湯し、第２貯湯槽１１は給水管１２の水を下部から給水する。そして、連結管１３は第１貯湯槽１０の下部と第２貯湯槽１１の上部を接続する。循環ポンプ１４は流量可変型構成をしたものであり、第２貯湯槽１１下部の水を水熱交換器９に循環供給する。放熱手段１５は浴槽であり、他の用途として暖房放熱器、衣類乾燥機等でもよい。熱交換器１６は第１貯湯槽１０の上部の高温湯と放熱手段１５の循環水と熱交換するものであり、熱交換器１６に流入する第１貯湯槽１０の高温湯と熱交換器１６から流出する浴槽１５の循環水が熱交換する対向流式で熱交換する構成をしたものである。貯湯水循環回路１７は第１貯湯槽１０と熱交換器１６と第２貯湯槽１１を接続し、第１貯湯槽１０の湯を貯湯水循環ポンプ１８の作用で熱交換器１６および第２貯湯槽１１に流入するように構成したものである。放熱手段用循環ポンプ１９は放熱手段１５の循環水を熱交換器１６に循環する。第１出湯回路２０は第１貯湯槽１０の上部から蛇口などの給湯端末手段に出湯する回路であり、第２出湯回路２１は第２貯湯槽１１の上部から蛇口などの給湯端末手段に出湯する回路である。第１貯湯温度センサー２２は第１貯湯槽１０に貯湯されている下部の水温あるいは第１貯湯槽１０の下部に流入する連結管１３内の水温を検出する。第２貯湯温度センサー２３は第２貯湯槽１１に貯湯されている上部の水温を検出する。出湯制御手段２４は弁開度を変更して、第１出湯回路から給湯端末に単独で出湯する出湯回路と第２出湯回路から給湯端末に単独で出湯する出湯回路と第１出湯回路と第２出湯回路の併用による給湯端末に出湯する出湯回路の切換えをおこなう。

制御手段２５は第１出湯回路２０から出湯する出湯モードと第２出湯回路２１から出湯する出湯モードを制御し、出湯時に第１貯湯槽１０に貯湯されている下部の水温を検出する第１貯湯温度センサー２２の検出信号と第２貯湯槽１１に貯湯されている上部の水温を検出する第２貯湯温度センサー２３の検出信号と比較して、第２貯湯槽１１に貯湯されている上部の水温が第１貯湯槽１０に貯湯されている下部の水温より高温であり、かつ所定温度より高い場合に第２出湯回路２１から出湯するように出湯制御手段２４を制御する。ここで、所定温度とは給湯端末から要求されている出湯温度とする。出湯モードは第１出湯回路２０のみから出湯するモード、第２出湯回路２１のみから出湯するモードの他、第１出湯回路２０と第２出湯回路２１両方から出湯するモードがある。

また、湯温センサー２６は水熱交換器９と第１貯湯槽１０上部の接続配管途中に設けられ、水熱交換器９の出口水温を検出する。湯温制御手段２７は湯温センサー２６の検出信号から水熱交換器９の出口の水温が所定温度となるように循環ポンプ１４の流量を制御する。ミキシングバルブ２８は第１貯湯槽１０の湯と第２貯湯槽１１の少なくともいずれかの湯と給水管１２の水を所定温度となるように混合するものであり、所定温度に混合した湯を蛇口などの給湯端末手段から出湯する。２９は開閉弁であり、放熱手段として浴槽の場合に第１貯湯槽１０の湯と第２貯湯槽１１の湯の少なくともいずれかの湯を浴槽１５に湯張りする時に開放となる。

以上のように構成された給湯装置について、以下その動作、作用を説明する。まず、深夜時間帯にヒートポンプで加熱した湯を第１貯湯槽１０および第２貯湯槽１１に貯湯した高温湯を給湯端末手段から出湯する場合について述べる。蛇口が開かれると給水管１２からの給水圧によって第２貯湯槽１１の下部から給水し、第２貯湯槽１１の上部の高温湯が連結管１２を通り、第１貯湯槽１０の下部に流れる。そして、第１貯湯槽上部の高温湯が出湯し、給水管の水とミキシングバルブ２８で所定温度に混合して蛇口から出湯する。この出湯を繰り返すごとに第２貯湯槽１１の高温湯量が減少し、第２貯湯槽１１下部に低温水が貯水される。そして、さらに出湯すると第２貯湯槽１１上部から連結管１３を通り第１貯湯槽１０の下部に給水された低温水が貯水される。そして、第１貯湯槽１０の上部に
高温湯が貯湯され、下部に低温水が貯水されて温度成層を形成して貯められる。また、第２貯湯槽１１には給水された低温水のみが貯水される。

また、出湯時に第１貯湯槽１０上部の湯を出湯するように説明したが、風呂追焚きする前に給湯端末手段へ出湯する場合、第２貯湯温度センサー２３の検出信号が給湯端末手段の要求出湯温度より高温の信号の場合には第２貯湯槽１１から出湯しても何ら同じ作用となる。

また、浴槽１５に湯張りする場合には、開閉弁２９を開放して、第１貯湯槽１０の湯と第２貯湯槽１１の少なくともいずれかの湯を浴槽１５に湯張りする。

次に、風呂追焚きする場合について述べる。風呂追焚きの信号を検出して（図示せず）、第１貯湯槽１０上部の高温湯（６５℃〜９０℃）を熱交換器１６に導き浴槽１５の水を加熱する。そして、温度低下して中間温度（３５〜６０℃）となった第１貯湯槽１０の湯を第２貯湯槽１１に戻す。この時、第２貯湯槽１１に戻る湯温は浴槽１５の水温によって異なるが、一般的には熱交換器１６に流入する浴槽水温に対して約５℃程度高い。そして、第２貯湯槽１１全域に低温水が貯水されている場合には、第２貯湯槽１１内では熱交換器１６からきた中間温度の湯と第２貯湯槽１１内の低温水の密度差によって、熱交換器１６から第２貯湯槽１１に流入する接続口より上部に中間温度の湯が貯えられる。また、熱交換器１６から第２貯湯槽１１に流入する接続口近傍より上部に高温湯が貯湯されている場合には、第２貯湯槽１１内では熱交換器１６からきた中間温度の湯は第２貯湯槽１１に流入する接続口より下部に貯えられる。そして、風呂追焚きを繰り返すたびに、第１貯湯槽１０上部の高温湯量は少なくなり、第２貯湯槽１１に中間温度の湯が増加する。しかし、風呂追焚きする第１貯湯槽上部の高温湯の温度は一定のため所定の風呂追焚き能力を確保することができる。

次に、風呂追焚きした後に給湯端末手段に出湯する場合について述べる。出湯時に第１貯湯槽１０下部に低温水が貯水されていることを第１温度センサー２２が検出し、第２貯湯槽１１上部は中間温度の湯が貯湯されていることを第２温度センサー２３が検出して第２貯湯槽上部の中間温度の湯を第２出湯回路２１から出湯し、第２貯湯槽１１の中間温度の湯量が減少する。そして、第２貯湯槽１１の中間温度の湯量がなくなり所定温度未満の湯温となった場合には第１貯湯槽１０の第１出湯回路２０から出湯する。よって、第２貯湯槽１１上部の中間温度の湯を有効に出湯利用して中間温度の湯量を少なくすることができる。

次に、主に深夜時刻帯に貯湯槽内に高温湯を蓄熱する貯湯運転について述べる。圧縮機５で高温高圧に圧縮された冷媒は放熱器６に流入し、ここで放熱して水熱交換器９に流入する水を加熱する。そして、減圧手段７で減圧されて吸熱器８に流入して大気熱を吸熱して圧縮機５に戻る。一方、水熱交換器９で加熱される水は水熱交換器９の出口湯温が所定温度となるように流量制御され、所定温度となって第１貯湯槽１０の上部に流入して貯湯される。そして、このサイクルを繰り返すことによって、第１貯湯槽１０では上部から下部まで所定の高温湯が貯えられ、下部の高温湯は連結管１３を介して第２貯湯槽１１の上部に移動して第２貯湯槽１１上部から貯湯されていく。そして、第２貯湯槽１１上部から高温湯が貯湯されると同時に第２貯湯槽１１下部の水が水熱交換器９へ流出する。そして、第２貯湯槽１１上部にあった中間温度の湯が水熱交換器９へ流出し始めると水熱交換器９の出口湯温が所定温度となるように循環水量を増加する。その際に、第２貯湯槽１１上部にあった中間温度の湯は出量されているため湯量は少なく、あるいは無いため、ほとんど低温水を加熱することになり高効率運転となる。

従って、風呂追焚きを繰り返し利用した場合でも所定の風呂追焚き能力は維持されると
ともに、貯湯槽内に高温湯を蓄熱する貯湯運転の運転効率（ＣＯＰ）を高めることができる。

また、高温湯を風呂追焚きに利用した後に給湯利用することができるため、省エネルギーとなる。

また、第２貯湯槽１１の第２出湯回路２１から出湯できることによって、連結管１３および第１貯湯槽１０を介して出湯しないため出湯圧力が高まり、シャワー利用時のシャワー圧アップによる利便性、快適性がよくなる。さらに、貯湯運転時に第２出湯回路２１から出湯することにより、給水が第２貯湯槽１１から水熱交換器９に流れることがなくなり、貯湯運転時の水熱交換器出口の湯温制御が安定する。

また、図２に示すように、第１出湯回路２０から給湯端末手段へ出湯するモードを制御する第１出湯制御手段３０と、第２出湯回路２１から給湯端末手段へ出湯するモードを制御する第２出湯制御手段３１を備え、給湯端末手段への要求出湯温度と第２貯湯温度センサー２３の検出信号に基づく湯温と比較して、制御手段３２が第１出湯制御手段３０と第２出湯制御手段３１を切り換えても同様の効果がある。この場合には、比較的高温の出湯温度が要求される風呂の差し湯などに第１出湯回路２０から出湯し、比較的中低温の出湯温度が要求されるキッチン、洗面などの給湯端末手段に第２出湯回路２１から出湯することによって、給湯端末からの要求温度に対応して風呂の差し湯とキッチンなどへの同時出湯が実現できる。

また、図３に示すように、放熱手段として暖房機３３を用いた場合に、暖房機３３の循環水と第１貯湯槽１０の湯を熱交換して循環水を追焚きしても同様の効果がある。そして、暖房機に利用する場合には、貯湯槽循環回路１７を第２貯湯槽１１の下部に接続することによって、第１貯湯槽１０の湯を早朝から暖房加熱に用いても第２貯湯槽１１の下部に中間温度の湯を貯湯できるため、第２貯湯槽１１の温度低下する高温湯量が少なくなり、高温湯を有効に出湯に利用できる。

また、図４に示すように、流量可変型循環ポンプ（ＤＣポンプ）１４の代わりに流量制御手段３４とＡＣ電源用循環ポンプ３５を用いて流量制御しても同様の効果がある。

また、加熱手段としてヒートポンプを利用しているため、低消費電力で運転が可能となり高効率運転が実現できる。そして、ヒータに比べて同じ消費電力で加熱する場合に大能力化が実現できる。

また、ヒートポンプサイクルを、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルとして、臨界圧力以上に昇圧された冷媒により温水を加熱する構成とするため、水熱交換器の放熱器を流れる冷媒は、圧縮機で臨界圧力以上に加圧されているので、水熱交換器の水流路の流水により熱を奪われて温度低下しても凝縮することがない。したがって水熱交換器全域で冷媒と水とに温度差を形成しやすくなり、高温の湯が得られ、かつ熱交換効率を高くできる。

また、図５に示す如く、加熱手段として燃料電池装置３６の排熱を用いて水を加熱して第１貯湯槽１０および第２貯湯槽１１に貯湯する場合に、第２貯湯槽１１から燃料電池装置３６に中間温度の湯を流すことが少ないため、燃料電池の機器信頼性が高まり、かつ省エネルギー化が実現できる。

また、ヒートポンプサイクルを、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルとしたが、もちろん一般の臨界圧力以下のヒートポンプサイクルでもよい。また
この場合、冷媒としてはフロンガス、アンモニアなどを用いても良い。

（実施の形態２）
図６は本発明の第２の実施の形態における給湯装置の構成図を示すものである。図６において、蓄熱温度センサー３７は第２貯湯槽１１上部の予め設定した貯湯量の位置の内部湯温を検出する。制御手段３８は第１出湯回路２０による出湯モードと第２出湯回路２１による出湯モードを制御し、出湯時に蓄熱温度センサー３７の検出信号が所定温度以上の場合に第２出湯回路２１から出湯するように出湯制御手段２４を制御する。また、出湯時に蓄熱温度センサー３７の検出信号が所定温度未満の場合に第１出湯回路２０から出湯するように出湯制御手段２４を制御する。

以上のように構成された給湯装置について、以下その動作、作用について説明する。出湯を検出して制御手段３８は第２貯湯槽１１の蓄熱量を蓄熱温度センサー３７の検出信号から認識する。そして、蓄熱量が所定量ある場合には第２貯湯槽１１から出湯するように出湯制御手段２４を制御し、第２出湯回路２１から給湯端末手段へ出湯する。その際、第２出湯回路２１から出湯する湯温が給湯端末手段からの要求出湯温度より高い場合にはミキシングバルブ２８で給水管１２から流れる水と混合して出湯する。また、蓄熱量が所定量未満の場合には第１貯湯槽１０から出湯するように出湯温度制御手段２４を制御して、ミキシングバルブ２８で給水管から流れる水と混合して出湯する。従って、１つの温度センサーを用いて簡単な装置で所定の蓄熱量を連続して出湯できるようになり、中間温度の湯量が少なくなり、貯湯運転時の運転効率を高めることができる。

（実施の形態３）
図６は本発明の第３の実施の形態における給湯装置の構成図を示すものである。図６において、第１湯温センサー３９は第１貯湯槽１０上部の予め設定した貯湯量の位置の内部湯温を検出する。第２湯温センサー４０は第２貯湯槽１１上部の予め設定した貯湯量の位置の内部湯温を検出する。制御手段４１は第１湯温センサー３９で検出した湯温が所定温度より低温となる、すなわち第１貯湯槽１０の蓄熱量が所定蓄熱量より少ない時、かつ第２湯温センサー４０で検出した湯温が所定温度より高温となる、すなわち第２貯湯槽１１の蓄熱量が所定蓄熱量以上ある場合に第２出湯回路による出湯モードで出湯するように出湯温度制御手段２４を制御する。

以上のように構成された給湯装置について、以下その動作、作用について説明する。出湯を検出すると制御手段４１は第１湯温センサー３９の検出信号と第２湯温センサー４０の検出信号を検出して第１貯湯槽１０の蓄熱量と第２貯湯槽１１の蓄熱量を比較する。そして、第１貯湯槽１０の蓄熱量が所定蓄熱量より少なく、第２貯湯槽１１の蓄熱量が所定蓄熱量より多い場合に第２出湯回路２１による出湯モードで出湯する。そして、第１貯湯槽１０の蓄熱量が所定蓄熱量より少なくなった場合でも、ヒートポンプを運転して無駄に第１貯湯槽１０に高温湯を蓄熱する貯湯運転をおこなうこともなく、また、第１貯湯槽１０の所定蓄熱量を確保したまま第２貯湯槽の中間温度の湯を出湯して給湯負荷に対応する。従って、中間温度の湯量を少なくして、貯湯運転時の運転効率を高めることができる。

また、当然ながら、第１貯湯槽１０の蓄熱量が所定蓄熱量より少なくなった場合に、ヒートポンプを運転して第１貯湯槽に高温湯を蓄熱する貯湯運転をおこなっても出湯に影響はないので同様の効果がある。

（実施の形態４）
図８は本発明の第４の実施の形態における給湯装置の構成図を示すものである。図８において、出湯温度センサー４２は出湯温度制御手段２４下流の出湯温度を検出する。制御手段４３は出湯時に出湯温度センサー４２の検出信号が所定温度となるように第１出湯回
路２０の流量と第２出湯回路２１の流量の割合を制御するよう出湯温度制御手段２４を制御する。

以上のように構成された給湯装置について、以下その動作、作用について説明する。出湯を検出すると制御手段４３は出湯温度センサー４２の検出信号を検出する。そして、出湯温度センサー４２の検出信号が所定温度より低温の場合には、高温の湯を出湯する第１出湯回路２０の流量を増加し、中間温度の湯を出湯する第２出湯回路２１の流量を減少して、出湯温度センサー４２の検出信号が所定温度となるように出湯温度制御手段２４を制御する。また、出湯温度センサー４２の検出信号が所定温度より高温の場合には、第１出湯回路２０の流量を減少し、第２出湯回路２１の流量を増加して、出湯温度センサー４２の検出信号が所定温度となるように出湯温度制御手段２４を制御する。従って、第２貯湯槽上部の中間温度の湯が給湯端末手段から要望されている湯温より低温の場合でも、第２貯湯槽の中間温度の湯を出湯できるため、中間温度の湯量が少なくなり、貯湯運転時の運転効率を高めることができる。

以上のように、本発明にかかる給湯装置は、風呂追焚きあるいは暖房に利用した後の貯湯槽内の中間温度の残湯水を少なくしてヒートポンプによる貯湯運転時の運転効率（ＣＯＰ）の向上をはかり、省エネルギー化が可能となるので、温水循環式の暖房機器、衣類乾燥機器等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における給湯装置の構成図 本発明の実施の形態１の他の給湯装置の構成図 本発明の実施の形態１における放熱手段を暖房とした場合の給湯装置の構成図 本発明の実施の形態１における流量制御手段を他方式とした給湯装置の構成図 本発明の実施の形態１における加熱手段として燃料電池を用いた給湯装置の構成図 本発明の実施の形態２における給湯装置の構成図 本発明の実施の形態３における給湯装置の構成図 本発明の実施の形態４における給湯装置の構成図 従来のヒートポンプ給湯装置の構成図 ヒートポンプ給湯装置の性能特性図

符号の説明

１ ヒートポンプ
５ 圧縮機
６ 放熱器
７ 減圧手段
８ 吸熱器
９ 水熱交換器
１０ 第１貯湯槽
１１ 第１貯湯槽
１２ 給水管
１３ 連結管
１４ 循環ポンプ
１５ 放熱手段（浴槽）
１６ 熱交換器
１７ 貯湯水循環回路
１８ 貯湯水循環ポンプ
１９ 放熱手段用循環ポンプ
２０ 第１出湯回路
２１ 第２出湯回路
２２ 第１貯湯温度センサー
２３ 第２貯湯温度センサー
２４ 出湯制御手段
２５、３２、３８、４１、４３ 制御手段
２６ 湯温センサー
２７ 湯温制御手段
２８ ミキシングバルブ
２９ 開閉弁
３０ 第１出湯制御手段
３１ 第２出湯制御手段
３３ 暖房機
３４ 流量制御手段
３５ 循環ポンプ
３６ 燃料電池装置
３７ 蓄熱温度センサー
３９ 第１湯温センサー
４０ 第２湯温センサー ４２ 出湯温度センサー

Claims (9)

1. 加熱手段と、前記加熱手段で加熱した温水を上部から貯湯する第１貯湯槽と、下部から給水する第２貯湯槽と、前記第１貯湯槽の下部と前記第２貯湯槽の上部とを接続する連結管と、前記第２貯湯槽の水を前記加熱手段に循環供給する循環ポンプと、放熱手段と、前記第１貯湯槽の湯と前記放熱手段を循環する水とを熱交換する熱交換器と、前記熱交換器で熱交換した前記第１貯湯槽から出湯した湯を前記第２貯湯槽に流入するようにした貯湯水循環回路と、前記第１貯湯槽の上部から端末手段に出湯する第１出湯回路と、前記第２貯湯槽の上部から端末手段に出湯する第２出湯回路と、前記第１出湯回路による出湯モードと前記第２出湯回路による出湯モードを制御する制御手段と、前記第１の貯湯槽の下部の温度を検出する第１貯湯温度センサーと、前記第２の貯湯槽の上部の温度を検出する第２貯湯温度センサーとを備え、前記制御手段は、前記第２貯湯槽の上部の水温が、前記第１貯湯槽の下部の水温よりも高温かつ所定温度よりも高い場合に、前記第２出湯回路による出湯モードで出湯するように制御することを特徴とした給湯装置。
2. 制御手段は、第１貯湯槽の蓄熱状態と第２貯湯槽の蓄熱状態の少なくとも１つの蓄熱状態を検出して第１出湯回路による出湯モードと第２出湯回路による出湯モードを制御するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
3. 制御手段は、第２貯湯槽の蓄熱量が予め設定された蓄熱量に達している場合に第２出湯回路による出湯モードで出湯するように制御したことを特徴とする請求項１または２に記載の給湯装置。
4. 制御手段は、第１貯湯槽の蓄熱量が所定蓄熱量より少ない時、第２貯湯槽の蓄熱量が所定蓄熱量以上ある場合に第２出湯回路による出湯モードで出湯するように制御したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の給湯装置。
5. 制御手段は、第１出湯回路による湯と第２出湯回路による湯をミキシングする出湯モードで出湯するように制御したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の給湯装置。
6. 制御手段は、第１出湯回路による湯と第２出湯回路による湯をミキシングした湯が所定温度となるように第１出湯回路による出湯モードと第２出湯回路による出湯モードを制御するようにしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の給湯装置。
7. 加熱手段は圧縮機を備えたヒートポンプとした請求項１〜６のいずれか１項に記載の給湯装置。
8. ヒートポンプは冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルであり、臨界圧力以上に昇圧された冷媒により温水を加熱する請求項７に記載の給湯装置。
9. 加熱手段は燃料電池の排熱とした請求項１〜６のいずれか１項に記載の給湯装置。

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