JP4203048B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、給湯装置に関するものである。特に、バーナーの燃焼ガスに含まれる水蒸気の凝縮潜熱を回収する潜熱熱交換器を備える給湯装置に関するものである。

特許文献１に、貯湯タンクと、ヒートポンプと、熱交換器と、バーナーを備える給湯装置が開示されている。貯湯タンクには、ヒートポンプが加熱した温水が貯えられている（以下においては、「温水」と「冷水」を区別することなく「水」と総称する）。貯湯タンクから送り出される水は、熱交換器を通過してから給湯栓等に給湯される。バーナーは、ガスを燃焼することによって熱交換器を加熱する。貯湯タンクに給湯要求温度以上の水が貯えられている場合には、バーナーを燃焼させず、貯湯タンクに貯えられている水をそのまま給湯する。貯湯タンクに貯えられている水の温度が給湯要求温度よりも低い場合には、バーナーを燃焼させて熱交換器を通過する水を加熱する。熱交換器を通過する水をバーナーが加熱すると、給湯要求温度を満足する水が給湯される。
特許文献２には、潜熱熱交換器と顕熱熱交換器を有する熱交換装置が開示されている。熱交換装置を流れる水は、潜熱熱交換器と顕熱熱交換器の順に通過する。潜熱熱交換器を通過する水は、バーナーの燃焼ガスに含まれている水蒸気の凝縮潜熱を回収する。顕熱熱交換器は、バーナーの燃焼ガスによって加熱される。潜熱熱交換器を設けて潜熱を回収することによって、熱交換装置の効率が向上している。

特開２００１−４１５７４号公報 特開２００４−３５３９６４号公報

潜熱熱交換器は、通過する水の温度が低い方が高効率になり、水をより効率的に昇温することができる。潜熱熱交換器を通過する水の温度が低い方が、バーナーの燃焼ガスに含まれている水蒸気がより多く凝縮し、潜熱をより多く回収することができるからである。
特許文献２の熱交換装置を特許文献１の給湯装置の熱交換器に適用した場合、貯湯タンクから送り出された水が潜熱熱交換器を通過する。貯湯タンクから潜熱熱交換器に温水が送り出されると、潜熱熱交換器の効率が低くなってしまう。
本発明は、その問題を解決するためになされたものであり、潜熱熱交換器の効率が高い給湯装置を実現することを課題とする。

本発明の給湯装置は、バーナーと、潜熱熱交換器と、顕熱熱交換器と、貯湯タンクと、流路を備えている。バーナーは、ガス燃焼式である。潜熱熱交換器は、バーナーの燃焼ガスに含まれる水蒸気の凝縮潜熱で水を加熱する。顕熱熱交換器は、バーナーの燃焼熱で水を加熱する。流路は、給湯装置に供給された水道水を、貯湯タンクを通過させないで潜熱熱交換器を通過させ、その後、貯湯タンクと顕熱熱交換器の順に通過させて給湯箇所に送り出す。
この給湯装置は、給湯装置に供給された水道水が、まず潜熱熱交換器を通過する。水道水は温度が低い。このため、潜熱熱交換器の効率を高くすることが可能になる。

上記の給湯装置において、水を加熱する加熱手段と、バーナーの燃焼を停止して貯湯タンクに貯湯するときに貯湯タンクと潜熱熱交換器と加熱手段を一巡するように形成される流路と、その一巡する流路に介装されている送水ポンプとを備えていることが好ましい。
この給湯装置によれば、送水ポンプが一巡する流路に水を循環させることによって、加熱手段が加熱した水を貯湯タンクに貯湯することができる。

上記の給湯装置において、加熱手段はヒートポンプであることが好ましい。
ヒートポンプを用いることによって、高い効率で貯湯タンクに貯湯することができる。

本発明によれば、冷水である水道水が潜熱熱交換器を通過することによって、その効率を高くすることができる。

後述する実施例の主要な特徴を記載する。
（１）給湯装置は、ヒートポンプ、貯湯タンク、バーナー部、それらを接続する流路、流路に介装されたセンサや三方弁や流量調整弁、ポンプ、コントローラ、リモコンを備えている。
（２）ヒートポンプは、外気熱交換器、給湯熱交換器、圧縮機、減圧弁と、それらを一巡する流路を有している。外気熱交換器には、熱媒体が流入する。外気熱交換器を流れる熱媒体は、外気から吸熱する。外気熱交換器を流出した熱媒体は、圧縮機に圧縮されることによって温度が上昇する。給湯熱交換器には、熱媒体流路と水流路が設けられている。圧縮機で圧縮された熱媒体は、熱媒体流路に流入する。熱媒体流路を流れる熱媒体は、水流路を流れる水を加熱する。給湯熱交換器の熱媒体流路を流出した熱媒体は、減圧弁で膨張することによって温度が低下する。温度が低下した熱媒体は、外気熱交換器に戻り外気から吸熱する。
（３）バーナー部は、顕熱熱交換器、潜熱熱交換器、バーナーを備えている。コントローラは、センサ等から入力される信号に基づいて、ヒートポンプや三方弁や流量調整弁を制御する。リモコンはコントローラに接続されており、使用者が給湯要求温度等を設定するのに用いられる。
（４）貯湯タンクに貯湯するときには、ヒートポンプを動作させる。バーナーは燃焼させない。このときには、ポンプが動作することによって、貯湯タンクから潜熱熱交換器、給湯熱交換器を通過して貯湯タンクに戻るルートで水が循環する。給湯熱交換器を通過する水が熱媒体流路を通過する熱媒体によって加熱され、貯湯タンクに貯湯が行われる。
（５）貯湯タンクに貯湯されている水の温度が給湯要求温度よりも高い場合には、ヒートポンプを動作させる。バーナーは燃焼させない。この場合には、給湯装置に供給された水道水が、潜熱熱交換器を経由して貯湯タンクの下部に送り込まれる。貯湯タンクの下部に水が送り込まれると、貯湯タンクの上部から貯湯されていた水が送り出される。貯湯タンクから送り出された水は、顕熱熱交換器を通過してから給湯栓等に給湯される。また、給湯装置に供給された水道水は、給湯熱交換器の水流路を通過することによって温度が上昇してから、貯湯タンクから送り出される水に合流する。
（６）貯湯タンクに貯湯されている水の温度が給湯要求温度よりも低い場合には、ヒートポンプを動作させるとともに、バーナーを燃焼させる。給湯装置に供給された水道水は、潜熱熱交換器を通過することによって、燃焼ガスに含まれる水蒸気の凝縮潜熱を回収して温度が上昇する。潜熱熱交換器を通過して温度が上昇した水は、貯湯タンクの下部に送り込まれる。貯湯タンクの下部に水が送り込まれると、貯湯タンクの上部から水が送り出される。貯湯タンクから送り出された水は、顕熱熱交換器を通過する。顕熱熱交換器を通過した水は、バーナーの燃焼ガスによって加熱され、温度がさらに上昇する。顕熱熱交換器で加熱された水は、給湯栓等に給湯される。また、給湯装置に供給された水道水は、給湯熱交換器の水流路を通過することによって温度が上昇してから、貯湯タンクから送り出される水に合流する。
（７）貯湯タンクを殺菌するときには、ヒートポンプを動作させるとともに、バーナーを燃焼させる。この場合には、ポンプが動作することによって、給湯熱交換器から、顕熱熱交換器、貯湯タンク、潜熱熱交換器を通過して給湯熱交換器に戻るルートで水が循環する。循環する水は、顕熱熱交換器と潜熱熱交換器と給湯熱交換器を通過することによって高温になる。高温になった水によって、貯湯タンクが殺菌される。
（８）給湯装置が殺菌動作を実行しているときに給湯要求があった場合には、ヒートポンプを停止する。バーナーは動作を継続する。給湯装置に供給された水道水は、顕熱熱交換器を通過する。顕熱熱交換器を通過する水は、バーナーの燃焼ガスに加熱されて温度が上昇してから、給湯栓等に給湯される。

本発明の給湯装置に係る一実施例について、図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、給湯装置１０は、ヒートポンプ１２、貯湯部４５、バーナー部５０、それらを接続する流路、流路に介装されたセンサや三方弁や流量調整弁、コントローラ９５、リモコン９６を備えている。
ヒートポンプ１２は、外気熱交換器２０、送風機２１、給湯熱交換器２４、循環往路３０、循環復路３４、圧縮機３２、減圧弁３７、第１センサ３３、第２センサ４０、第３センサ４１を有している。
外気熱交換器２０は、内部を通過する熱媒体と外気との間で熱交換を行う。送風機２１は、外気熱交換器２０に隣接して設けられており、電動モータ２３とファン２２を有している。ファン２２は、電動モータ２３に駆動されて回転する。ファン２２が回転すると、外気が外気熱交換器２０に吹き付けられる。外気が吹き付けられることによって、外気熱交換器２０の効率が向上する。熱媒体には、例えば代替フロン（ハイドロフルオロカーボン等）や、例えば二酸化炭素を用いることができる。

給湯熱交換器２４には、熱媒体流路２６と水流路２７が設けられている。循環往路３０は、外気熱交換器２０の出口２５と、給湯熱交換器２４の熱媒体流路２６の入口３１を接続している。圧縮機３２と第１センサ３３は、循環往路３０に介装されている。
循環復路３４は、給湯熱交換器２４の熱媒体流路２６の出口３５と外気熱交換器２０の入口３６を接続している。減圧弁３７と第２センサ４０と第３センサ４１は、循環復路３４に介装されている。
圧縮機３２は、外気熱交換器２０を流出した熱媒体を圧縮して給湯熱交換器２４に送り込む。第１センサ３３は、外気熱交換器２０を流出した熱媒体の温度を検出する。給湯熱交換器２４は、熱媒体流路２６を通過する熱媒体と水流路２７を通過する水との間で熱交換を行う。水流路２７を通過する水が、熱媒体流路２６を通過する熱媒体によって加熱される。第２センサ４０は、給湯熱交換器２４を流出した熱媒体の温度を検出する。減圧弁３７は、通過する熱媒体を減圧する。減圧弁３７が熱媒体を減圧する程度は、その開度を調整することによって行われる。第３センサ４１は、外気熱交換器２０に流入する熱媒体の温度を検出する。

貯湯部４５は、貯湯タンク４６と第４センサ４７を備えている。貯湯タンク４６は縦長状に形成されている。第４センサ４７は、貯湯タンク４６内の水の温度を検出する。
バーナー部５０は、顕熱熱交換器５２、潜熱熱交換器５１、バーナー５３、バーナーファン５４を備えている。バーナー５３は、ガスを燃焼する。バーナーファン５４は、バーナー５３に燃焼用の空気を送風する。

第１流路５６の一端５７には、水道水が供給されている。第１流路５６の他端５８は、第２流路６０（後述する）の途中に接続されている。第１流路５６には、流量センサ５９が介装されている。流量センサ５９は、第１流路を流れる水量を検出する。
第２流路６０は、逃がし弁６２と潜熱熱交換器５１の一方端６３を接続している。第２流路６０には、第１三方弁６４が介装されている。逃がし弁６２は、第２流路６０内の圧力が所定値以上になったときに開き、第２流路６０内の圧力を外部に開放する。第１三方弁６４は、第２流路６０同士を流通させる状態と、第２流路６０の逃がし弁６２側と第１１流路９４（後述する）を流通させる状態とを切り替える。
第３流路６６は、潜熱熱交換器５１の他方端６７と貯湯タンク４６の下端を接続している。第３流路６６には、第５センサ６８が介装されている。第５センサ６８は、第３流路６６を流れる水の温度を検出する。

第４流路７０は、第２流路６０の途中と、給湯熱交換器２４の水流路２７の入口７１を接続している。第２流路６０には、ポンプ７３と第１流量調整弁７２が介装されている。ポンプ７３は、上流側（第１流量調整弁７２側）の水を吸込み、下流側に送り出す。第１流量調整弁７２は、その開度を変化させることによって、通過する水の量を調整する。
第５流路７５は、給湯熱交換器２４の水流路２７の出口７４と、第７流路７８（後述する）の途中を接続している。第５流路７５には、第５センサ７６と第２三方弁７７が介装されている。第５センサ７６は、第５流路７５を流れる水の温度を検出する。
第６流路８４の上流端８５は、第２三方弁７７に接続されている。第６流路８４の下流側は、給湯栓や風呂と連通している。第６流路８４には、第６センサ７９が介装されている。第２三方弁７７は、第５流路７５同士を流通させる状態と、第５流路７５の上流側と第６流路８４を流通させる状態とを切り替える。第６センサ７９は、第６流路８４を流れる水の温度を検出する。
第７流路７８は、貯湯タンク４６の上端と第３三方弁８２（後述する）を接続している。第７流路７８には、第７センサ８０が介装されている。第７センサ８０は、第７流路７８を流れる水の温度を検出する。

第８流路８１は、顕熱熱交換器５２の一端８３と第３三方弁８２を接続している。上述したように、第３三方弁８２には、第６流路７８が接続されている。また、第３三方弁８２には、第１１流路９４（後述する）も接続されている。第３三方弁８２は、第７流路７８と第８流路８１を流通させる状態と、第８流路８１と第１１流路９４を流通させる状態とを切り替える。
第９流路８６は、顕熱熱交換器５２の他端８７と第６流路８４の途中を接続している。第９流路８６には、第８センサ８８が介装されている。第８センサ８８は、第９流路８６を流れる水の温度を検出する。
第１０流路９０の一端９２は、第６流路８４の途中であって、第９流路８６が接続されているのと同じ部位に接続されている。第１０流路９０の他端９３は、第２流路６０の途中であって、第４流路７０が接続されているのと同じ部位に接続されている。第１０流路９０には、第２流量調整弁９１が介装されている。第２流量調整弁９１は、その開度を変化させることによって、第１０流路９０を流れる水の量を調整する。第１１流路９４は、第１三方弁６４と第３三方弁８２を接続している。

コントローラ９５は、制御プログラムを記憶している。コントローラ９５には、リモコン９６の操作信号と、流量センサ５９の検出信号と、センサ３３、４０、４１、４７、６８、７９、８０、８８の検出信号が入力される。コントローラ９５は、それらの信号を制御プログラムで処理することによって、送風機２１、圧縮機３２、減圧弁３７、バーナー５３、バーナーファン５４、三方弁６４、７７、８２、ポンプ７３、流量調整弁７２、９１を制御する。
ヒートポンプ１２の代わりに、他の加熱手段（例えば、燃料電池）を用いることもできる。

給湯装置１０の動作について説明する。
ヒートポンプ１２の外気熱交換器２０には、循環復路３４から液体状の熱媒体が流入する。外気熱交換器２０を流れる熱媒体は、外気から吸熱することによって蒸発し、液体状からガス状に相変化する。外気熱交換器２０を流出した熱媒体は、循環往路３０を流れ、圧縮機３２によって圧縮される。圧縮機３２に圧縮された熱媒体は、ガス状のまま温度が上昇する。温度が上昇した熱媒体は、給湯熱交換器２４の熱媒体流路２６に流入する。給湯熱交換器２４の水流路２７には、熱媒体流路２６を流れる熱媒体よりも低温の水が流れている。熱媒体流路２６を流れる熱媒体は、水流路２７を流れる水と熱交換することによって冷却される。冷却された熱媒体は、ガス状から液体状に相変化する。水流路２７を流れる水は、熱媒体流路２６を流れる熱媒体に加熱されて温度が上昇する。
給湯熱交換器２４の熱媒体流路２６を流出した液体状の熱媒体は、循環復路３４を流れる。循環復路３４を流れる熱媒体は、減圧弁３７で膨張することによって温度が低下する。温度が低下した液体状の熱媒体は、外気熱交換器２０に流入する。

給湯装置１０は、貯湯タンク４６に貯湯したり、給湯栓等に給湯したり、貯湯タンク４６を殺菌したりする動作を実行する。以下、それらの動作について説明する。
最初に、図１を用いて、貯湯タンク４６に貯湯する動作について説明する。このときには、ヒートポンプ１２を動作させる。バーナー５３は燃焼させない。貯湯タンク４６に水が貯められているとともに、第６流路８４から給湯栓等に給湯していないものとする。第６流路８４から給湯していないので、第１流路５６には水道水が流入しない。図１で塗りつぶされている流路は、熱媒体や水が流通していることを示している。熱媒体や水の流通方向は、矢印で示している。

貯湯タンク４６に貯湯するときには、第１流量調整弁７２を開くとともに、ポンプ７３を駆動する。第１三方弁６４は、第２流路６０同士を流通させる状態にする。第２三方弁７７は、第５流路７５同士を連通させる状態にする。第３三方弁８２は、第８流路８１と第１１流路９４を連通させる状態にする。ポンプ７３を駆動すると、第４流路７０から給湯熱交換器２４の水流路２７に水が流入する。水流路２７を流れる水は、熱媒体流路２６を流れている熱媒体に加熱されて温度が上昇する。温度が上昇した水は、第５流路７５と第７流路７８を流れて貯湯タンク４６に送り込まれる。貯湯タンク４６に水が送り込まれることによって、貯湯タンク４６の下部から第３流路６６に水が送り出される。第３流路６６に送り出された水は、バーナー部５０の潜熱熱交換器５１と、第２流路６０と、第４流路７０を流れてポンプ７３に吸い込まれる。給湯熱交換器２４で加熱されて温度上昇した水が貯湯タンク４６に送り込まれ、さらに貯湯タンク４６から送り出されて給湯熱交換器２４に戻る循環が繰り返されることにより、貯湯タンク４６に高温な水（湯）が貯湯される。
コントローラ９５は、センサ４７、６８、７６、８０が検出した温度に基づいて、ヒートポンプ１２やポンプ７３の運転強さ、第１流量調整弁７２の開度を調整する。コントローラ９５がヒートポンプ１２の運転強さを調整するにあたっては、センサ３３、４０、４１の検出温度に基づいて、圧縮機３２の圧縮率や減圧弁３７の開度を調整する。

給湯装置１０が給湯するときの動作を、以下の（１）、（２）、（３）それぞれの場合について説明する。
（１）貯湯タンクに貯湯している水の温度が給湯要求温度よりも高い場合。
図２に示すように、貯湯タンク４６には４５℃の水が貯湯されており、給湯要求温度は３８℃であるとする。貯湯タンク４６に４５℃の水が貯湯されていることは、第４センサ４７によって検出される。給湯要求温度は、使用者がリモコン９６を操作することによって設定されている。
この場合には、ヒートポンプ１２を動作させる。バーナー５３は燃焼させない。第１流量調整弁７２を開くとともに、ポンプ７３を停止する。第１三方弁６４は、第２流路６０同士を流通させる状態にする。第２三方弁７７は、第５流路７５同士を連通させる状態にする。第３三方弁８２は、第７流路７８と第８流路８１を連通させる状態にする。
第１流路５６には水道水の水圧が加わっている。このため、第６流路８４の下流側に設けられている給湯栓等が開けられると、第１流路５６と、第２流路６０と、潜熱熱交換器５１と第３流路６６を経て水が貯湯タンク４６の下部に入り込む。第１流路５６に水道水が供給されたことは、流量センサ５９によって検出される。貯湯タンク４６の下部に水が入り込むと、その上部から第７流路７８に４５℃の水が送り出される。

第１流路５６に供給されている水道水は、第２流路６０の途中で第４流路７０にも流入する。第４流路７０に流入した水は、第１流量調整弁７２とポンプ７３を通過する。上述したように、ポンプ７３は停止している。ポンプ７３が停止していても、水はポンプ７３内の流路を通過する。第４流路７０を流れた水は、給湯熱交換器２４を通過することによって加熱され、２８℃まで温度が上昇する。その水温は、第５センサ７６によって検出される。温度が上昇した水は、第５流路７５を流れ、第７流路７８で貯湯タンク４６から送り出された水に混合する。混合した水は、４２℃になる。その水温は、第７センサ８０によって検出される。
第７流路７８を出た水は、第３三方弁８２を通過してから、第８流路８１と顕熱熱交換器５２と第９流路８６を流れる。一方、第１流路５６から第２流路６０に流入した水道水は、第１０流路９０にも流入する。第１０流路９０に流入した水は、第６流路８４で第９流路８６を流れてきた水と混合する。第１０流路９０を流れる水の量は、第２流量調整弁９１によって調整されている。第２流量調整弁９１が第１０流路９０を流れる水の量を調整するにあたっては、第６センサ７９や第８センサ８８の検出温度が利用される。第２流量調整弁９１が、第９流路８６を流れてきた水（４２℃）に混合する第１０流路９０を流れてきた水（１５℃）の量を調整することによって、第６流路８４から給湯要求温度どおりの３８℃の水が給湯栓等に給湯される。
既に説明したように、貯湯タンク４６から送り出された水（４５℃）に、ヒートポンプ１２の給湯熱交換器２４で加熱された水（２８℃）が混合する。このため、給湯熱交換器２４で加熱された水の分だけ、貯湯タンク４６に貯湯されている水（湯）を節約することができる。

（２）貯湯タンクに貯湯している水の温度が給湯要求温度よりも低い場合。
図３に示すように、貯湯タンク４６には３３℃の水が入っているとする。給湯要求温度は４２℃であるとする。
この場合には、ヒートポンプ１２を動作させる。バーナー５３を燃焼させる。第１流量調整弁７２を開くとともに、ポンプ７３を停止する。第１三方弁６４は、第２流路６０同士を流通させる状態にする。第２三方弁７７は、第５流路７５同士を連通させる状態にする。第３三方弁８２は、第７流路７８と第８流路８１を連通させる状態にする。第２流量調整弁９１を閉じる。
給湯栓等が開かれると、第１流路５６と第２流路６０を流れた１５℃の水（水道水）が潜熱熱交換器５１に流入する。潜熱熱交換器５１では、バーナー５３で燃焼しているガスに含まれる水蒸気が、潜熱熱交換器５１を通過する水に冷却されて凝縮することによって水になる。そのときに発生する潜熱（凝縮熱）を吸収することとバーナー５３の燃焼ガスに加熱されることによって、温度が３３℃に上昇した水が、潜熱熱交換器５１から第３流路６６に流入する。第３流路６６を流れた水は、貯湯タンク４６に入り込む。このため、貯湯タンク４６内の水温が３３℃になる。

貯湯タンク４６の下部に水が入り込むことによって、その上部から第７流路７８に３３℃の水が送り出される。第１流路５６に供給されている水道水は、第４流路７０にも流入する。第４流路７０を流れた水は、給湯熱交換器２４を通過することによって加熱され、２８℃まで温度が上昇する。温度が上昇した水は、第５流路７５を流れ、第７流路７８で貯湯タンク４６から送り出された水に混合する。混合した水は、３１℃になる。
第７流路７８を出た水は、第８流路８１を経て顕熱熱交換器５２に流入する。顕熱熱交換器５２に流入した水はバーナー５３の燃焼ガスに加熱される。バーナー５３の燃焼強さが調整されることによって、顕熱熱交換器５２を通過した水は、給湯要求温度である４２℃になる。バーナー５３の燃焼強さの調整にあたっては、第６センサ７９、第７センサ８０、第８センサ８８の検出温度が利用される。顕熱熱交換器５２を通過した４２℃の水は、第９流路８６と第６流路８４を流れて給湯栓等に給湯される。

上述したように、貯湯タンク４６には、潜熱熱交換器５１で加熱された３３℃の水が入れられている。それ以前に、給湯要求温度よりも高い温度（例えば、４５℃）の水が貯湯タンク４６に入っていることがある。つまり、上述した（１）の場合である。その場合には、貯湯タンク４６の４５℃の水を消費するまで、バーナー５３を燃焼させない。バーナー５３が燃焼しないので、貯湯タンク４６には、その下部から１５℃の水（水道水）が入り込む。低温（１５℃）の温度成層の上に高温（４５℃）の温度成層が形成された状態で、４５℃の水が消費されてゆく。４５℃の水が消費されると、１５℃の水が貯湯タンク４６から送り出される。そのことは、第７センサ８０によって検出される。１５℃の水が貯湯タンク４６から送り出されると、バーナー５３を燃焼させる。バーナー５３が燃焼すると、貯湯タンク４６の下部に潜熱熱交換器５１から、例えば３０℃の水が送り込まれる。１５℃の水が入っていた貯湯タンク４６の下部に、それよりも温度が高い３０℃の水が送り込まれるので、貯湯タンク４６内には対流が発生する。このため、貯湯タンク４６内には、明瞭な温度成層は形成されない。最終的に、貯湯タンク４６は３０℃の水で満たされる。

（３）バーナー５３がミニマム燃焼すると、顕熱熱交換器５２から流出する水の温度が給湯要求温度を超えてしまう場合。
ミニマム燃焼とは、バーナー５３が最も弱く燃焼している状態である。バーナー５３がミニマム燃焼すると、顕熱熱交換器５２から流出する水の温度が給湯要求温度を超えてしまう事象は、貯湯タンク４６に貯湯されている水の温度が給湯要求温度よりも僅かに低い場合に発生する。
図４に示すように、貯湯タンク４６には３８℃の水が入っており、給湯要求温度は４２℃であるとする。流量調整弁や三方弁の状態は、第２流量調整弁９１を開く以外、上述した（２）の場合と同様である。ヒートポンプ１２は弱く運転する。貯湯タンク４６から送り出された３８℃の水に、給湯熱交換器２４で加熱された２１℃の水が混合することによって、顕熱熱交換器５２には３５℃の水が流入する。顕熱熱交換器５２に流入する水の温度が３５℃であり、給湯要求温度である４２℃よりも低いので、バーナー５３を動作させる必要がある。バーナー５３を動作させると、顕熱熱交換器５２を流出する水の温度が、給湯要求温度である４２℃を超える。顕熱熱交換器５２を流出した水は、第９流路８６を流れて第６流路８４に流入する。第６流路８４には、第１０流路９０から第２流量調整弁９１によって流量が調整された低温（１５℃）の水が混合する。このようにして、第６流路８４から給湯要求温度どおりの４２℃の水が給湯栓等に給湯される。

第６流路８４から給湯される水量は、給湯栓の開度等によって規制されている。従って、顕熱熱交換器５２から第９流路８６を経由して第６流路に流入する水量に対して、第１０流路９０から第６流路８４に流入する水量の割合を多くすれば、貯湯タンク４６から送り出される水を節約することができる。
既に説明したように、ヒートポンプ１２を弱く運転することによって、貯湯タンク４６から送り出された３８℃の水に、給湯熱交換器２４で加熱された２１℃の水が混合する。給湯熱交換器２４で加熱された水が貯湯タンク４６から送り出された水に混合することによって、バーナー５３で加熱されて顕熱熱交換器５２から流出する水の温度が高くなる。顕熱熱交換器５２から流出する水の温度が高くなると、第１０流路９０から第６流路８４に流入する水量が多くなる。よって、貯湯タンク４６から送り出される水を節約することができる。
ヒートポンプ１２を強く運転することもできる。ヒートポンプ１２を強く運転すると、給湯装置１０のエネルギー効率は低下するが、貯湯タンク４６から送り出される水をより節約することができる。

給湯装置１０が貯湯タンク４６を殺菌する動作について、図５を用いて説明する。第６流路８４から外部（給湯栓や風呂等）に水が流出していないものとする。
貯湯タンク４６を殺菌するときには、ヒートポンプ１２を動作させる。バーナー５３を燃焼させる。第１流量調整弁７２を開くとともに、ポンプ７３を駆動する。第１三方弁６４は、第２流路６０同士を流通させる状態にする。第２三方弁７７は、第５流路７５の上流側と第６流路８４を流通させる状態にする。第３三方弁８２は、第７流路７８と第８流路８１を流通させる状態にする。第２流量調整弁９１を閉じる。
ポンプ７３を駆動すると、第４流路７０から給湯熱交換器２４に水が流入して加熱される。加熱されて温度上昇した水は、第５流路７５から第２三方弁７７を通過して第６流路８４に流入する。第６流路８４に流入した水は、第９流路８６を経由してから顕熱熱交換器５２を通過する。顕熱熱交換器５２を通過する水は、バーナー５３の燃焼ガスに加熱されて温度が上昇する。顕熱熱交換器５２を通過して温度が上昇した水は、第８流路８１と第３三方弁８２と第７流路７８を流れて貯湯タンク４６の上部に入り込む。

貯湯タンク４６の下部からは、第３流路６６に水が流入する。第３流路６６に流入した水は、潜熱熱交換器５１を通過する。潜熱熱交換器５１を通過した水は、潜熱を回収するとともにバーナー５３の燃焼ガスに加熱されてさらに温度が上昇する。潜熱熱交換器５１を通過してさらに温度が上昇した水は、第２流路６０に流入する。第２流路６０に流入した水は、第２流路６０の途中から第４流路７０に流入する。このように、貯湯タンク４６から送り出された水が、給湯熱交換器２４とバーナー５３に加熱されて貯湯タンク４６に戻る循環が繰り返されることによって、貯湯タンク４６内が高温（例えば、６０℃）になる。貯湯タンク４６内が高温になった状態は、所定時間（例えば、５分）継続させる。貯湯タンク４６内が高温になった状態を所定時間継続させることによって、レジオネラ菌等が殺菌される。

給湯装置１０が殺菌動作を実行しているときに、給湯栓等が開かれた場合、すなわち給湯要求があった場合について、図６を参照しながら説明する。給湯要求温度は、３８℃であるとする。
この場合には、ヒートポンプ１２の動作を停止する。バーナー５３の燃焼は、継続する。第１流量調整弁７２を閉じるとともに、ポンプ７３を停止する。第１三方弁６４は、第２流路６０の逃がし弁６２側と第１１流路９４を流通させる状態にする。第３三法弁８２は、第８流路８１と第１１流路９４を流通させる状態にする。第２流量調整弁９１を閉じる。
給湯栓等を開くと、水道水が、第１流路５６と、第２流路６０と、第１三方弁６４と、第１１流路９４を流れてから顕熱熱交換器５２を通過する。顕熱熱交換器５２を通過した水は、バーナー５３の燃焼ガスに加熱されて給湯要求温度である３８℃の水になる。顕熱熱交換器５２を通過した水は、第９流路８６と第６流路８４を流れて給湯栓等に給湯される。
この給湯装置１０によれば、殺菌動作中に給湯要求があっても、貯湯タンク４６に入っている水を消費することなく、直ちに給湯を実行することができる。給湯要求が終了してから、殺菌動作を再開することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

給湯装置の系統図（貯湯中）。 給湯装置の系統図（貯湯温度＞給湯要求温度）。 給湯装置の系統図（貯湯温度＜給湯要求温度）。 給湯装置の系統図（バーナーがミニマム燃焼中）。 給湯装置の系統図（貯湯タンクを殺菌中）。 給湯装置の系統図（貯湯タンクを殺菌中に給湯要求があった場合）。

符号の説明

１０：給湯装置
１２：ヒートポンプ
２０：外気熱交換器
２１：送風機
２２：ファン
２３：電動モータ
２４：給湯熱交換器
２５：出口
２６：熱媒体流路
２７：水流路
３０：循環往路
３１：入口
３２：圧縮機
３３：第１センサ
３５：出口
３６：入口
３４：循環復路
３７：減圧弁
４０：第２センサ
４１：第３センサ
４５：貯湯部
４６：貯湯タンク
４７：第４センサ
５０：バーナー部
５１：潜熱熱交換器
５２：顕熱熱交換器
５３：バーナー
５４：バーナーファン
５６：第１流路
５７：一端
５８：他端
５９：流量センサ
６０：第２流路
６２：逃がし弁
６３：一方端
６４：第１三方弁
６６：第３流路
６７：他方端
６８：第５センサ
７０：第４流路
７１：入口
７２：第１流量調整弁
７３：ポンプ
７４：出口
７５：第５流路
７６：第５センサ
７７：第２三方弁
７８：第７流路
７９：第６センサ
８０：第７センサ
８１：第８流路
８２：第３三方弁
８３：一端
８４：第６流路
８５：上流端
８６：第９流路
８７：他端
８８：第８センサ
９０：第１０流路
９１：第２流量調整弁
９２：一端
９３：他端
９４：第１１流路
９５：コントローラ
９６：リモコン

Claims (3)

1. ガス燃焼式のバーナーと、
   バーナーの燃焼ガスに含まれる水蒸気の凝縮潜熱で水を加熱する潜熱熱交換器と、
   バーナーの燃焼熱で水を加熱する顕熱熱交換器と、
   貯湯タンクと、
   給湯装置に供給された水道水を、貯湯タンクを通過させないで潜熱熱交換器を通過させ、その後、貯湯タンクと顕熱熱交換器の順に通過させて給湯箇所に送り出す流路と、を備えている給湯装置。
2. 水を加熱する加熱手段と、
   バーナーの燃焼を停止して貯湯タンクに貯湯するときに、貯湯タンクと潜熱熱交換器と加熱手段を一巡するように形成される流路と、
   その一巡する流路に介装されている送水ポンプと、を備えている請求項１の給湯装置。
3. 加熱手段は、ヒートポンプであることを特徴とする請求項２の給湯装置。

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