JP4407643B2 - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、貯湯タンク内に貯えられた給湯用流体を熱源として浴槽内の浴水を追い焚きする浴水追い焚き装置を備える貯湯式給湯装置に関するものであり、特に、貯湯タンク内の蓄熱量が低下したときの浴水の追い焚き運転に関する。

従来、この種の浴水追い焚き装置として、例えば、特許文献１のように、貯湯タンク内の給湯用流体と浴水とを熱交換する追い焚き用熱交換器と、この追い焚き用熱交換器と浴槽とを接続する浴水加熱用流路とを備え、浴水を目標温度に上昇させるための追い焚き運転を行うときに、貯湯タンク内の給湯用流体の蓄熱量が所定量あるか否かを監視し、追い焚きを行うための蓄熱量があれば、貯湯タンク内の給湯用流体を追い焚き用熱交換器に流通させて浴水を昇温させている。

そして、蓄熱量が所定量なければ、ヒートポンプユニットを作動させて貯湯タンク内の給湯用流体を加熱し、暫く待機した後に、蓄熱量が所定量に達したときに貯湯タンク内の給湯用流体を追い焚き用熱交換器に流通させて浴水を昇温させている。

また、例えば、特許文献２のように、貯湯タンク内の給湯用流体の蓄熱量が所定量なければ、ヒートポンプユニットで沸き上げられた給湯用流体を直接追い焚き用熱交換器に流通させて浴水を昇温させる浴水追い焚き装置が知られている。
特開２００４−３１７１１２号公報 特開２００５−１４７４５１号公報

しかしながら、上記特許文献１では、浴水を加熱する追い焚き用熱交換器に貯湯タンク内の給湯用流体を用いるため、追い焚きを行うための貯湯タンク内の蓄熱量が低下していると、蓄熱量が所定量に達するまでの間は追い焚き運転が作動しない問題がある。

また、上記特許文献２では、この種のヒートポンプユニットの運転開始直後では、冷媒が充分な高圧に至らず、かつ水冷媒熱交換器全体が冷えているので給湯用流体を加熱する加熱能力が充分ではないため、追い焚き運転の開始直後に２〜３分間の待機時間を設けて運転するようにしている。

つまり、追い焚き運転の操作スイッチを操作しても、実質的には待機時間を経過した後に浴水が昇温することになっている。これにより、２〜３℃程度の昇温を行う追い焚きのときには、即効性が悪いため使用者への不快感を招く問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、貯湯タンク内の蓄熱量が低下しても浴水の追い焚きの即効性が良好となるとともに追い焚き時間の短縮が図れる貯湯式給湯装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、下記の請求項に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、内部に給湯用流体を貯える貯湯タンク（１０）と、この貯湯タンク（１０）の下部の水を貯湯タンク（１０）の上部に送る流体加熱用流路（２６）と、圧縮機から吐出される冷媒と給湯用流体とを熱交換する水冷媒熱交換器（２２）を有し、流体加熱用流路（２６）内に流れる給湯用流体を水冷媒熱交換器（２２）に流通させて沸き上げ温度に加熱するヒートポンプユニット（２０）と、貯湯タンク（１０）に貯えられた給湯用流体を一次側に流通させて二次側に流通する浴槽内の浴水を加熱する追い焚き用熱交換器（７５）と、この追い焚き用熱交換器（７５）と浴槽とを循環可能に接続する浴水加熱用流路（６１）とを備える貯湯式給湯装置において、
貯湯タンク（１０）内の給湯用流体と給水配管からの水とを混合させて浴水加熱用流路（６１）に導く湯張り流路（１７ａ）と、水冷媒熱交換器（２２）で沸き上げられた給湯用流体を追い焚き用熱交換器（７５）の一次側に流通させ、追い焚き用熱交換器（７５）で熱交換された給湯用流体を水冷媒熱交換器（２２）に戻す沸き上げ流路（３１）とが設けられ、浴槽内の浴水を目標温度に昇温もしくは保温する追い焚き運転の初期状態のときにおいて、ヒートポンプユニット（２０）を作動させたときに、水冷媒熱交換器（２２）で沸き上げられた給湯用流体の沸き上げ温度が所定値以上に達するまでは、貯湯タンク（１０）内の給湯用流体を湯張り流路（１７ａ）から浴水加熱用流路（６１）を通して浴槽内に高温のさし湯を行って浴水を昇温させ、水冷媒熱交換器（２２）で沸き上げられた給湯用流体の沸き上げ温度が所定値以上に達したときに、水冷媒熱交換器（２２）で沸き上げられた給湯用流体を沸き上げ流路（３１）内に流通させて浴水の追い焚きを行うことを特徴としている。

この発明によれば、ヒートポンプユニット（２０）の加熱能力が安定するまでの運転開始直後のときに、貯湯タンク（１０）内の給湯用流体で高温さし湯を行うことで、追い焚き運転開始直後に即、浴水を加熱することができる。つまり、追い焚きの即効性が良好である。

また、ヒートポンプユニット（２０）の加熱能力が安定したときに、追い焚き用熱交換器（７５）により浴水を加熱することができる。従って、高温さし湯と併せて浴水を昇温することで追い焚き時間の短縮が図れる。

さらに、このときに、追い焚き用熱交換器（７５）から流出される熱交換後の給湯用流体は、貯湯タンク（１０）内に戻ることがないため貯湯タンク（１０）内に中温の給湯用流体が増加することはない。貯湯タンク（１０）内の蓄熱量を低減させることなく追い焚き運転ができる。

請求項２に記載の発明では、高温のさし湯を行うときは、浴槽内から越流しないさし湯量となるように構成したことを特徴としている。この発明によれば、さし湯を行うときは浴槽から浴水が溢れることはない。

請求項３に記載の発明では、内部に給湯用流体を貯える貯湯タンク（１０）と、この貯湯タンク（１０）の下部の水を貯湯タンク（１０）の上部に送る流体加熱用流路（２６）と、圧縮機から吐出される冷媒と給湯用流体とを熱交換する水冷媒熱交換器（２２）を有し、流体加熱用流路（２６）内に流れる給湯用流体を水冷媒熱交換器（２２）に流通させて沸き上げ温度に加熱するヒートポンプユニット（２０）と、貯湯タンク（１０）に貯えられた給湯用流体を一次側に流通させて二次側に流通する浴槽内の浴水を加熱する追い焚き用熱交換器（７５）と、この追い焚き用熱交換器（７５）と浴槽とを循環可能に接続する浴水加熱用流路（６１）とを備える貯湯式給湯装置において、
水冷媒熱交換器（２２）で沸き上げられた給湯用流体を追い焚き用熱交換器（７５）の一次側に流通させ、追い焚き用熱交換器（７５）で熱交換された給湯用流体を水冷媒熱交換器（２２）に戻す沸き上げ流路（３１）が設けられ、
浴槽内の浴水を目標温度に昇温もしくは保温する追い焚き運転の初期状態のときにおいて、ヒートポンプユニット（２０）を作動させたときに、水冷媒熱交換器（２２）で沸き上げられた給湯用流体の沸き上げ温度が所定値以上に達するまでは、貯湯タンク（１０）内の給湯用流体を追い焚き用熱交換器（７５）の一次側に流通させて浴水を昇温させ、
水冷媒熱交換器（２２）で沸き上げられた給湯用流体の沸き上げ温度が所定値以上に達したときに、水冷媒熱交換器（２２）で沸き上げられた給湯用流体を沸き上げ流路（３１）内に流通させて浴水の追い焚きを行うことを特徴としている。

この発明によれば、ヒートポンプユニット（２０）の加熱能力が安定するまでの運転開始直後のときに、貯湯タンク（１０）内の給湯用流体で浴水を追い焚きすることかできるとともに、追い焚き運転開始直後に即、浴水を加熱することができる。つまり、追い焚きの即効性が良好である。

また、ヒートポンプユニット（２０）の加熱能力が安定したときに、追い焚き用熱交換器（７５）により浴水を加熱することができる。従って、浴水を昇温することで追い焚き時間の短縮が図れる。

さらに、このときに、追い焚き用熱交換器（７５）から流出される熱交換後の給湯用流体は、貯湯タンク（１０）内に戻ることがないため貯湯タンク（１０）内に中温の給湯用流体が増加することはない。貯湯タンク（１０）内の蓄熱量を低減させることなく追い焚き運転ができる。

請求項４に記載の発明では、流体加熱用流路（２６）には、給湯用流体を圧送する給湯水循環ポンプ（２７）が設けられ、ヒートポンプユニット（２０）を作動させたときに、水冷媒熱交換器（２２）で沸き上げられた給湯用流体の沸き上げ温度が所定値以上に達するまでは、給湯水循環ポンプ（２７）が停止していることを特徴としている。

この発明によれば、水冷媒熱交換器（２２）に低温の給湯用流体が流通しないので沸き上げ温度の昇温が加速される。これにより、沸き上げ温度が所定値以上に達するまでの時間が短縮される。これにより、追い焚き時間のより短縮が図れる。

請求項５に記載の発明では、流体加熱用流路（２６）は、ヒートポンプユニット（２０）を作動させたときに、水冷媒熱交換器（２２）で沸き上げられた給湯用流体の沸き上げ温度が所定値以上に達するまでは、水冷媒熱交換器（２２）で沸き上げられた給湯用流体が貯湯タンク（１０）を迂回して水冷媒熱交換器（２２）の入口側に戻るように構成したことを特徴としている。

この発明によれば、沸き上げ温度の昇温が加速されるとともに、ヒートポンプユニット（２０）の運転開始直後の不安定な沸き上げ温度の給湯用流体が貯湯タンク（１０）内の上部に混ざることがないので追い焚きのための加熱熱量を低減することができる。

請求項６に記載の発明では、追い焚き運転は、現在の浴水温が所望する目標温度未満のときに実施されることを特徴としている。この発明によれば、このような条件下のときにおいて、追い焚き時間の短縮が図れる。

請求項７に記載の発明では、現在の浴水温が所望する目標温度以上のときに実施する追い焚き運転は、貯湯タンク（１０）内の給湯用流体を追い焚き用熱交換器（７５）の一次側に流通させて浴水を昇温させることを特徴としている。

この発明によれば、ヒートポンプユニット（２０）を作動させることなく、貯湯タンク（１０）内の最低蓄熱量の範囲内で追い焚きを行うことができる。これにより、省動力化が図れる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態における貯湯式給湯装置を図１および図２に基づいて説明する。図１は貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図であり、図２は給湯制御装置４０による追い焚き運転の制御処理を示すフローチャートである。

本実施形態の貯湯式給湯装置は、一般家庭用として使用されるものであり、貯湯タンク１０内に貯えられた給湯用流体である給湯用水を熱源として、台所、洗面所、浴室などへの給湯機能の他に、お湯張りされた浴槽２内の浴水を追い焚きする機能を備えている。

貯湯式給湯装置は、図１に示すように、大別するとタンクユニット１、ヒートポンプサイクルからなるヒートポンプユニット２０、給湯制御装置４０から構成している。そして、タンクユニット１は、貯湯タンク１０を備えるとともに、給湯機能と追い焚き機能のための貯湯タンク１０に接続される各種の流路から構成している。

まず、給湯機能として、貯湯タンク１０、ヒートポンプユニット２０、およびタンクユニット１の各種流路のうち、貯湯タンク１０の下部から吸い込んだ水道水をヒートポンプユニット２０に循環させて貯湯タンク１０の上部に送る水回路を形成する流体加熱用流路２６、貯湯タンク１０に水道水を給水する給水用流路となる給水用配管１１、貯湯タンク１０内の給湯用水を出湯する給湯用流路となる給湯用配管１７、１７ａから構成している。

貯湯タンク１０は、耐食性に優れた金属製（例えば、ステンレス製）のタンクであり、外周部に図示しない断熱材が配置されており、高温の給湯用水を長時間に渡って保温することができる。また、貯湯タンク１０は縦長形状であり、その底面には導入口１０ａが設けられ、この導入口１０ａに、貯湯タンク１０内に水道水を導入する給水用配管１１が接続されている。

給水用配管１１の上端には、導入される水道水の水圧が所定圧となるように調節するとともに、断水などにおける湯の逆流を防止する図示しない減圧逆止弁が設けられている。さらに、給水用配管１１には給水サーミスタ５１が設けられており、給水用配管１１内の温度情報を後述する給湯制御装置４０に出力するようになっている。

なお、導入口１０ａに接続される給水用配管１１には、中途に分岐点を設けて、後述する流体加熱用流路２６と、後述する給湯用、お湯張り用混合弁１５、１５ａの一方の入口側とに繋がれている。

一方、貯湯タンク１０の最上部には導出口１０ｂが設けられ、この導出口１０ｂには貯湯タンク１０内に貯えられた給湯用水のうち、高温の給湯用水を導出するための高温取り出し管１２が接続されている。

そして、この高温取り出し管１２の経路途中には、図示しない逃がし弁が設けられた排出配管を接続しており、貯湯タンク１０内の圧力が所定圧以上に上昇した場合には、貯湯タンク１０内の給湯用水を外部に排出して、貯湯タンク１０などにダメージを与えないようになっている。

また、図中に示す１３は、貯湯タンク１０内に貯えられた給湯用水のうち、高温の給湯用水よりも湯温の低い中温の給湯用水を取り出すための中温取り出し管であり、貯湯タンク１０縦方向の略中央部に形成された導出口１０ｃから中温の湯を取り出すようにしている。

そして、高温取り出し管１２と中温取り出し管１３との下流側合流部位に、流量調節弁である高中温混合弁１４が設けられている。この高中温混合弁１４は、その下流側に設けられた給湯用、お湯張り用混合弁１５、１５ａに流通させる給湯水の湯温を調節する温度調節弁であり、それぞれの開口面積比を調節することで、高温取り出し管１２から取り出した高温の湯と中温取り出し管１３から取り出した中温の湯との混合比を調節するようにしている。

そして、高中温混合弁１４は、後述する給湯制御装置４０に電気的に接続されており、後述する貯湯サーミスタ５５ａ、５５ｃ、湯温サーミスタ５２より検出される温度情報に基づいて制御される。因みに、湯温サーミスタ５２で検出された温度情報が所定温度（設定温度＋２℃程度）となるように、中温取り出し管１３から取り出した中温の湯を積極的に混合させるようにして所定温度に温度調節されるようにしている。

この湯温サーミスタ５２は、この高中温混合弁１４の出口側に設けられ、高中温混合弁１４で混合された給湯水の湯温を検出している。また、高中温混合弁１４の出口側には、給湯用流路である給湯用配管１７とその給湯用配管１７から分岐した給湯用配管１７ａとが接続されている。

一方の給湯用配管１７は、下流端の図示しない給湯水栓、シャワー水栓等へ設定温度に温度調節された給湯水の湯を導く配管であって、その流路の中途に流量調節弁である給湯用混合弁１５、給湯サーミスタ５３および流量カウンタ５４が設けられている。

他方の給湯用配管１７ａは、下流端が後述する浴水加熱用流路６０の往き管６２に繋がれ、浴槽２内にお湯張り、さし湯などを行うときに、設定温度に温度調節された給湯水の湯を導く配管であって、その流路の中途にお湯張り用混合弁１５ａ、お湯張り用給湯サーミスタ５３ａ、お湯張り用開閉弁５７、お湯張り用流量カウンタ５４ａ、逆止弁５９が設けられている。

ここで、給湯用混合弁１５、お湯張り用混合弁１５ａは、それぞれ給湯用配管１７、１７ａの末端で出湯する給湯水の湯温を調節する温度調節弁であり、それぞれの開口面積比（高中温混合弁１４で温度調節された給湯用水側の開度と給水用配管１１に連通する水側の開度の比率）を調節することで出湯する湯温を設定温度に調節する。

また、給湯用混合弁１５、お湯張り用混合弁１５ａは、後述する給湯制御装置４０に電気的に接続されており、給水サーミスタ５１、湯温サーミスタ５２、給湯サーミスタ５３、お湯張り用給湯サーミスタ５３ａより検出される温度情報に基づいて制御される。

給湯サーミスタ５３は給湯用配管１７内の温度情報を、流量カウンタ５４は給湯用配管１７内の流量情報を、お湯張り用給湯サーミスタ５３ａは給湯用配管１７ａ内の温度情報を、お湯張り用流量カウンタ５４ａは給湯用配管１７ａ内の流量情報を後述する給湯制御装置４０に出力する。

なお、高中温混合弁１４、給湯用混合弁１５、およびお湯張り用混合弁１５ａは、それぞれの出口側に設けられた湯温サーミスタ５２、給湯サーミスタ５３、もしくはお湯張り用給湯サーミスタ５３ａで検出される給湯水の湯温に基づいてフィードバック制御を行うようにしている。

なお、流量カウンタ５４、５４ａがそれぞれの給湯用配管１７、１７ａ内の水の流れを検出したときは、それぞれの給湯用配管１７、１７ａの末端（給湯水栓、シャワー水栓、もしくはお湯張り用開閉弁５７）が開弁されて給湯用水を出湯している状態である。

また、お湯張り用開閉弁５７は、給湯用配管１７ａの流路を開閉する電磁弁であり、浴槽２内に浴水をお湯張り、さし湯などを行うときに後述する給湯制御装置４０により制御される。また、逆止弁５９は浴水加熱用流路６０内の浴水が給湯用配管１７ａ内に流通させないための弁である。ここで、給湯用配管１７ａを請求項では湯張り流路と称している。

次に、貯湯タンク１０の下部には、貯湯タンク１０内の最下部の水を吸入するための吸入口１０ｄが設けられ、貯湯タンク１０の上方には、貯湯タンク１０内の最上部に湯を吐出する吐出口１０ｅが設けられている。そして、吸入口１０ｄと吐出口１０ｅとは流体加熱用流路２６で接続されており、給湯用循環ポンプ２７が設けられるとともに、この流体加熱用流路２６の一部はヒートポンプユニット２０内に配置されている。

給湯水循環ポンプ２７は、貯湯タンク１０の下部に設けられた吸入口１０ｄから低温の給湯用水を取り出して給湯水通路２２ｂに通水させて貯湯タンク１０の上部に設けられた吐出口１０ｅに戻すように水流を発生させるポンプである。

給湯水循環ポンプ２７は、内蔵するモータの回転数に応じて流量を調節することができ、給湯制御装置４０により制御される。なお、符号５６は、水冷媒熱交換器２２から流出する給湯用水の沸き上げ温度を検出する沸き上げ温度センサであり、この沸き上げ温度サーミスタ５２の検出信号が給湯制御装置４０に入力され、この検出信号に基づいて給湯水循環ポンプ２７の回転数が制御される。

言い換えると、ヒートポンプユニット２０を作動させて沸き上げ運転を行う時は、水冷媒熱交換器２２から流出する給湯用水の沸き上げ温度が目標沸き上げ温度となるように流体加熱用流路２６内を流通する流量を給湯水循環ポンプ２７の回転数により制御している。ここで、符号５９ａは逆止弁である。

そして、流体加熱用流路２６のヒートポンプユニット２０内に配置された部分には、後述する水冷媒熱交換器２２が設けられており、吸入口１０ｄから吸入した貯湯タンク１０下部の水道水を高温冷媒との熱交換により加熱して、吐出口１０ｅから貯湯タンク１０内に戻すことにより貯湯タンク１０内の給湯用水を沸き上げることができる。

次に、ヒートポンプユニット２０は、給湯用流体として給湯用水を加熱し高温（本実施形態では、約９０℃）の温水を生成する超臨界ヒートポンプサイクルである。この超臨界ヒートポンプサイクルとは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクルを言い、例えば、二酸化炭素、エチレン、エタン、酸化窒素などを冷媒とするヒートポンプサイクルである。

図中に示す符号２１は冷媒（本実施形態では二酸化炭素）を吸入圧縮する圧縮機であり、この圧縮機２１は、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構（図示せず）および圧縮機構を駆動する電動モータ（図示せず）が一体となった電動圧縮機である。

２２は圧縮機２１から吐出する冷媒と給湯用水とを熱交換する放熱器である水冷媒熱交換器であり、この水冷媒熱交換器２２は、冷媒通路２２ａに流れる冷媒流れと給湯水通路２２ｂに流れる給湯水流れとが対向するように構成された対向流型の熱交換器である。

２３は水冷媒熱交換器２２から流出する冷媒を減圧する減圧器である電気式膨張弁であり、２４は、電気式膨張弁２３（以下、膨張弁２３と称する）から流出する冷媒を蒸発させて大気中の熱を冷媒に吸収させるとともに、後述するアキュムレータ２５（圧縮機２１の吸入側）に向けて冷媒を流出する空気熱交換器である。

２５は、空気熱交換器２４から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を圧縮機２１の吸入側に流出するとともに、ヒートポンプサイクル中の余剰冷媒を蓄えるアキュムレータである。

２４ａは空気熱交換器２４に空気（外気）を送風するとともにその送風量を調節することができる送風機であり、この送風機２４ａ、圧縮機２１および膨張弁２３は、図示しない各センサから検出される圧力情報、温度情報に基づいて給湯制御装置４０により制御されている。

また、ヒートポンプユニット２０は後述する給湯制御装置４０からの制御信号により作動するとともに、作動状態を給湯制御装置４０に出力するようになっている。なお、貯湯タンク１０の外壁面には、貯湯量、蓄熱量および貯湯温度を検出するための複数（本例では６つ）の貯湯サーミスタ５５ａ〜５５ｆが縦方向（貯湯タンク１０の高さ方向）にほぼ等間隔に配置され、貯湯タンク１０内に満たされた湯もしくは水の各水位レベルでの温度情報を後述する給湯制御装置４０に出力するようになっている。

つまり、給湯制御装置４０は、貯湯サーミスタ５５ａ〜５５ｆからの温度情報に基づいて、貯湯タンク１０内上方の沸き上げられた湯と貯湯タンク１０内下方の沸き上げられる前の水との境界位置を検出できるとともに、これにより貯湯量もしくは蓄熱量が検出できるようになっている。

また、これらのサーミスタ５５ａ〜５５ｆうち、貯湯サーミスタ５５ａは、貯湯タンク１０の最上部外壁面に設けられており、高温取り出し管１２に吸入される高温の湯の温度である貯湯タンク１０内最上部の湯温を検出する出湯サーミスタの機能も有している。また、貯湯サーミスタ５５ｃは前述の中温取り出し管１３とほぼ同一の高さに配置されている。これにより、中温取り出し管１３から導出される湯温を検出する出湯サーミスタの機能も有している。

そして、追い焚き機能として、貯湯タンク１０、ヒートポンプユニット２０、追い焚き熱交換器７５、およびタンクユニット１の各種流路のうち、追い焚き熱交換器７５の二次側と浴槽２とを接続する浴水加熱用流路６１、貯湯タンク１０と追い焚き熱交換器７５の一次側に接続する追い焚き熱源供給流路３０、およびヒートポンプユニット２０と追い焚き熱交換器７５の一次側に接続する沸き上げ流路３１から構成している。

追い焚き熱交換器７５は、貯湯タンンク１０の外部に設置され、その一次側通路７５ａに流れる給湯用流体と二次側通路７５ｂに流れる浴水とが対向するように構成された対向流型の熱交換器である。

本実施形態では、一次側通路７５ａに流れる給湯用流体は、貯湯タンク１０内に貯えられた給湯用水か、またはヒートポンプユニット２０の水冷媒熱交換器２２で沸き上げられた給湯用水のいずれか一方が流通するか、もしくは、後述する追い焚き混合弁３３により、貯湯タンク１０内に貯えられた給湯用水と水冷媒熱交換器２２で沸き上げられた給湯用水との混合された給湯用水のいずれが流通するように構成されている。

浴水加熱用流路６１は、浴槽２内の浴水を追い焚き用熱交換器７５の二次側通路７５ｂに循環するように形成された温水回路であり、浴槽２内の浴水を追い焚き用熱交換器７５の二次側通路７５ｂに導く往き管６２、追い焚き用熱交換器７５で熱交換された浴水を浴槽２内に導く戻り管６３および追い焚き用熱交換器７５を迂回するバイパス管６４から構成される。

また、往き管６２には、上流側から順に、水圧スイッチ６５、開閉弁６６、浴水循環ポンプ６７、浴水温サーミスタ６８、流水スイッチ６９、および追い焚き三方弁７０が設けられている。一方の戻り管６３には、流路の下流側に追い焚きサーミスタ７１が設けられている。

水圧スイッチ６５は、浴槽２内にお湯張りされた浴水の湯量、つまり、浴槽２内の水位レベルを求めるための水圧を検出するセンサである。開閉弁６６は浴水加熱用流路６１を開閉する電磁弁であり、浴水循環ポンプ６７は浴槽２内の浴水を追い焚き用熱交換器７５に圧送する電動ポンプである。浴水温サーミスタ６８は、往き管６２を流通する浴水の湯温を検出する水温センサである。

流水スイッチ６９は、追い焚き三方弁７０側の方向に浴水および後述する給湯用水が流通しているか否かを検出するための流水センサである。追い焚き三方弁７０は、浴水を追い焚き用熱交換器７５に流通させるか、追い焚き用熱交換器７５を迂回するバイパス管６４のいずれか一方に流通方向を切り換えるための切換弁である。

追い焚きサーミスタ７１は、戻り管６３を流通する浴水の湯温を検出する水温センサであり、浴槽２内に戻される浴水温度である。なお、水圧スイッチ６５、流水スイッチ６９、浴水温サーミスタ６８および追い焚きサーミスタ７１は、それぞれの容積情報、流水情報および温度情報を後述する給湯制御装置４０に出力するようにされ、開閉弁６６、浴水循環ポンプ６７および追い焚き三方弁７０は後述する給湯制御装置４０により制御される。

ここで、追い焚き三方弁７０は、浴水を追い焚き用熱交換器７５に流通させて浴水を加熱させる追い焚きを行うときは、追い焚き三方弁７０の流れ方向を追い焚き用熱交換器７５側に切り換えることで、浴槽２内の浴水が往き管６２、追い焚き用熱交換器７５、戻り管６３、浴槽２内の順に循環されて、浴水温サーミスタ６８により検出された浴水温が目標温度になるまで制御される。

追い焚き熱源供給流路３０は、貯湯タンク１０内に貯えられた給湯用流体を追い焚き用熱交換器７５の一次側通路７５ａに流通させ、追い焚き用熱交換器７５から流出する給湯用流体を貯湯タンク１０内に戻す温水回路である。つまり、往き管となる追い焚き用熱交換器７５の上流側は、高温取り出し管１２の中途を分岐させて貯湯タンク１０内の高温の給湯用水を導出するように接続され、その中途に追い焚き混合弁３３を設けて追い焚き用熱交換器７５の二次側通路７５ａに接続するように形成している。

そして、戻り管となる追い焚き用熱交換器７５の下流側は、その下流端が中温取り出し配管１３の導出口１０ｃの下方に戻すように接続されており、その中途に追い焚き一次側循環ポンプ３２と逆止弁５９ａが設けられている。

追い焚き混合弁３３は、その下流側に設けられた追い焚き用熱交換器７５に流通させる給湯用水の湯温を調節する温度調節弁であり、一方の入口側が水冷媒熱交換器２２から流出する給湯用水を流入するように接続され、もう一方の入口側が高温取り出し管１２からの貯湯タンク１０内の高温の給湯用水を流入するように接続されている。

つまり、それぞれの開口面積比を調節することで、高温取り出し管１２から取り出した高温の給湯用水と水冷媒熱交換器２２で沸き上げされた給湯用水との混合比を調節するようにしている。そして、この追い焚き混合弁３３は、後述する給湯制御装置４０に電気的に接続されており、その開口比は、貯湯サーミスタ５５ａ、沸き上げ温度サーミスタ５２、および後述する追い焚き入口サーミスタ５８より検出される温度情報に基づいて制御される。

追い焚き一次側循環ポンプ３２は、内蔵するモータの回転数に応じて流量を調節することができ、給湯制御装置４０により制御される。なお、符号５８は、追い焚き用熱交換器７５の一次側通路７５ａに流入する給湯用水の湯温を検出する追い焚き入口サーミスタ５８であり、この追い焚き入口サーミスタ５８の検出信号が給湯制御装置４０に入力され、この検出信号に基づいて追い焚き一次側循環ポンプ３２の回転数が制御される。

言い換えると、浴水を追い焚きするときに、追い焚き用熱交換器７５に流入する湯温が所定温度となるように追い焚き熱源供給流路３０を流通する流量を給湯水循環ポンプ２７の回転数により制御している。

沸き上げ流路３１は、水冷媒熱交換器２２で沸き上げられた給湯用水を追い焚き用熱交換器７５の一次側通路７５ａに流通させて水冷媒熱交換器２２の入口側に戻すように形成された温水回路である。具体的には、上記流体加熱用流路２６の水冷媒熱交換器２２と吐出口１０ｅとの間に分岐点２６ａを設け、その分岐点２６ａと上記追い焚き熱源供給流路３０に設けられた追い焚き混合弁３３の一方の入口側とを接続する。

また、上記追い焚き熱源供給流路３０の追い焚き用熱交換器７５の下流側に分岐点３０ａを設けるとともに、上記流体加熱用流路２６の吸入口１０ｄと給湯水循環ポンプ２７との間に分岐点２６ｂを設ける。そして、その分岐点２６ｂと分岐点３０ａとを接続する。

これにより、水冷媒熱交換器２２で沸き上げられた給湯用水が追い焚き混合弁３３を介して追い焚き用熱交換器７５に流入させ、追い焚き用熱交換器７５を流出した給湯用水が給湯水循環ポンプ２７に流入させることができる。言い換えると、沸き上げ流路３１の往き管および戻し管は、ともに、上記流体加熱用流路２６および上記追い焚き熱源供給流路３０の一部と共用して形成している。

次に、給湯制御装置４０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵のＲＯＭ（図示せず）には、予め設定された制御プログラムが設けられており、各サーミスタ５１、５２、５３、５３ａ、５５ａ〜５５ｆ、５６、５８、６８、７１からの温度情報、各流量カウンタ５４、５４ａからの流量情報および操作盤４１に設けられた操作スイッチからの操作信号等に基づいて、ヒートポンプユニット２０、各混合弁１４、１５、１５ａ、３３、各開閉弁５７、６６、三方弁７０、および循環ポンプ２７、３２、６７などのアクチュエータ類を制御するように構成されている。

なお、操作盤４１には、操作スイッチとして、電源スイッチ、給湯設定温度スイッチ、湯張りスイッチ、湯張り設定温度スイッチ、追い焚きスイッチ、追い焚き設定温度スイッチなどが設けられている。なお、操作盤４１は、複数に分かれており浴室内や台所等の湯を使用する場所の近傍に設置され、操作盤４１以外は、屋外等の適所に設置されている。

そして、以上の構成によるこの種の貯湯式給湯装置は、給湯機能、および追い焚き機能を発揮するため所定の貯湯量が貯湯タンク１０内に貯えられている。例えば、一日の区切り時刻（例えば、深夜時間帯となる２３：００）に達すると、前日の２３時から当日の２３時までの単位時間（例えば、１日）内に給湯用配管１７、１７ａから消費した給湯用水の熱量、および追い焚きによる消費した熱量を求めて、その使用した熱量相当分の貯湯量を電力料金の安い時間帯に沸き上げるように設定している。

なお、電力料金の安い時間帯においては、貯湯タンク１０内の湯切れを防止するために、例えば、貯湯量が最低貯湯量未満に達したときにヒートポンプユニット２０の沸き上げ運転を行うように設定されている。

言い換えると、一日に消費する使用熱量相当分の貯湯量を電力料金の安い時間帯に沸き上げ運転を行って、貯えられた給湯用水を消費するようにしている。具体的には、給湯水栓を開弁することにより、貯湯タンク１０内に貯えられた高温の給湯用水と給水用配管１１からの水との混合によって設定温度の給湯用水を給湯水栓から出湯することで貯湯タンク１０内に貯えられた高温、および中温の給湯用水が消費されることになる。

これにより、高温取り出し管１２と中温取り出し管１３とから高温および中温の給湯用水が給湯水栓から出湯されることで給水用配管１１から水道水が給水されることで貯湯タンク１０内の貯湯量が低下してくるが、貯湯量が最低貯湯量以上であれば電力料金の安い時間帯に達するまではヒートポンプユニット２０の沸き上げ運転は行わない。

ところで、浴槽２内にお湯張りされた浴水を所望する目標温度に昇温もしくは保温する追い焚き運転を行うときは、最低貯湯量近傍に達する前の概して貯湯量が低下した状態のときに遭遇する場合が多い。

そこで、本発明では、最低貯湯量近傍による蓄熱量の範囲内で、即追い焚き運転行うように構成したものであり、具体的には、図２に示すようなフローチャートに基づいて追い焚き運転を行うことにより、浴水の追い焚きの即効性が良好となるとともに追い焚き時間の短縮が図れるようにしている。

以下、図２に示すフローチャートに基づいて追い焚き運転の作動を説明する。まず、操作盤４１に設けられた追い焚きスイッチ（図示せず）をオンすることで追い焚き運転が開始される。ステップ４１０にて、追い焚き三方弁７０をバイパス管６４側に流通する流通方向に切り換え、開閉弁６６を開弁するとともに、浴水循環ポンプ６７を作動させる。

これにより、浴槽２内の浴水が往き管６２、バイパス管６４、戻り管６３の順に浴水加熱用流路６１内を循環する。そして、ステップ４２０にて、浴水加熱用流路６１内を循環する現在の浴水温Ｔｂを浴水温サーミスタ６８により読み込む。また、このときに、操作盤４１からの操作情報として追い焚き設定温度を目標温度として読み込む。

そして、ステップ４３０にて、浴槽２内の浴水を追い焚きするための追い焚き必要熱量Ｑ_０を算出する。ここでは、例えば、水圧スイッチ６５で検出される現在の浴水の容積情報と、現在の浴水温Ｔｂを目標温度まで昇温するのに必要な熱量Ｑ_０を求める。

そして、ステップ４４０にて、貯湯サーミスタ５５ａ〜５５ｆからの温度情報により、貯湯タンク１０内の貯湯量、貯湯温度から蓄熱量Ｑ_１を算出する。そして、ステップ４５０にて、浴水温Ｔｂが設定温度−所定値α（例えば、２℃）以上か否かを判定する。

ここでは、浴水温Ｔｂを監視しており、その浴水温Ｔｂが設定温度−所定値α以上であればステップ４６０に移行し、浴水温Ｔｂが設定温度−所定値α未満であればステップ４７０に移行する。

そして、ステップ４６０にて、蓄熱量Ｑ_１と追い焚き必要熱量Ｑ_０とを比較し、蓄熱量Ｑ_１が追い焚き必要熱量Ｑ_０より大きいか否かを判定する。ここで、蓄熱量Ｑ_１が追い焚き必要熱量Ｑ_０より大きければ、ステップ４８０乃至ステップ５１０の追い焚き運転を行い、蓄熱量Ｑ_１が追い焚き必要熱量Ｑ_０より小さければ、ステップ５２０乃至ステップ６３０の追い焚き運転を行う。

一方、ステップ４５０にて浴水温Ｔｂが低下しているときは、ステップ４７０にて、蓄熱量Ｑ_１が所定値Ｘよりも大きいか否かを判定する。ここで、蓄熱量Ｑ_１が所定値Ｘよりも大きければ、ステップ６４０乃至ステップ７３０の追い焚き運転を行い、蓄熱量Ｑ_１が所定値Ｘよりも小さければ、ステップ５２０乃至ステップ６３０の追い焚き運転を行う。

つまり、浴水温Ｔｂが設定温度よりもさほど低下していないときは、そのときの蓄熱量Ｑ_１に応じて異なる追い焚き運転を行う。また、浴水温Ｔｂが設定温度よりも大幅に低下しているときには、そのときの蓄熱量Ｑ_１に応じて異なる追い焚き運転を行う。

具体的には、追い炊き運転を行うときに、浴水温がさほど低下しておらず、かつ貯湯タンク１０内に蓄熱量Ｑ_１が充分ある場合には、ステップ４８０乃至ステップ５１０による貯湯タンク内１０に貯えられた給湯用水を追い焚き熱交換器７５に流通させて浴水を昇温させる追い焚き運転を行う。

また、浴水温Ｔｂが設定温度よりも大幅に低下し、かつ貯湯タンク１０内に蓄熱量Ｑ_１が所定値未満の場合には、ステップ５２０乃至ステップ６３０によるヒートポンプユニット２０を作動させて沸き上げ運転を行い、その沸き上げ温度が安定するまでの間には、浴槽２内に高温のさし湯を行うことで浴水を昇温させる。

そして、ヒートポンプユニット２０の沸き上げ温度が安定したときに、水冷媒熱交換器２２で沸き上げた沸き上げ温度の給湯用水を追い焚き熱交換器７５に流通させて浴水を昇温させる追い焚き運転を行う。

さらに、浴水温Ｔｂが設定温度よりも大幅に低下し、かつ貯湯タンク１０内に蓄熱量Ｑ_１が所定値以上の場合には、ステップ６４０乃至ステップ７３０によるヒートポンプユニット２０を作動させて沸き上げ運転を行い、その沸き上げ温度が安定するまでの間には、貯湯タンク内１０に貯えられた給湯用水を用いて追い焚き熱交換器７５に流通させて浴水を昇温させる。

そして、ヒートポンプユニット２０の沸き上げ温度が安定したときに、追い焚き熱交換器７５に流入する給湯用水の湯温を所定値γとなるように貯湯タンク１０内の高温の給湯用水と水冷媒熱交換器２２で沸き上げた沸き上げ温度の給湯用水とを混合させる。そして、所定値γとなった給湯用水を追い焚き熱交換器７５に流通させて浴水の追い焚きを行う。

なお、浴水温がさほど低下しておらず、かつ貯湯タンク１０内に蓄熱量Ｑ_１が不足する場合には、上記ステップ５２０乃至ステップ６３０による追い焚き運転を行う。以下、それぞれの追い焚き運転のより具体的な制御処理について説明する。

まず、ステップ４８０乃至ステップ５１０の追い焚き運転は、ステップ４８０にて、追い焚き三方弁７０を追い焚き熱交換器７５側に流通するように流通方向を切り換えるとともに、追い焚き一次側循環ポンプ３２を作動させる。なお、このときの追い焚き混合弁３３は、高温取り出し管１２側からの給湯用水が追い焚き熱交換器７５に１００％流通する混合比に制御している。

これにより、追い焚き熱源供給流路３０内に貯湯タンク１０内に貯えられた給湯用水が流通する。つまり、貯湯タンク１０内に貯えられた給湯用水が追い焚き熱交換器７５の一次側通路７５ａに流通されて二次側通路７５ｂを流通する浴水が昇温される。

ここで、追い焚き一次側循環ポンプ３２は、追い焚き熱交換器７５の一次側通路７５ａに流通する流量を、二次側通路７５ｂを流通する浴水温が目標温度となる流量になる回転数に制御される。そして、ステップ４９０にて、浴水温Ｔｂを監視し、その浴水温Ｔｂが目標温度に達したか否かを判定する。ここで、浴水温Ｔｂが目標温度未満であれば、そのまま待機する。

また、浴水温Ｔｂが目標温度以上に達すれば、ステップ５００にて、浴水循環ポンプ６７を停止させ、ステップ５１０にて、追い焚き三方弁７０をバイパス管６４側に流通するように流通方向を切り換える。そして、追い焚き一次側循環ポンプ３２を停止する。以上の制御処理により、貯湯タンク１０内に貯えられた給湯用水を追い焚き熱交換器７５に流通させて浴槽２内の浴水を目標温度に即、追い焚きすることができる。

次に、ステップ５２０乃至ステップ６３０の追い焚き運転は、まず、ステップ５２０にて、浴水循環ポンプ６７を停止させるとともに開閉弁６６を閉弁するとともに、追い焚き三方弁７０をバイパス管６４側に流れ方向を切り換える。そして、ステップ５３０にて、ヒートポンプユニット２０を作動させる。このときは、給湯水循環ポンプ２７は停止状態を維持する。

これにより、ヒートポンプユニット２０では、冷凍サイクル側のみが作動することにより水冷媒熱交換器２２に高圧冷媒が流通することで、水冷媒熱交換器２２全体が急速に加熱されることになる。そして、ステップ５４０にて、浴槽２内に高温さし湯による注湯を行う。具体的には、給湯用配管１７ａから浴水加熱用流路６１を介して浴槽２内に所定量の高温のさし湯（例えば、６０℃の湯を３０リットル程度）を行う。

より具体的には、給湯用配管１７ａに設けられたお湯張り用開閉弁５７開弁し、高中温混合弁１４、お湯張り混合弁１５ａを制御して、６０℃の湯を３０リットル戻り管６３の下流端から浴槽２内に注湯する。なお、このときに、流量カウンタ３４ａは給湯用配管１７ａを通過する注湯量の測定を開始する。

これにより、貯湯タンク１０内に貯えられた高温の給湯用水と中温の給湯用水とが高中温混合弁１４で混合されて給湯用配管１７ａに出湯する。そして、お湯張り混合弁１５ａにより６０℃の湯となって浴水加熱用流路６１を介して浴槽２内に注湯される。

そして、さし湯注湯開始後、ステップ５５０にて、浴水の水位が浴槽上限で止まっていないか否かを判定する。所謂、浴槽２からの越流れ（溢れ）を監視している。具体的には、水圧スイッチ６５で検出された水位レベルの変化を監視して所定時間の間に変化がなければ越流れ（溢れ）と判定している。

ここで、越流れがなければ、ステップ５６０にて、注湯量が所定量に達したか否かを判定する。注湯量が所定量に達していなければ達するまで待機する。ここで、注湯量が所定量に達すれば、ステップ５７０にて、高温のさし湯を停止する。これにより、浴槽２内の浴水に所定量の高温のさし湯が混合されることで浴水が昇温する。

そして、ステップ５８０にて、沸き上げ温度サーミスタ５２で検出された沸き上げ温度が所定値βに達したか否かを判定する。なお、ヒートポンプユニット２０の運転開始直後は、冷媒が充分な高圧に至らず、かつ水冷媒熱交換器２２全体が冷えているので給湯用水を加熱する加熱能力が充分ではない。

従って、ここでは、給湯水循環ポンプ２７を停止させた状態で水冷媒熱交換器２２の流出側に伝熱された温度を沸き上げ温度サーミスタ５２で検出するようにしている。ステップ５８０で、沸き上げ温度が所定値βに達するまで待機し、沸き上げ温度が所定値βに達すれば、ステップ５９０にて、追い焚き三方弁７０を追い焚き熱交換器７５側に流通する流通方向に切り換え、開閉弁６６を開弁するとともに、浴水循環ポンプ６７を作動させる。

なお、この所定値βは、追い焚き熱交換器７５の一次側通路７５ａに流入する湯温であって、貯湯タンク内の給湯用水を沸き上げる時の目標沸き上げ温度よりも低い温度（例えば、６０℃程度）で良い。つまり、追い焚き熱交換器７５の二次側通路７５ｂを流出する浴水温が目標温度になる程度の湯温でよい。

そして、ステップ６００にて、追い焚き混合弁３３の混合比をヒートポンプユニット２０側が１００％となるように制御するとともに、給湯水循環ポンプ２７を作動させる。これにより、追い焚き熱交換器７５の一次側通路７５ａには、水冷媒熱交換器２２で所定値βの沸き上げ温度に沸き上げられた給湯用水が流通する。

そして、二次側通路７５ｂを流通する浴水が昇温される。そして、ステップ６１０にて、浴水温Ｔｂを監視し、その浴水温Ｔｂが目標温度に達したか否かを判定する。ここで、浴水温Ｔｂが目標温度未満であれば、そのまま待機している。

そして、浴水温Ｔｂが目標温度以上であれば、ステップ６２０にて、ヒートポンプユニット２０を停止させるとともに、給湯水循環ポンプ２７を停止させる。また、ステップ６３０にて、浴水循環ポンプ６７を停止させる。

以上の制御処理により、ヒートポンプユニット２０の加熱能力が安定するまでの運転開始直後のときには、高温のさし湯により浴水が昇温できるとともに、追い焚き運転開始直後に即、浴水を追い焚きすることができる。

また、ヒートポンプユニット２０の加熱能力が安定したときには、水冷媒熱交換器２２で沸き上げられた給湯用水を追い焚き熱交換器７５に流通させて浴水を目標温度に加熱することができる。なお、このときには、ヒートポンプユニット２０の沸き上げ温度を高めに設定することなく沸き上げ運転を行うことができる。

なお、このときは、水冷媒熱交換器２２で所定値βに沸き上げられた給湯用水が追い焚き熱交換器７５を流通して水冷媒熱交換器２２に戻されるため、貯湯タンク１０内の高温の給湯用水に混ざることはない。つまり、貯湯タンク１０内の上部にある高温の給湯用水を所定値βに沸き上げられた給湯用水で冷やすことはない。

次に、ステップ６４０乃至ステップ７３０の追い焚き運転は、ステップ６４０にて、ヒートポンプユニット２０を作動させる。このときは、給湯水循環ポンプ２７は停止状態を維持する。そして、所定時間経過（例えば、２〜３分程度）後に給湯水循環ポンプ２７を作動させる。

そして、ステップ６５０にて、追い焚き混合弁３３の混合比を高温取り出し管１２側が１００％となるように制御する。そして、ステップ６６０にて、追い焚き三方弁７０を追い焚き熱交換器７５側に流通するように流通方向を切り換えるとともに、追い焚き一次側循環ポンプ３２を作動させる。これにより、貯湯タンク１０内の高温の給湯用水が追い焚き熱交換器７５の一次側通路７５ａに流通され、追い焚き熱交換器７５を流出した給湯用水が貯湯タンク１０に戻される。

これにより、追い焚き熱交換器７５の二次側通路７５ｂを流通する浴水が昇温される。なお、このときに、追い焚き入口サーミスタ５８で検出された追い焚き熱交換器７５に流入する湯温は、ステップ６７０にて、監視されており、追い焚き一次側循環ポンプ３２の回転数を制御して、追い焚き熱交換器７５に流入する湯温が所定値γとなる流量を維持するように制御される。

上記ステップ６４０で作動されたヒートポンプユニット２０では、所定時間経過（例えば、２〜３分程度）すると、水冷媒熱交換器２２の加熱能力が安定状態に達しているので、ステップ６８０にて、追い焚き混合弁３３の混合比を制御するとともに、給湯水循環ポンプ２７を作動させる。

なお、このときの追い焚き混合弁３３の混合比は、ステップ６９０にて、監視されており、追い焚き入口サーミスタ５８で検出された追い焚き熱交換器７５に流入する湯温が所定値γとなる混合比を維持するように制御される。つまり、追い焚き混合弁３３は、貯湯タンク内の湯温と水冷媒熱交換器２２で沸き上げられた湯温との混合により、追い焚き熱交換器７５に流入する湯温が所定値γとなるように制御している。

そして、ステップ７００にて、浴水温Ｔｂを監視し、その浴水温Ｔｂが目標温度に達したか否かを判定する。ここで、浴水温Ｔｂが目標温度未満であれば、そのまま待機している。そして、浴水温Ｔｂが目標温度以上であれば、ステップ７１０にて、ヒートポンプユニット２０を停止させるとともに、給湯水循環ポンプ２７を停止させる。

さらに、ステップ７２０にて、浴水循環ポンプ６７を停止させ、ステップ７３０にて、追い焚き三方弁７０をバイパス管６４側に流通するように流通方向を切り換える。そして、追い焚き一次側循環ポンプ３２を停止する。

以上の制御処理により、ヒートポンプユニット２０の加熱能力が安定するまでの運転開始直後のときには、貯湯タンク１０内の給湯用水を追い焚き熱交換器７５に流通させて浴水が昇温できるとともに、追い焚き運転開始直後に即、浴水を追い焚きすることができる。

また、ヒートポンプユニット２０の加熱能力が安定したときには、水冷媒熱交換器２２で沸き上げられた給湯用水と貯湯タンク１０内の給湯用水との混合流体を追い焚き熱交換器７５に流通させて浴水を目標温度に加熱することができる。なお、このときには、ヒートポンプユニット２０の沸き上げ温度を高めに設定することなく低めの所定値βの沸き上げ運転を行うことができる。

なお、本実施形態では、本発明の追い焚き運転を浴槽２内の浴水を目標温度に昇温させるために適用させたが、これに限らず、本発明を浴槽２内の浴水を目標温度に保温させる保温運転に適用しても良い。

以上の第１実施形態による貯湯式給湯装置によれば、貯湯タンク１０内の給湯用水と給水用配管１１からの水とを混合させて浴水加熱用流路６１に導く給湯用配管１７ａと、水冷媒熱交換器２２で沸き上げられた給湯用水を追い焚き用熱交換器７５に流通させ、その追い焚き用熱交換器７５で熱交換された給湯用水を水冷媒熱交換器２２に戻す沸き上げ流路３１とを設けている。

そして、浴水温Ｔｂが設定温度よりも大幅に低下し、かつ貯湯タンク１０内に蓄熱量Ｑ_１が所定値以上有するときの追い焚き運転の場合には、その追い焚き運転の初期状態のときにおいて、ヒートポンプユニット２０を作動させたときに、水冷媒熱交換器２２で沸き上げられた給湯用水の沸き上げ温度が所定値以上に達するまでは、貯湯タンク１０内の給湯用水を給湯用配管１７ａから浴水加熱用流路６１を通して浴槽２内に高温のさし湯を行って浴水を昇温させる。

そして、水冷媒熱交換器２２で沸き上げられた給湯用水の沸き上げ温度が所定値以上に達したときに、水冷媒熱交換器２２で沸き上げられた給湯用水を沸き上げ流路３１内に流通させて浴水の追い焚きを行うように構成した。

これによれば、ヒートポンプユニット２０の加熱能力が安定するまでの運転開始直後のときに、貯湯タンク１０内の給湯用水で高温さし湯を行うことで、追い焚き運転開始直後に即、浴水を加熱することができる。つまり、追い焚きの即効性が良好である。

また、ヒートポンプユニット２０の加熱能力が安定したときに、追い焚き用熱交換器７５により浴水を加熱することができる。従って、高温さし湯と併せて浴水を昇温することで追い焚き時間の短縮が図れる。

さらに、このときに、追い焚き用熱交換器７５から流出される熱交換後の給湯用水は、貯湯タンク１０内に戻ることがないため貯湯タンク１０内に中温の給湯用流体が増加することはない。貯湯タンク１０内の蓄熱量を低減させることなく追い焚き運転ができる。

なお、高温のさし湯を行うときは、浴槽２内から越流しないさし湯量となるように構成している。これによれば、さし湯を行うときは浴槽から浴水が溢れることはない。

また、浴水温Ｔｂが設定温度よりも大幅に低下し、かつ貯湯タンク１０内に蓄熱量Ｑ_１が所定値未満のときにおける追い焚き運転を行う場合には、追い焚き運転の初期状態のときにおいて、ヒートポンプユニット２０を作動させたときに、水冷媒熱交換器２２で沸き上げられた給湯用水の沸き上げ温度が所定値以上に達するまでは、貯湯タンク１０内の給湯用水を追い焚き用熱交換器７５に流通させて浴水を昇温させる。

そして、水冷媒熱交換器２２で沸き上げられた給湯用水の沸き上げ温度が所定値以上に達したときに、追い焚き用熱交換器７５に流入する給湯用水の湯温に応じて、追い焚き混合弁３３で調節された給湯用水を沸き上げ流路３１内に流通させて浴水の追い焚きを行うように構成した。

これによれば、ヒートポンプユニット２０の加熱能力が安定するまでの運転開始直後のときに、貯湯タンク１０内の給湯用水で浴水を追い焚きすることかできるとともに、追い焚き運転開始直後に即、浴水を加熱することができる。つまり、追い焚きの即効性が良好である。

また、ヒートポンプユニット２０の加熱能力が安定したときに、水冷媒熱交換器２２で沸き上げられた給湯用水と貯湯タンク１０内の給湯用水とを混合することができるため、ヒートポンプユニット２０の沸き上げ温度を高めに設定することなく沸き上げ運転を行うことができる。

また、ヒートポンプユニット２０を作動させたときに、水冷媒熱交換器２２で沸き上げられた給湯用水の沸き上げ温度が所定値以上に達するまでは、給湯用循環ポンプ２７が停止していることにより、水冷媒熱交換器２２に低温の給湯用水が流通しないので沸き上げ温度の昇温が加速される。これにより、沸き上げ温度が所定値以上に達するまでの時間が短縮される。これにより、追い焚き時間のより短縮が図れる。

さらに、現在の浴水温Ｔｂが所望する目標温度以上のときに実施する追い焚き運転は、貯湯タンク１０内の給湯用水を追い焚き用熱交換器７５に流通させて浴水を昇温させている。これによれば、電力料金の安い時間帯以外にヒートポンプユニット２０を作動させることなく、貯湯タンク１０内の蓄熱量の範囲内で追い焚きを行うことができる。これにより、省動力化が図れる。

（第２実施形態）
以上の第１実施形態では、沸き上げ流路３１に追い焚き混合弁３３を設け、追い焚き運転のときに、追い焚き用熱交換器７５に流入する給湯用水の湯温に応じて、貯湯タンク１０内の給湯用水と水冷媒熱交換器２２で沸き上げられた給湯用水と混合するように構成したが、これに限らず、追い焚き混合弁３３の代わりに追い焚き切換弁を沸き上げ流路３１に設け、追い焚き運転のときに、貯湯タンク１０内の給湯用水もしくは水冷媒熱交換器２２で沸き上げられた給湯用水のいずれか一方が追い焚き用熱交換器７５に流入するように構成しても良い。

これによれば、水冷媒熱交換器２２で沸き上げられた給湯用水が追い焚き用熱交換器７５に流通されているときは、追い焚き用熱交換器７５から流出される熱交換後の給湯用水は、貯湯タンク１０内に戻ることがないため貯湯タンク１０内に中温の給湯用流体が増加することはない。従って、貯湯タンク１０内の蓄熱量を低減させることなく追い焚き運転ができる。

（第３実施形態）
以上の実施形態では、ヒートポンプユニット２０を作動させたときに、水冷媒熱交換器２２で沸き上げられた給湯用水が所定値以上に達するまでは、給湯水循環ポンプ２７を停止状態で維持するように構成したが、これに限らず、水冷媒熱交換器２２で沸き上げられた給湯用水が貯湯タンク１０を迂回するように流体加熱用流路２６を形成しても良い。

具体的には、図３に示すように、流体加熱用流路２６において、水冷媒熱交換器２２の流出側と貯湯タンク１０の吐水口１０ｅとの間に切換弁２８を設けるとともに、その切換弁２８の一方の流出側と接続する貯湯タンク１０を迂回するバイパス流路２９を形成する。そして、水冷媒熱交換器２２で沸き上げられた給湯用水が所定値以上に達するまでは、水冷媒熱交換器２２で沸き上げられた給湯用水がバイパス流路２９を通って水冷媒熱交換器２２の流入側に戻るように構成する。

これによれば、沸き上げ温度の昇温が短時間で加速されるとともに、ヒートポンプユニット２０の運転開始直後の不安定な沸き上げ温度の給湯用水が貯湯タンク１０内の上部に混ざることがないので追い焚きのための加熱熱量を低減することができる。

（他の実施形態）
以上の実施形態では、追い焚き運転のときに、ステップ６７０、ステップ６９０にて、追い焚き用熱交換器７５に流入する湯温を、所定値γ以上となるように制御するように構成したが、これに限らず、現在の浴水温Ｔｂに応じて所定値γが変化するように構成しても良い。例えば、現在の浴水温Ｔｂが昇温したときには、その温度分だけ所定値γを上昇させるようにする。

これによれば、浴水温Ｔｂに応じてヒートポンプユニット２０の沸き上げ温度を設定することができる。つまり、追い焚き必要加熱能力に応じたヒートポンプユニット２０の加熱能力を確保することができる。

本発明の第１実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態における給湯制御装置４０の追い焚き運転の制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態における貯湯式給湯装置の全体構成を示す模式図である。

符号の説明

１０…貯湯タンク
１７ａ…給湯用配管（湯張り流路）
２０…ヒートポンプユニット
２２…水冷媒熱交換器
２６…流体加熱用流路
２７…給湯水循環ポンプ
３１…沸き上げ流路
３３…追い焚き混合弁
６１…浴水加熱用流路
７５…追い焚き用熱交換器

Claims (7)

1. 内部に給湯用流体を貯える貯湯タンク（１０）と、
   前記貯湯タンク（１０）の下部の水を前記貯湯タンク（１０）の上部に送る流体加熱用流路（２６）と、
   圧縮機から吐出される冷媒と給湯用流体とを熱交換する水冷媒熱交換器（２２）を有し、前記流体加熱用流路（２６）内に流れる給湯用流体を前記水冷媒熱交換器（２２）に流通させて沸き上げ温度に加熱するヒートポンプユニット（２０）と、
   前記貯湯タンク（１０）に貯えられた給湯用流体を一次側に流通させて二次側に流通する浴槽内の浴水を加熱する追い焚き用熱交換器（７５）と、
   前記追い焚き用熱交換器（７５）と浴槽とを循環可能に接続する浴水加熱用流路（６１）とを備える貯湯式給湯装置において、
   前記貯湯タンク（１０）内の給湯用流体と給水配管からの水とを混合させて浴水加熱用流路（６１）に導く湯張り流路（１７ａ）と、
   前記水冷媒熱交換器（２２）で沸き上げられた給湯用流体を前記追い焚き用熱交換器（７５）の一次側に流通させ、前記追い焚き用熱交換器（７５）で熱交換された給湯用流体を前記水冷媒熱交換器（２２）に戻す沸き上げ流路（３１）とが設けられ、
   浴槽内の浴水を目標温度に昇温もしくは保温する追い焚き運転の初期状態のときにおいて、
   前記ヒートポンプユニット（２０）を作動させたときに、前記水冷媒熱交換器（２２）で沸き上げられた給湯用流体の沸き上げ温度が所定値以上に達するまでは、前記貯湯タンク（１０）内の給湯用流体を前記湯張り流路（１７ａ）から前記浴水加熱用流路（６１）を通して浴槽内に高温のさし湯を行って浴水を昇温させ、
   前記水冷媒熱交換器（２２）で沸き上げられた給湯用流体の沸き上げ温度が所定値以上に達したときに、前記水冷媒熱交換器（２２）で沸き上げられた給湯用流体を前記沸き上げ流路（３１）内に流通させて浴水の追い焚きを行うことを特徴とする貯湯式給湯装置。
2. 前記高温のさし湯を行うときは、浴槽内から越流しないさし湯量となるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
3. 内部に給湯用流体を貯える貯湯タンク（１０）と、
   前記貯湯タンク（１０）の下部の水を前記貯湯タンク（１０）の上部に送る流体加熱用流路（２６）と、
   圧縮機から吐出される冷媒と給湯用流体とを熱交換する水冷媒熱交換器（２２）を有し、前記流体加熱用流路（２６）内に流れる給湯用流体を前記水冷媒熱交換器（２２）に流通させて沸き上げ温度に加熱するヒートポンプユニット（２０）と、
   前記貯湯タンク（１０）に貯えられた給湯用流体を一次側に流通させて二次側に流通する浴槽内の浴水を加熱する追い焚き用熱交換器（７５）と、
   前記追い焚き用熱交換器（７５）と浴槽とを循環可能に接続する浴水加熱用流路（６１）とを備える貯湯式給湯装置において、
   前記水冷媒熱交換器（２２）で沸き上げられた給湯用流体を前記追い焚き用熱交換器（７５）の一次側に流通させ、前記追い焚き用熱交換器（７５）で熱交換された給湯用流体を前記水冷媒熱交換器（２２）に戻す沸き上げ流路（３１）が設けられ、
   浴槽内の浴水を目標温度に昇温もしくは保温する追い焚き運転の初期状態のときにおいて、
   前記ヒートポンプユニット（２０）を作動させたときに、前記水冷媒熱交換器（２２）で沸き上げられた給湯用流体の沸き上げ温度が所定値以上に達するまでは、前記貯湯タンク（１０）内の給湯用流体を前記追い焚き用熱交換器（７５）の一次側に流通させて浴水を昇温させ、
   前記水冷媒熱交換器（２２）で沸き上げられた給湯用流体の沸き上げ温度が所定値以上に達したときに、前記水冷媒熱交換器（２２）で沸き上げられた給湯用流体を前記沸き上げ流路（３１）内に流通させて浴水の追い焚きを行うことを特徴とする貯湯式給湯装置。
4. 前記流体加熱用流路（２６）には、給湯用流体を圧送する給湯水循環ポンプ（２７）が設けられ、
   前記ヒートポンプユニット（２０）を作動させたときに、前記水冷媒熱交換器（２２）で沸き上げられた給湯用流体の沸き上げ温度が所定値以上に達するまでは、前記給湯水循環ポンプ（２７）が停止していることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の貯湯式給湯装置。
5. 前記流体加熱用流路（２６）は、前記ヒートポンプユニット（２０）を作動させたときに、前記水冷媒熱交換器（２２）で沸き上げられた給湯用流体の沸き上げ温度が所定値以上に達するまでは、前記水冷媒熱交換器（２２）で沸き上げられた給湯用流体が前記貯湯タンク（１０）を迂回して前記水冷媒熱交換器（２２）の入口側に戻るように構成したことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の貯湯式給湯装置。
6. 前記追い焚き運転は、現在の浴水温が所望する目標温度未満のときに実施されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
7. 現在の浴水温が所望する目標温度以上のときに実施する追い焚き運転は、前記貯湯タンク（１０）内の給湯用流体を前記追い焚き用熱交換器（７５）の一次側に流通させて浴水を昇温させることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。

Images