JP5130696B2

JP5130696B2 - 給湯装置

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Publication number: JP5130696B2
Application number: JP2006309359A
Authority: JP
Inventors: 秀峰村端
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2026-11-15
Also published as: JP2008122037A

Description

本発明は、燃焼機とヒートポンプを併用する給湯装置に関するものである。

ヒートポンプのみを用いた給湯装置において、ヒートポンプにて加熱された温水を利用して暖房を行うことが検討されているが、この場合、ヒートポンプのみでは能力が不足し、暖房負荷が大きい住宅や寒冷地等には適用できない
一方、従来技術として、例えば特許文献１および特許文献２には、ガス燃焼機とヒートポンプを併用する給湯装置が示されている。このようにガス燃焼機とヒートポンプを併用する給湯装置に、温水を利用して暖房を行う機能を付加する場合には、能力不足が解消されて、暖房負荷が大きい住宅や寒冷地等においても温水を利用して暖房を行うことが可能である。
特開２００５−２１４４５２号公報特開２００５−２０７６２２号公報

しかしながら、ガス燃焼機とヒートポンプを併用する給湯装置に、温水を利用して暖房を行う機能を付加した場合、装置が複雑化してしまうという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、燃焼機とヒートポンプを併用する給湯装置に、温水を利用して暖房を行う機能を付加する場合に、装置の複雑化を回避することを目的とする。

本発明は、内部に温水が貯えられる貯湯タンク（３）と、貯湯タンク（３）の下方に設けられた吸入口（３３）から流出した温水を貯湯タンク（３）の上方に設けられた吐出口（３４）を介して貯湯タンク（３）の内部に流入させる沸き上げ水循環経路（Ｌ１７）と、沸き上げ水循環経路（Ｌ１７）に配され、吸入口（３３）から流出した貯湯タンク（３）内の温水を加熱するヒートポンプ（２）と、熱媒体の放熱により暖房を行う放熱機器（４ａ、４ｂ）と、貯湯タンク（３）の上部から流出した温水を貯湯タンク（３）の下方に流入させるタンク循環経路（Ｌ２２）と、タンク循環経路（Ｌ２２）に配され、内部を通過する温水によって熱媒体を加熱する加熱用熱交換器（５）と、燃料を燃焼させて水を加熱する燃焼機（１）と、燃焼機（１）にて加熱された温水を加熱用熱交換器（５）に流入させ、加熱用熱交換器（５）を通過した温水を燃焼機（１）に流入させる燃焼機循環経路（Ｌ２１）とを備え、加熱用熱交換器（５）の上流側において燃焼機循環経路（Ｌ２１）がタンク循環経路（Ｌ２２）に接続し、加熱用熱交換器（５）の下流側において燃焼機循環経路（Ｌ２１）がタンク循環経路（Ｌ２２）から分岐しており、燃焼機循環経路（Ｌ２１）およびタンク循環経路（Ｌ２２）のうち、燃焼機循環経路（Ｌ２１）がタンク循環経路（Ｌ２２）に接続される部位から燃焼機循環経路（Ｌ２１）がタンク循環経路（Ｌ２２）から分岐する部位までの間は、貯湯タンク（３）から流出した温水または燃焼機（１）にて加熱された温水が通過する共通循環経路（Ｌ１９、Ｌ２０）となっており、さらに、共通循環経路（Ｌ１９、Ｌ２０）に配置されて温水の流れを発生させる温水循環ポンプ（８０）と、貯湯タンク（３）内の温水を加熱用熱交換器（５）に流入させるのかまたは燃焼機（１）にて加熱された温水を加熱用熱交換器（５）に流入させるのかを選択的に切り換える循環経路切換弁（７４）と、給水源から燃焼機（１）に水を導く燃焼機給水経路（Ｌ１４）とを備え、燃焼機給水経路（Ｌ１４）および燃焼機循環経路（Ｌ２１）は、合流して燃焼機（１）の入口側に接続されていることを特徴とする。

このようにすれば、加熱用熱交換器（５）に貯湯タンク（３）内の温水を供給する場合および加熱用熱交換器（５）に燃焼機にて加熱された温水を供給する場合のいずれにおいても、１つの温水循環ポンプ（８０）で温水の流れを発生させることができるため、装置の複雑化を回避することができる。

また、給水源から燃焼機（１）に水を導く燃焼機給水経路（Ｌ１４）および燃焼機循環経路（Ｌ２１）を、合流して燃焼機（１）の入口側に接続することができる。

このようにすれば、貯湯タンク（３）内が空でも燃焼機（１）にて温水を得ることができ、一つの燃焼機（１）で暖房と給湯が可能である。

また、燃焼機（１）にて加熱された温水が流通する燃焼機給湯経路（Ｌ１５）と、貯湯タンク（３）の上部の温水が流通する上部給湯経路（Ｌ１２）と、燃焼機給湯経路（Ｌ１５）および上部給湯経路（Ｌ１２）に接続されて給湯部に温水を導く共通給湯経路（Ｌ１３）と、貯湯タンク（３）内の温水を給湯部に流入させるのかまたは燃焼機（１）にて加熱された温水を給湯部に流入させるのかを選択的に切り換える給湯経路切換弁（７１）とを備えることができる。
。

このようにすれば、貯湯タンク（３）上部の温水と燃焼機（１）で加熱した温水を適宜に給湯に用いることができる。

また、給湯経路切換弁（７１）は、貯湯タンク（３）の上部の温水の温度が所定温度以下の場合、および貯湯タンク（３）内の温水の総熱量が所定熱量以下の場合に、燃焼機給湯経路（Ｌ１５）を共通給湯経路（Ｌ１３）に連通させることができる。

このようにすれば、貯湯タンク（３）の上部の温水の温度が所定温度以下の場合、および貯湯タンク（３）内の温水の総熱量が所定熱量以下の場合に、燃焼機（１）で加熱した温水を給湯に用いることができる。

また、燃焼機（１）にて加熱された温水が流通する燃焼機給湯経路（Ｌ１５）と、貯湯タンク（３）の上部の温水が流通する上部給湯経路（Ｌ１２）と、燃焼機給湯経路（Ｌ１５）および上部給湯経路（Ｌ１２）に接続されて給湯部に温水を導く共通給湯経路（Ｌ１３）と、上部給湯経路（Ｌ１２）に配置されて、燃焼機給湯経路（Ｌ１５）から貯湯タンク（３）への温水の流れを阻止する給湯経路逆止弁（６４）と、貯湯タンク（３）における上下方向中間部の温水を共通給湯経路（Ｌ１３）に導く中温水給湯経路（Ｌ２８）と、燃焼機給湯経路（Ｌ１５）および上部給湯経路（Ｌ１２）から給湯部に流れる温水と中温水給湯経路（Ｌ２８）から給湯部に流れる温水の流量比を調整する中温水混合弁（７６）とを備えることができる。

このようにすれば、給湯経路逆止弁（６４）によって、燃焼機（１）で加熱した温水が貯湯タンク（３）に流入するのを防止できる。また、中温水混合弁（７６）によって、燃焼機（１）で加熱した温水のみを給湯部に流したり、或いは燃焼機（１）で加熱した温水と貯湯タンク（３）内の温水を混合して給湯部に流すことができる。

また、中温水混合弁（７６）は、貯湯タンク（３）の上部の温水の温度が所定温度以下の場合、および貯湯タンク（３）内の温水の総熱量が所定熱量以下の場合に、燃焼機給湯経路（Ｌ１５）および上部給湯経路（Ｌ１２）から給湯部に温水を流すとともに、中温水給湯経路（Ｌ２８）から給湯部への温水の流れを停止することができる。

このようにすれば、貯湯タンク（３）の上部の温水の温度が所定温度以下の場合、および貯湯タンク（３）内の温水の総熱量が所定熱量以下の場合に、燃焼機（１）で加熱した温水を給湯部に流すことができる。

また、燃焼機給水経路（Ｌ１４）に配置されて、燃焼機（１）から給水源側への水の流れを阻止する給水経路逆止弁（６５）を備えることができる。

このようにすれば、燃焼機（１）側から燃焼機給水経路（Ｌ１４）を介して水が貯湯タンク（３）に流入するのを防止できる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載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）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は本実施形態に係る給湯装置の構成を示す模式図である。

図１に示すように、この給湯装置は、ガスを燃焼させて水を加熱する燃焼機１、水を加熱するヒートポンプ２、ヒートポンプ２にて加熱された温水を蓄える貯湯タンク３、熱媒体の放熱により暖房を行う第１および第２放熱機器４ａ、４ｂ、燃焼機１やヒートポンプ２にて加熱された温水と熱媒体との間で熱交換を行う加熱用熱交換器５、これらの機器の作動を制御する制御装置（図示せず）等を備えている。

燃焼機１は、ガス供給管１１から供給されるガスと電動送風機１２により送風される空気をバーナ１３にて燃焼させ、熱交換器１４の内部を流通する水と燃焼ガスとを熱交換させて内部の水を加熱するようになっている。ガス供給管１１には、供給されるガス量を連続的に調整可能な比例弁１５と、燃焼機１の作動停止時にガス供給を遮断する遮断弁１６が配置されている。また、燃焼機１は、熱交換器１４の内部を流通する水の量を計測する流量計１７を備えている。

ヒートポンプ２は、図示しない電動圧縮機、高圧側熱交換器、減圧装置、および蒸発器を、順次冷媒配管によって接続して構成されている。そして、電動圧縮機にて圧縮された高圧冷媒を高圧側熱交換器に流入させ、ここで、高圧冷媒と水とを熱交換して水を加熱し、高圧側熱交換器を通過した放熱後の高圧冷媒は、その後、減圧装置で低圧状態に減圧される。この低圧冷媒は蒸発器で大気等から吸熱して蒸発し、その後、電動圧縮機に吸入され、再度圧縮される。ヒートポンプ２は料金の安い夜間電力を利用して主に夜間に稼働される。

第１放熱機器４ａは、７０℃程度に制御された熱媒体が流入して、浴室乾燥機として用いられる。第２放熱機器４ｂは、５０〜６０℃に制御された熱媒体が流入して、床暖房器として用いられる。なお、熱媒体は、水道水や、不凍液を混合した水道水等を使用できる。

加熱用熱交換器５は、燃焼機１やヒートポンプ２にて加熱された温水が流入する第１通路部５１と、放熱機器４ａ、４ｂで放熱した熱媒体が流入する第２通路部５２と、風呂１００の湯が流入する第３通路部５３とを備えている。そして、第１通路部５１の温水と第２通路部５２の熱媒体とが熱交換して熱媒体が加熱されるともに、第１通路部５１の温水と第３通路部５３の風呂水とが熱交換して風呂水が加熱されるようになっている。

貯湯タンク３は、耐食性に優れた金属製（例えばステンレス製）であり、外周部に図示しない断熱材が配置されており、高温の給湯用の湯を長時間にわたって保温することができるようになっている。

貯湯タンク３には、例えばサーミスタを用いた複数（本例では６個）の温度センサ９０ａ〜９０ｆが縦方向に所定の間隔をあけて配置され、貯湯タンク３内の各水位レベルにおける温度を検出するようにしている。

貯湯タンク３は縦長形状であり、その底面には給水導入口３１が設けられ、この給水導入口３１には貯湯タンク３内の最下部に水道水を導入するタンク給水経路Ｌ１１が接続されている。タンク給水経路Ｌ１１には、水道水の温度を検出するサーミスタ等の温度センサ９１、貯湯タンク３に導入される水道水の水圧を所定圧に調節する減圧弁６０、および、貯湯タンク３から給水源側への水の流れを阻止する逆止弁６１が配置されている。

貯湯タンク３の上部には導出口３２が設けられ、導出口３２には貯湯タンク３内の上部の湯を導出するための上部給湯経路Ｌ１２が接続されている。上部給湯経路Ｌ１２には、貯湯タンク３内の圧力を設定圧以下に調整する逃がし弁６２が配置されている。上部給湯経路Ｌ１２の出口側は、台所・洗面所・浴室などの給湯部に温水を導く共通給湯経路Ｌ１３に接続されている。

タンク給水経路Ｌ１１における減圧弁６０と逆止弁６１の間から燃焼機給水経路Ｌ１４が分岐されており、燃焼機給水経路Ｌ１４を介して燃焼機１の熱交換器１４に水道水が導かれるようになっている。燃焼機給水経路Ｌ１４には、燃焼機給水経路Ｌ１４を流れる水道水の流量を調整する絞り弁７０が配置されている。

燃焼機１の熱交換器１４は、燃焼機１にて加熱された温水が流通する燃焼機給湯経路Ｌ１５が接続されており、この燃焼機給湯経路Ｌ１５は共通給湯経路Ｌ１３に接続されている。燃焼機給湯経路Ｌ１５には、燃焼機１にて加熱された温水の温度を検出するサーミスタ等の温度センサ９２が配置されている。

上部給湯経路Ｌ１２と燃焼機給湯経路Ｌ１５と共通給湯経路Ｌ１３の合流部には、上部給湯経路Ｌ１２と燃焼機給湯経路Ｌ１５と共通給湯経路Ｌ１３の連通状態を切り換える給湯経路切換弁７１が配置されている。より詳細には、給湯経路切換弁７１は、上部給湯経路Ｌ１２および燃焼機給湯経路Ｌ１５を共通給湯経路Ｌ１３に選択的に連通させたり、３つの経路Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１５のうち上部給湯経路Ｌ１２と燃焼機給湯経路Ｌ１５との間のみを連通させたり、さらには、上部給湯経路Ｌ１２から給湯部に流れる温水と燃焼機給湯経路Ｌ１５から給湯部に流れる温水の流量比を調整することができる。

燃焼機給水経路Ｌ１４における絞り弁７０の上流側から温調用給水経路Ｌ１６が分岐されており、温調用給水経路Ｌ１６を介して共通給湯経路Ｌ１３に水道水が導かれるようになっている。

温調用給水経路Ｌ１６と共通給湯経路Ｌ１３の合流部には、給湯部に供給する温水の温度が所定温度になるように温水と水道水の混合割合を調整する湯水混合弁７２が配置されている。

貯湯タンク３の下部には貯湯タンク３内の最下部の水を吸入するための吸入口３３が設けられ、貯湯タンク３の上方には貯湯タンク３内の最上部に湯を吐出する吐出口３４が設けられている。吸入口３３と吐出口３４は、貯湯タンク３の下部の水を貯湯タンク３の上部に送る沸き上げ水循環経路Ｌ１７で接続されており、沸き上げ水循環経路Ｌ１７の一部はヒートポンプ２内に配置されている。

沸き上げ水循環経路Ｌ１７のうちヒートポンプ２内に配置された部分は、ヒートポンプ２の高圧側熱交換器に接続されており、図示しないポンプによって吸入口３３から吸入される水を高圧冷媒との熱交換により加熱し（例えば９０℃程度）、吐出口３４から貯湯タンク３内に戻すことにより、貯湯タンク３内の水を沸き上げるようにしている。

沸き上げ水循環経路Ｌ１７のうち貯湯タンク３の吸入口３３とヒートポンプ２の入口側を接続する入口側沸き上げ水循環経路Ｌ１７１と、沸き上げ水循環経路Ｌ１７のうち貯湯タンク３の吐出口３４とヒートポンプ２の出口側を接続する出口側沸き上げ水循環経路Ｌ１７２は、温水バイパス経路Ｌ１８にて接続されている。

入口側沸き上げ水循環経路Ｌ１７１と温水バイパス経路Ｌ１８との接続部には、貯湯タンク３の吸入口３３とヒートポンプ２の入口側とを連通させた状態と、温水バイパス経路Ｌ１８とヒートポンプ２の入口側とを連通させた状態とに、連通状態を切り換える切換弁７３が配置されている。出口側沸き上げ水循環経路Ｌ１７２のうち温水バイパス経路Ｌ１８の接続部よりもヒートポンプ２側には、吐出口３４からヒートポンプ２の出口側への水の流れを阻止する逆止弁６３が配置されている。

そして、沸き上げ運転を行わないときでも、外気温が低いときには、切換弁７３により温水バイパス経路Ｌ１８とヒートポンプ２の入口側とを連通させ、室外に設置されたヒートポンプ２と温水バイパス経路Ｌ１８内で水を循環させて、ヒートポンプ２内の水が凍結するのを防止するようにしている。

燃焼機給湯経路Ｌ１５における給湯経路切換弁７１と燃焼機１との間から入口側共通循環経路Ｌ１９が分岐されており、入口側共通循環経路Ｌ１９は加熱用熱交換器５における第１通路部５１の温水入口側に接続されている。そして、燃焼機１にて加熱された温水が、燃焼機給湯経路Ｌ１５および入口側共通循環経路Ｌ１９を介して加熱用熱交換器５に導かれるとともに、貯湯タンク３内の温水が、上部給湯経路Ｌ１２、燃焼機給湯経路Ｌ１５、および入口側共通循環経路Ｌ１９を介して加熱用熱交換器５に導かれるようになっている。入口側共通循環経路Ｌ１９には、加熱用熱交換器５に導かれる温水の温度を検出するサーミスタ等の温度センサ９３が配置されている。

加熱用熱交換器５における第１通路部５１の温水出口側には、出口側共通循環経路Ｌ２０が接続されている。出口側共通循環経路Ｌ２０から、燃焼機循環経路Ｌ２１とタンク循環経路Ｌ２２が分岐されている。燃焼機循環経路Ｌ２１は燃焼機給水経路Ｌ１４における絞り弁７０と燃焼機１との間に接続されており、タンク循環経路Ｌ２２は貯湯タンク３における下部に近い位置に接続されている。

出口側共通循環経路Ｌ２０には、加熱用熱交換器５を通過した温水の温度を検出するサーミスタ等の温度センサ９４と、温水の流れを発生させる温水循環ポンプ８０が配置されている。出口側共通循環経路Ｌ２０と燃焼機循環経路Ｌ２１とタンク循環経路Ｌ２２との接続部には、出口側共通循環経路Ｌ２０を燃焼機循環経路Ｌ２１およびタンク循環経路Ｌ２２に選択的に連通させる循環経路切換弁７４が配置されている。

そして、循環経路切換弁７４により出口側共通循環経路Ｌ２０と燃焼機循環経路Ｌ２１とを連通させると、加熱用熱交換器５を通過した温水は出口側共通循環経路Ｌ２０や燃焼機循環経路Ｌ２１等を介して燃焼機１の熱交換器１４に導かれる。一方、循環経路切換弁７４により出口側共通循環経路Ｌ２０とタンク循環経路Ｌ２２とを連通させると、加熱用熱交換器５を通過した温水は出口側共通循環経路Ｌ２０やタンク循環経路Ｌ２２を介して貯湯タンク３に導かれるようになっている。

加熱用熱交換器５における第２通路部５２と第１放熱機器４ａは、熱媒体経路Ｌ２３にて閉ループに接続されており、加熱用熱交換器５で加熱されて高温になった熱媒体が第１放熱機器４ａに流入するようになっている。

熱媒体経路Ｌ２３には、熱媒体の温度上昇に伴う膨張分を吸収可能な容積を持つ膨張タンク１０１、熱媒体の流れを発生させる熱媒体循環ポンプ８１、第２通路部５２に流入する熱媒体の温度を検出するサーミスタ等の温度センサ９５、第２通路部５２から流出する熱媒体の温度を検出するサーミスタ等の温度センサ９６が配置されている。膨張タンク１０１には、熱媒体経路Ｌ２３内の圧力が所定圧以上になると開弁して熱媒体経路Ｌ２３内の熱媒体を外部に逃がすリリーフ弁（図示せず）が内蔵されている。

熱媒体経路Ｌ２３における熱媒体循環ポンプ８１の下流側部位から低温熱媒体経路Ｌ２４が分岐されており、第１放熱機器４ａにより放熱して温度が低下した熱媒体が、低温熱媒体経路Ｌ２４を介して第２放熱機器４ｂに流入するようになっている。

熱媒体経路Ｌ２３における第２通路部５２の下流側部位から高温熱媒体経路Ｌ２５が分岐され、この高温熱媒体経路Ｌ２５は低温熱媒体経路Ｌ２４に接続されている。そして、加熱用熱交換器５で加熱されて高温になった熱媒体が、高温熱媒体経路Ｌ２５および低温熱媒体経路Ｌ２４を介して第２放熱機器４ｂに流入するようになっている。

低温熱媒体経路Ｌ２４と高温熱媒体経路Ｌ２５の合流部には、第２放熱機器４ｂに流入する熱媒体の温度が所定温度になるように、低温熱媒体と高温熱媒体の混合割合を調整する熱媒体混合弁７５が配置されている。

第２放熱機器４ｂの熱媒体出口側は、熱媒体排出経路Ｌ２６を介して、熱媒体経路Ｌ２３における第１放熱機器４ａの下流側に接続されている。

加熱用熱交換器５における第３通路部５３と風呂１００は、風呂水経路Ｌ２７にて閉ループに接続されており、第１通路部５１の温水と第３通路部５３の風呂水との熱交換により、風呂水の追い焚きが可能になっている。

図示しない制御装置には、流量計１７、温度センサ９０ａ〜９０ｆ、９１〜９６、および図示しない操作盤に設けられた操作スイッチからの信号が入力される。また、その制御装置は、それらの信号などに基づいて、電動送風機１２、各種弁１５、１６、７０〜７５、およびポンプ８０、８１に制御信号を出力して、それらの各機器を制御するように構成されている。

次に、本実施形態の給湯装置の作動を説明する。

まず、浴室乾燥を行う場合、床暖房を行う場合、或いは風呂水の追い焚きを行う場合は、加熱用熱交換器５における第１通路部５１に温水を循環させる。

このとき、貯湯タンク３の上部の温水の温度が所定温度を超えており、且つ貯湯タンク３内の温水の総熱量が所定熱量を超えている場合は、貯湯タンク３内の温水が以下のようにして供給される。

すなわち、温水循環ポンプ８０を作動させ、絞り弁７０にて燃焼機給水経路Ｌ１４を閉じ、給湯経路切換弁７１にて上部給湯経路Ｌ１２と燃焼機給湯経路Ｌ１５とを連通させ、循環経路切換弁７４にて出口側共通循環経路Ｌ２０とタンク循環経路Ｌ２２とを連通させる。これにより、貯湯タンク３内の温水は、上部給湯経路Ｌ１２、燃焼機給湯経路Ｌ１５、および入口側共通循環経路Ｌ１９を介して第１通路部５１に供給され、さらに、出口側共通循環経路Ｌ２０およびタンク循環経路Ｌ２２を介して貯湯タンク３に戻される。

一方、貯湯タンク３の上部の温水の温度が所定温度以下の場合、または貯湯タンク３内の温水の総熱量が所定熱量以下の場合は、燃焼機１により加熱された温水が以下のようにして供給される。

すなわち、温水循環ポンプ８０を作動させ、絞り弁７０にて燃焼機給水経路Ｌ１４を閉じ、循環経路切換弁７４にて出口側共通循環経路Ｌ２０と燃焼機循環経路Ｌ２１とを連通させる。これにより、燃焼機１により加熱された温水は、燃焼機給湯経路Ｌ１５および入口側共通循環経路Ｌ１９を介して第１通路部５１に供給され、さらに、出口側共通循環経路Ｌ２０、燃焼機循環経路Ｌ２１および燃焼機給水経路Ｌ１４を介して燃焼機１に戻される。

そして、第１通路部５１に温水が供給されている状態で、熱媒体循環ポンプ８１を作動させると、加熱用熱交換器５で加熱されて高温になった熱媒体が第１放熱機器４ａに流入して浴室乾燥が行われ、熱媒体混合弁７５により所定温度に調整された熱媒体が第２放熱機器４ｂに流入して床暖房が行われる。また、第１通路部５１の温水と第３通路部５３の風呂水との熱交換により、風呂水の追い焚きが行われる。

次に、台所・洗面所・浴室などの給湯部に温水を供給する場合は、貯湯タンク３内の温水または燃焼機１により加熱された温水が以下のようにして供給される。

すなわち、貯湯タンク３の上部の温水の温度が所定温度を超えており、且つ貯湯タンク３内の温水の総熱量が所定熱量を超えている場合は、絞り弁７０にて燃焼機給水経路Ｌ１４を閉じ、給湯経路切換弁７１にて上部給湯経路Ｌ１２と共通給湯経路Ｌ１３とを連通させる。これにより、貯湯タンク３内の温水は、上部給湯経路Ｌ１２および共通給湯経路Ｌ１３を介して給湯部に供給される。

一方、貯湯タンク３の上部の温水の温度が所定温度以下の場合、または貯湯タンク３内の温水の総熱量が所定熱量以下の場合は、絞り弁７０が燃焼機給水経路Ｌ１４を開き、給湯経路切換弁７１にて燃焼機給湯経路Ｌ１５と共通給湯経路Ｌ１３とを連通させる。これにより、燃焼機給水経路Ｌ１４を介して燃焼機１に水道水が導かれ、その水道水は燃焼機１にて加熱された後に燃焼機給湯経路Ｌ１５および共通給湯経路Ｌ１３を介して給湯部に供給される。

以上述べたように、本実施形態では、加熱用熱交換器５における第１通路部５１に貯湯タンク３内の温水を供給する場合および第１通路部５１に燃焼機１にて加熱された温水を供給する場合のいずれにおいても、１つの温水循環ポンプ８０で温水の流れを発生させることができるため、装置の複雑化を回避することができる。

また、熱媒体や風呂水と熱交換して温度が低下した温水が温水循環ポンプ８０および循環経路切換弁７４を流通するため、温水循環ポンプ８０および循環経路切換弁７４の使用環境温度が下がり、温水循環ポンプ８０および循環経路切換弁７４の劣化が抑制される。

また、貯湯タンク３の上部の温水の温度が所定温度以下の場合、または貯湯タンク３内の温水の総熱量が所定熱量以下の場合、換言すると貯湯タンク３内の温水で暖房や給湯を行うことができない状況下でも、燃焼機１で加熱した温水により暖房や給湯を行うことができる。

また、燃焼機給水経路Ｌ１４と燃焼機循環経路Ｌ２１は、合流して燃焼機１の入口側に接続されているため、貯湯タンク３内が空でも燃焼機１にて温水を得ることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図２は本実施形態に係る給湯装置の構成を示す模式図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態の給湯装置は、第１実施形態の給湯装置における逆止弁６１、絞り弁７０、および給湯経路切換弁７１が廃止されている。

図２に示すように、第１実施形態において上部給湯経路Ｌ１２に配置されていた逃がし弁６２は、本実施形態では燃焼機給湯経路Ｌ１５に配置されている。上部給湯経路Ｌ１２には、燃焼機給湯経路Ｌ１５から貯湯タンク３への温水の流れを阻止する給湯経路逆止弁６４が配置されている。

貯湯タンク３における上下方向中間部と共通給湯経路Ｌ１３が中温水給湯経路Ｌ２８にて連通されており、貯湯タンク３における上下方向中間部の温水が中温水給湯経路Ｌ２８を介して共通給湯経路Ｌ１３に導かれるようになっている。

共通給湯経路Ｌ１３と中温水給湯経路Ｌ２８との合流部には、燃焼機給湯経路Ｌ１５および上部給湯経路Ｌ１２から給湯部に流れる温水と中温水給湯経路Ｌ２８から給湯部に流れる温水の流量比を調整する中温水混合弁７６が配置されている。

共通給湯経路Ｌ１３のうち中温水混合弁７６よりも下流側には、中温水混合弁７６を通過後の温水の温度を検出するサーミスタ等の温度センサ９７が配置されている。

燃焼機給水経路Ｌ１４には、燃焼機１から給水源側への水の流れを阻止する給水経路逆止弁６５が配置されている。タンク給水経路Ｌ１１には、タンク給水経路Ｌ１１を流れる水道水の流量を調整する絞り弁７７が配置されている。

図示しない制御装置には、温度センサ９７の信号も入力される。また、その制御装置は、中温水混合弁７６および絞り弁７７にも制御信号を出力するように構成されている。

次に、本実施形態の給湯装置の作動を説明する。

まず、浴室乾燥を行う場合、床暖房を行う場合、或いは風呂水の追い焚きを行うために、加熱用熱交換器５における第１通路部５１に温水を循環させる。

すなわち、温水循環ポンプ８０を作動させ、絞り弁７７にてタンク給水経路Ｌ１１を閉じ、循環経路切換弁７４にて出口側共通循環経路Ｌ２０とタンク循環経路Ｌ２２とを連通させる。これにより、貯湯タンク３内の温水は、上部給湯経路Ｌ１２、燃焼機給湯経路Ｌ１５、および入口側共通循環経路Ｌ１９を介して第１通路部５１に供給され、さらに、出口側共通循環経路Ｌ２０およびタンク循環経路Ｌ２２を介して貯湯タンク３に戻される。

すなわち、温水循環ポンプ８０を作動させ、絞り弁７７にてタンク給水経路Ｌ１１を閉じ、循環経路切換弁７４にて出口側共通循環経路Ｌ２０と燃焼機循環経路Ｌ２１とを連通させる。これにより、燃焼機１により加熱された温水は、燃焼機給湯経路Ｌ１５および入口側共通循環経路Ｌ１９を介して第１通路部５１に供給され、さらに、出口側共通循環経路Ｌ２０、燃焼機循環経路Ｌ２１および燃焼機給水経路Ｌ１４を介して燃焼機１に戻される。

このとき、給湯経路逆止弁６４により、燃焼機１で加熱した温水が燃焼機給湯経路Ｌ１５および上部給湯経路Ｌ１２を介して貯湯タンク３に流入するのを防止できる。また、給水経路逆止弁６５により、燃焼機１に戻される低温の温水が燃焼機給水経路Ｌ１４およびタンク給水経路Ｌ１１を介して貯湯タンク３に流入するのを防止できる。

すなわち、貯湯タンク３の上部の温水の温度が所定温度を超えており、且つ貯湯タンク３内の温水の総熱量が所定熱量を超えている場合は、絞り弁７７がタンク給水経路Ｌ１１を開く。これにより、貯湯タンク３内の上部の温水（高温水）は、上部給湯経路Ｌ１２および共通給湯経路Ｌ１３を介して給湯部に供給され、貯湯タンク３における上下方向中間部の温水（中温水）は、中温水給湯経路Ｌ２８および共通給湯経路Ｌ１３を介して給湯部に供給される。この際、中温水混合弁７６により高温水と中温水の流量比が調整される。

一方、貯湯タンク３の上部の温水の温度が所定温度以下の場合、または貯湯タンク３内の温水の総熱量が所定熱量以下の場合は、絞り弁７７にてタンク給水経路Ｌ１１を閉じる。これにより、燃焼機給水経路Ｌ１４を介して燃焼機１に水道水が導かれ、その水道水は燃焼機１にて加熱された後に燃焼機給湯経路Ｌ１５および共通給湯経路Ｌ１３を介して給湯部に供給される。このとき、給湯経路逆止弁６４により、燃焼機１で加熱した温水が燃焼機給湯経路Ｌ１５および上部給湯経路Ｌ１２を介して貯湯タンク３に流入するのを防止できる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図３は本実施形態に係る給湯装置の構成を示す模式図である。第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

第１実施形態の給湯装置では、燃焼機給水経路Ｌ１４により燃焼機１の熱交換器１４に水道水を導くようにしたが、本実施形態の給湯装置は、図３に示すように、貯湯タンク３における上下方向中間部と燃焼機１の熱交換器１４が燃焼機給水経路Ｌ１４にて連通されており、貯湯タンク３における上下方向中間部の温水が燃焼機給水経路Ｌ１４を介して燃焼機１の熱交換器１４に導かれるようになっている。燃焼機給水経路Ｌ１４には、燃焼機１から貯湯タンク３への温水の流れを阻止する給水経路逆止弁６６が配置されている。

共通給湯経路Ｌ１３および温調用給水経路Ｌ１６は、ともに分岐されている。そして、第１共通給湯経路Ｌ１３ａと第１温調用給水経路Ｌ１６ａの合流部には、台所・洗面所の給湯部に供給する温水の温度が所定温度になるように温水と水道水の混合割合を調整する第１湯水混合弁７２ａが配置され、第２共通給湯経路Ｌ１３ｂと第２温調用給水経路Ｌ１６ｂの合流部には、浴室の給湯部に供給する温水の温度が所定温度になるように温水と水道水の混合割合を調整する第２湯水混合弁７２ｂが配置されている。

次に、本実施形態の給湯装置の作動を説明する。

台所・洗面所・浴室などの給湯部に温水を供給する場合は、貯湯タンク３内の温水または燃焼機１により加熱された温水が以下のようにして供給される。

すなわち、貯湯タンク３の上部の温水の温度が所定温度を超えており、且つ貯湯タンク３内の温水の総熱量が所定熱量を超えている場合は、第１実施形態と同様にして給湯部に供給される。

一方、貯湯タンク３の上部の温水の温度が所定温度以下の場合、または貯湯タンク３内の温水の総熱量が所定熱量以下の場合は、絞り弁７０が燃焼機給水経路Ｌ１４を開き、給湯経路切換弁７１にて燃焼機給湯経路Ｌ１５と共通給湯経路Ｌ１３とを連通させる。これにより、貯湯タンク３における上下方向中間部の温水（中温水）が燃焼機給水経路Ｌ１４を介して燃焼機１の熱交換器１４に導かれ、その中温水は燃焼機１にて加熱された後に燃焼機給湯経路Ｌ１５および共通給湯経路Ｌ１３を介して給湯部に供給される。

ところで、貯湯タンク３における上下方向中間部の温水をヒートポンプ２で加熱する際のヒートポンプ２の効率は、貯湯タンク３の下部の温水（低温水）をヒートポンプ２で加熱する際のヒートポンプ２の効率よりも低い。

そこで、中温水を燃焼機１で加熱して給湯に利用し、その後貯湯タンク３の下部の低温水をヒートポンプ２で加熱することにより、ヒートポンプ２を効率の高い領域で運転させることができる。

本発明の第１実施形態に係る給湯装置の構成を示す模式図である。本発明の第２実施形態に係る給湯装置の構成を示す模式図である。本発明の第３実施形態に係る給湯装置の構成を示す模式図である。

符号の説明

１…燃焼機、２…ヒートポンプ、３…貯湯タンク、４ａ、４ｂ…放熱機器、
５…加熱用熱交換器、７４…循環経路切換弁、８０…温水循環ポンプ、Ｌ１９、Ｌ２０…共通循環経路、Ｌ２１…燃焼機循環経路、Ｌ２２…タンク循環経路。

Claims

内部に温水が貯えられる貯湯タンク（３）と、
前記貯湯タンク（３）の下方に設けられた吸入口（３３）から流出した温水を前記貯湯タンク（３）の上方に設けられた吐出口（３４）を介して前記貯湯タンク（３）の内部に流入させる沸き上げ水循環経路（Ｌ１７）と、
前記沸き上げ水循環経路（Ｌ１７）に配され、前記吸入口（３３）から流出した前記貯湯タンク（３）内の温水を加熱するヒートポンプ（２）と、
熱媒体の放熱により暖房を行う放熱機器（４ａ、４ｂ）と、
前記貯湯タンク（３）の上部から流出した温水を前記貯湯タンク（３）の下方に流入させるタンク循環経路（Ｌ２２）と、
前記タンク循環経路（Ｌ２２）に配され、内部を通過する温水によって前記熱媒体を加熱する加熱用熱交換器（５）と、
燃料を燃焼させて水を加熱する燃焼機（１）と、
前記燃焼機（１）にて加熱された温水を前記加熱用熱交換器（５）に流入させ、前記加熱用熱交換器（５）を通過した温水を前記燃焼機（１）に流入させる燃焼機循環経路（Ｌ２１）とを備え、
前記加熱用熱交換器（５）の上流側において前記燃焼機循環経路（Ｌ２１）が前記タンク循環経路（Ｌ２２）に接続し、前記加熱用熱交換器（５）の下流側において前記燃焼機循環経路（Ｌ２１）が前記タンク循環経路（Ｌ２２）から分岐しており、
前記燃焼機循環経路（Ｌ２１）および前記タンク循環経路（Ｌ２２）のうち、前記燃焼機循環経路（Ｌ２１）が前記タンク循環経路（Ｌ２２）に接続される部位から前記燃焼機循環経路（Ｌ２１）が前記タンク循環経路（Ｌ２２）から分岐する部位までの間は、前記貯湯タンク（３）から流出した温水または前記燃焼機（１）にて加熱された温水が通過する共通循環経路（Ｌ１９、Ｌ２０）となっており、
さらに、前記共通循環経路（Ｌ１９、Ｌ２０）に配置されて温水の流れを発生させる温水循環ポンプ（８０）と、
前記貯湯タンク（３）内の温水を前記加熱用熱交換器（５）に流入させるのかまたは前記燃焼機（１）にて加熱された温水を前記加熱用熱交換器（５）に流入させるのかを選択的に切り換える循環経路切換弁（７４）と、
給水源から前記燃焼機（１）に水を導く燃焼機給水経路（Ｌ１４）とを備え、
前記燃焼機給水経路（Ｌ１４）および前記燃焼機循環経路（Ｌ２１）は、合流して前記燃焼機（１）の入口側に接続されていることを特徴とする給湯装置。
前記燃焼機（１）にて加熱された温水が流通する燃焼機給湯経路（Ｌ１５）と、
前記貯湯タンク（３）の上部の温水が流通する上部給湯経路（Ｌ１２）と、
前記燃焼機給湯経路（Ｌ１５）および前記上部給湯経路（Ｌ１２）に接続されて給湯部に温水を導く共通給湯経路（Ｌ１３）と、
前記貯湯タンク（３）内の温水を前記給湯部に流入させるのかまたは前記燃焼機（１）にて加熱された温水を前記給湯部に流入させるのかを選択的に切り換える給湯経路切換弁（７１）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
前記給湯経路切換弁（７１）は、前記貯湯タンク（３）の上部の温水の温度が所定温度以下の場合、および前記貯湯タンク（３）内の温水の総熱量が所定熱量以下の場合に、前記燃焼機給湯経路（Ｌ１５）を前記共通給湯経路（Ｌ１３）に連通させることを特徴とする請求項２に記載の給湯装置。
前記燃焼機（１）にて加熱された温水が流通する燃焼機給湯経路（Ｌ１５）と、
前記貯湯タンク（３）の上部の温水が流通する上部給湯経路（Ｌ１２）と、
前記燃焼機給湯経路（Ｌ１５）および前記上部給湯経路（Ｌ１２）に接続されて給湯部に温水を導く共通給湯経路（Ｌ１３）と、
前記上部給湯経路（Ｌ１２）に配置されて、前記燃焼機給湯経路（Ｌ１５）から前記貯湯タンク（３）への温水の流れを阻止する給湯経路逆止弁（６４）と、
前記貯湯タンク（３）における上下方向中間部の温水を前記共通給湯経路（Ｌ１３）に導く中温水給湯経路（Ｌ２８）と、
前記燃焼機給湯経路（Ｌ１５）および前記上部給湯経路（Ｌ１２）から前記給湯部に流れる温水と前記中温水給湯経路（Ｌ２８）から前記給湯部に流れる温水の流量比を調整する中温水混合弁（７６）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
前記中温水混合弁（７６）は、前記貯湯タンク（３）の上部の温水の温度が所定温度以下の場合、および前記貯湯タンク（３）内の温水の総熱量が所定熱量以下の場合に、前記燃焼機給湯経路（Ｌ１５）および前記上部給湯経路（Ｌ１２）から前記給湯部に温水を流すとともに、前記中温水給湯経路（Ｌ２８）から前記給湯部への温水の流れを停止することを特徴とする請求項４に記載の給湯装置。
給水源から前記燃焼機（１）に水を導く燃焼機給水経路（Ｌ１４）と、
前記燃焼機給水経路（Ｌ１４）に配置されて、前記燃焼機（１）から前記給水源側への水の流れを阻止する給水経路逆止弁（６５）を備えることを特徴とする請求項４または５に記載の給湯装置。