JP5553059B2 - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Description

本発明は、貯湯式給湯機に関する。

空気の熱を吸熱して水を加熱するヒートポンプユニットと、このヒートポンプユニットにより沸き上げられた湯を貯留する貯湯タンクとを有する貯湯式給湯機において、加熱対象水（浴槽循環水や暖房用循環水）を加熱するための利用側熱交換器を備えたものが広く用いられている。

特許文献１には、貯湯タンクから取り出した水をヒートポンプユニットに送りヒートポンプユニットで生成された湯を貯湯タンクに戻す貯湯運転と、貯湯タンク内の湯を熱源水として利用側熱交換器に送る運転と、ヒートポンプユニットで生成された湯を熱源水として利用側熱交換器に送る運転との３つの運転状態において、水循環ポンプを兼用することができる貯湯式給湯機が開示されている。この貯湯式給湯機によれば、水循環ポンプの個数を削減し、製造コストを低減できる。

特開２０１０−２２３４５１号公報

しかしながら、特許文献１の貯湯式給湯機では、貯湯タンク内の湯を熱源水として利用側熱交換器に送る運転を行う場合に、熱源水がヒートポンプユニットを経由して循環する経路となる（特許文献１の図５参照）。このため、熱源水の循環経路が長く、圧力損失が大きくなり、運転効率が低下するという問題がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、貯湯タンクから取り出した水を加熱手段に送り加熱手段で生成された湯を貯湯タンクに戻す貯湯運転と、貯湯タンク内の湯を熱源水として利用側熱交換器に送る運転と、加熱手段で生成された湯を熱源水として利用側熱交換器に送る運転とにおいて、水循環ポンプを兼用することができ、且つ、貯湯タンク内の湯を熱源水として利用側熱交換器に送る運転における循環回路の圧力損失を軽減することのできる貯湯式給湯機を提供することを目的とする。

本発明に係る貯湯式給湯機は、水を加熱して湯を生成可能な加熱手段と、加熱手段の入水口に一端が連通する入水配管と、加熱手段の出湯口に一端が連通する出湯配管と、上層側の湯と下層側の水とを積層状態で貯留可能な貯湯タンクと、第１流路切替手段と、貯湯タンクの下部に設けられた水導出口と第１流路切替手段との間を接続する沸き上げ往き流路と、第１流路切替手段と入水配管の他端との間を接続し、途中に水循環ポンプが設けられたポンプ流路と、第２流路切替手段と、出湯配管の他端と、第２流路切替手段との間を接続する沸き上げ戻り流路と、第２流路切替手段と貯湯タンクの上部に設けられた湯出入口との間を接続するタンク上部流路と、熱源水と所定の加熱対象水とを熱交換させる利用側熱交換器と、一端がタンク上部流路に連通し、他端が利用側熱交換器の熱源水流入口に連通する熱源水往き流路と、利用側熱交換器の熱源水排出口と第１流路切替手段とを接続する熱源水戻り流路と、第２流路切替手段と貯湯タンクに設けられた水戻り口とを接続する第１戻り流路と、一端が水循環ポンプの下流側のポンプ流路に連通し、他端が第２流路切替手段に接続された第２戻り流路と、を備え、第１流路切替手段は、沸き上げ往き流路とポンプ流路とを連通させて熱源水戻り流路を遮断する第１流路形態と、熱源水戻り流路とポンプ流路とを連通させて沸き上げ往き流路を遮断する第２流路形態とを選択可能であり、第２流路切替手段は、沸き上げ戻り流路とタンク上部流路とを連通させて第１戻り流路および第２戻り流路を遮断する第１流路形態と、沸き上げ戻り流路と第１戻り流路とを連通させてタンク上部流路および第２戻り流路を遮断する第２流路形態と、第１戻り流路と第２戻り流路とを連通させて沸き上げ戻り流路およびタンク上部流路を遮断する第３流路形態とを選択可能である。

本発明によれば、貯湯タンクから取り出した水を加熱手段に送り加熱手段で生成された湯を貯湯タンクに戻す貯湯運転と、貯湯タンク内の湯を熱源水として利用側熱交換器に送る運転と、加熱手段で生成された湯を熱源水として利用側熱交換器に送る運転とにおいて、水循環ポンプを兼用することができ、且つ、貯湯タンク内の湯を熱源水として利用側熱交換器に送る運転における循環回路の圧力損失を軽減することが可能となる。

本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機を示す構成図である。 実施の形態１の貯湯式給湯機における待機状態およびバイパス運転状態での回路構成図である。 実施の形態１の貯湯式給湯機における貯湯運転状態での回路構成図である。 実施の形態１の貯湯式給湯機におけるヒートポンプ追焚き運転状態（加熱手段熱源水運転）での回路構成図である。 実施の形態１の貯湯式給湯機におけるタンク追焚き運転状態（タンク熱源水運転）での回路構成図である。 本発明の実施の形態２の貯湯式給湯機における第１流路切替手段の段階的切替動作の途中を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。また、各図において説明の中心となる流路を太線で示し、湯水の流れ方向を矢印で示す。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯機を示す構成図である。図１に示す貯湯式給湯機１００は、貯湯タンクユニット１と、加熱手段としてのヒートポンプユニット６０とを備えている。ヒートポンプユニット６０は、ヒートポンプサイクルを用いて水を加熱して湯を生成することができる。貯湯タンクユニット１とヒートポンプユニット６０とは、入水配管４１および出湯配管４２により接続されている。ヒートポンプユニット６０の入水口に入水配管４１の一端が接続され、ヒートポンプユニット６０の出湯口に出湯配管４２の一端が接続されている。入水配管４１および出湯配管４２の他端は、貯湯タンクユニット１にそれぞれ接続されている。更に、貯湯タンクユニット１とヒートポンプユニット６０とは、図示しない電気配線により接続されている。貯湯タンクユニット１には、制御部７０（制御手段）が内蔵されている。貯湯タンクユニット１およびヒートポンプユニット６０が備える各種の弁類、ポンプ類等の作動は、これらと電気的に接続された制御部７０により制御される。以下、貯湯式給湯機１００の各構成要素について説明する。

ヒートポンプユニット６０は、圧縮機６１、沸き上げ用熱交換器６２、膨張弁６３および空気熱交換器６４を冷媒循環配管６５にて環状に接続したヒートポンプサイクルを有している。沸き上げ用熱交換器６２は、冷媒循環配管６５を流れる冷媒と貯湯タンクユニット１から導かれた水との間で熱交換を行い、水を加熱して湯（高温水）を生成する。ＨＰ出口側サーミスタ６６（温度検出手段）は、沸き上げ用熱交換器６２から出る湯の温度を検出する温度センサであり、出湯配管４２に設けられている。ヒートポンプユニット６０のヒートポンプサイクルは、冷媒として二酸化炭素を用い、超臨界圧で運転するものであることが好ましい。

貯湯タンクユニット１には、以下の各種機器や配管などが内蔵されている。貯湯タンク１０は、略円筒形状をなし、その内部には、上層側の湯（高温水）と下層側の水（低温水）とを積層状態で貯留することができる。貯湯タンク１０の下部に設けられた水導入口１３には、市水等の水源からの水を供給する給水配管２が接続されている。貯湯タンク１０の上部に設けられた湯出入口１８には、給湯配管５と、タンク上部流路４３とが連通している。貯湯タンク１０には、ヒートポンプユニット６０を用いて加熱された高温の湯がタンク上部流路４３を通って湯出入口１８から流入すると共に、給水配管２を介して低温水が水導入口１３から流入することにより、貯湯タンク１０内の上部と下部で温度差が生じるように湯水が貯留される。また、貯湯タンク１０の表面には、複数の残湯サーミスタ１６，１７（温度検出手段）が取付高さを変えて取り付けられている。これらの残湯サーミスタ１６，１７により貯湯タンク１０内の湯水の温度分布を検出し、その温度分布に基づいて、貯湯タンク１０内の残湯量（蓄熱量）を把握することができる。制御部７０は、そのようにして検出された貯湯タンク１０内の残湯量に基づいて、後述する貯湯運転の開始および停止などを制御する。

また、貯湯タンクユニット１内には、水循環ポンプ２１（送水ポンプ）および利用側熱交換器２２（追焚き熱交換器）が内蔵されている。利用側熱交換器２２は、貯湯タンク１０やヒートポンプユニット６０から供給される湯を１次側の熱源水として利用して、２次側の加熱対象水（本実施形態では、浴槽循環水）を加熱するための熱交換器である。本実施形態では、利用側熱交換器２２の２次側の構成として、浴槽５０内の湯水を循環させる浴槽水循環回路５１を例に挙げて説明する。利用側熱交換器２２は、浴槽水循環回路５１の途中に設置されている。また、浴槽水循環回路５１の途中には、浴槽水を循環させるための２次側循環ポンプ５２と、浴槽５０から出た浴槽水の温度を検出するための浴槽出口側サーミスタ５３とが設置されている。

次に、貯湯タンクユニット１が備える弁類および配管類について説明する。貯湯タンクユニット１は、第１流路切替手段３３と、第２流路切替手段３４とを有している。第１流路切替手段３３は、ａ，ｂおよびｃの３つのポートを有する三方弁で構成され、ａポート−ｃポート間を連通してｂポートを遮断する状態と、ｂポート−ｃポート間を連通してａポートを遮断する状態と、ａ，ｂ，ｃの３つのポートを相互に連通させる状態とに切り替え可能になっている。第２流路切替手段３４は、ａ，ｂ，ｃおよびｄの４つのポートを有する四方弁で構成され、ａポート−ｂポート間を連通してｃポートおよびｄポートを遮断する状態と、ｂポート−ｃポート間を連通してａポートおよびｄポートを遮断する状態と、ｃポート−ｄポート間を連通してａポートおよびｂポートを遮断する状態とに切り替え可能になっている。

また、貯湯タンクユニット１は、沸き上げ往き流路４０、ポンプ流路２３、沸き上げ戻り流路１４、タンク上部流路４３、第１戻り流路４４、第２戻り流路３５、熱源水往き流路４５および熱源水戻り流路４６を有している。沸き上げ往き流路４０は、貯湯タンク１０下部の水導出口１１と第１流路切替手段３３のａポートとの間を接続している。ポンプ流路２３は、第１流路切替手段３３のｃポートと入水配管４１の他端との間を接続している。ポンプ流路２３の途中には、水循環ポンプ２１が設けられている。沸き上げ戻り流路１４は、出湯配管４２の他端と第２流路切替手段３４のｂポートとの間を接続している。タンク上部流路４３は、第２流路切替手段３４のａポートと貯湯タンク１０上部の湯出入口１８との間を接続している。第１戻り流路４４は、第２流路切替手段３４のｃポートと貯湯タンク１０の下部または中間部に設けられた水戻り口１２との間を接続している。第２戻り流路３５は、その一端が水循環ポンプ２１と入水配管４１の他端との間のポンプ流路２３に連通し、他端が第２流路切替手段３４のｄポートに接続された流路である。熱源水往き流路４５は、その一端が第２流路切替手段３４のａポートと貯湯タンク１０上部の湯出入口１８との間のタンク上部流路４３に連通し、他端が利用側熱交換器２２の熱源水流入口に接続された流路である。熱源水戻り流路４６は、利用側熱交換器２２の熱源水排出口と、第１流路切替手段３３のｂポートとの間を接続している。

更に、貯湯タンクユニット１は、給水配管２、給湯配管５、給水分岐管６、給湯混合弁３１、ふろ混合弁３２、混合水給湯管３１ａおよび浴槽水給湯管３２ａを有している。給水分岐管６は、給水配管２の途中に設けられた減圧弁３の下流側で給水配管２から分岐した管路であり、給湯混合弁３１とふろ混合弁３２とにそれぞれ接続されている。給湯配管５は、タンク上部流路４３から分岐した管路であり、給湯混合弁３１とふろ混合弁３２とにそれぞれ接続されている。給湯混合弁３１およびふろ混合弁３２は、それぞれ、貯湯タンク１０から給湯配管５を介して供給される湯と給水分岐管６から供給される水との流量比を調整することにより、ユーザーインターフェース装置としてのリモコン（図示せず）にて設定された設定温度に調整した温水を供給する弁である。給湯混合弁３１で温度調整された温水は、混合水給湯管３１ａを通って、浴室のシャワーやカラン等の蛇口（図示しない）などに供給される。ふろ混合弁３２で設定温度に調整された温水は、浴槽水給湯管３２ａおよび浴槽水循環回路５１を経て、浴槽５０に供給される。

本実施形態では、運転状態に応じて、第１流路切替手段３３を次の２つの流路形態に切り替える。第１流路切替手段３３の第１流路形態は、沸き上げ往き流路４０とポンプ流路２３とを連通させて熱源水戻り流路４６を遮断する流路形態である。この第１流路形態では、貯湯タンク１０の水導出口１１が、沸き上げ往き流路４０、ポンプ流路２３および入水配管４１を介して、沸き上げ用熱交換器６２と連通する。第１流路切替手段３３の第２流路形態は、熱源水戻り流路４６とポンプ流路２３とを連通させて沸き上げ往き流路４０を遮断する流路形態である。この第２流路形態では、熱源水戻り流路４６が、ポンプ流路２３および入水配管４１を介して、沸き上げ用熱交換器６２と連通する。

また、本実施形態では、運転状態に応じて、第２流路切替手段３４を次の３つの流路形態に切り替える。第２流路切替手段３４の第１流路形態は、沸き上げ戻り流路１４とタンク上部流路４３とを連通させて第１戻り流路４４および第２戻り流路３５を遮断する流路形態である。この第１流路形態では、沸き上げ用熱交換器６２が出湯配管４２、沸き上げ戻り流路１４およびタンク上部流路４３と連通する。第２流路切替手段３４の第２流路形態は、沸き上げ戻り流路１４と第１戻り流路４４とを連通させてタンク上部流路４３および第２戻り流路３５を遮断する流路形態である。この第２流路形態では、沸き上げ用熱交換器６２が出湯配管４２を介して第１戻り流路４４と連通する。第２流路切替手段３４の第３流路形態は、第１戻り流路４４と第２戻り流路３５とを連通させて沸き上げ戻り流路１４およびタンク上部流路４３を遮断する流路形態である。

図２は、実施の形態１の貯湯式給湯機１００における待機状態およびバイパス運転状態での回路構成を示す図である。待機状態とは、後述する貯湯運転や浴槽水追焚き運転などの何れの運転も行っていない状態のことである。図２に示すように、待機状態では、第１流路切替手段３３は、第１流路形態に制御される。これにより、沸き上げ往き流路４０と入水配管４１とがポンプ流路２３を介して連通するとともに、熱源水戻り流路４６側（ｂポート）を閉として利用側熱交換器２２からの流路が遮断される。また、第２流路切替手段３４は、第２流路形態に制御される。これにより、出湯配管４２と第１戻り流路４４とが沸き上げ戻り流路１４を介して連通するとともに、タンク上部流路４３側（ａポート）および第２戻り流路３５側（ｄポート）が閉状態となる。なお、この待機状態では、水循環ポンプ２１、ヒートポンプユニット６０および２次側循環ポンプ５２は何れも停止状態である。バイパス運転は、後述する貯湯運転等を実施する際の初期段階において、ヒートポンプユニット６０の出力が所望の出力に到達する前に行われる。バイパス運転時の回路構成は待機状態と同一となり、水循環ポンプ２１およびヒートポンプユニット６０が起動状態となる。

図３は、実施の形態１の貯湯式給湯機１００における貯湯運転状態での回路構成図である。貯湯運転とは、ヒートポンプユニット６０を利用して貯湯タンク１０内の水を沸き上げ、湯を貯える運転である。図３に示すように、貯湯運転時には、第１流路切替手段３３は、バイパス運転時と同様に第１流路形態に制御される。一方、第２流路切替手段３４は、第１流路形態に制御される。これにより、出湯配管４２とタンク上部流路４３とが沸き上げ戻り流路１４を介して連通するとともに、第１戻り流路４４（ｃポート）側および第２戻り流路３５側（ｄポート）を閉として貯湯タンク１０の水戻り口１２への流路が遮断される。

貯湯運転は、上記のように第１流路切替手段３３および第２流路切替手段３４が制御された状態で、水循環ポンプ２１およびヒートポンプユニット６０を運転することにより実行される。その結果、貯湯タンク１０下部の水導出口１１から流出する低温の水は、沸き上げ往き流路４０、第１流路切替手段３３、ポンプ流路２３（水循環ポンプ２１）および入水配管４１を経由してヒートポンプユニット６０に導かれ、沸き上げ用熱交換器６２において加熱された後、高温の湯となって出湯配管４２、沸き上げ戻り流路１４、第２流路切替手段３４およびタンク上部流路４３を経由して、貯湯タンク１０上部の湯出入口１８から貯湯タンク１０内に流入し貯えられる。このような貯湯運転が実行されることで、貯湯タンク１０の内部では、上層部から湯が貯えられていき、この湯の層が徐々に厚くなる。その後、所定量の湯が貯えられるまで貯湯運転を継続した後に、水循環ポンプ２１およびヒートポンプユニット６０を停止し、第２流路切替手段３４を第２流路形態に制御することにより、待機状態への切替を実施する。

図４は、実施の形態１の貯湯式給湯機１００におけるヒートポンプ追焚き運転状態での回路構成図である。ヒートポンプ追焚き運転（加熱手段熱源水運転）とは、浴槽水追焚き運転の一種であり、ヒートポンプユニット６０によって沸き上げた湯を熱源水として利用側熱交換器２２に送ることによって浴槽５０内の湯水を加熱または保温する運転のことである。ヒートポンプ追焚き運転は、例えば貯湯運転の実行中において浴槽追焚きの指示が出された場合に実行される。あるいは、待機状態において浴槽追焚きの指示が出された場合にヒートポンプ追焚き運転を実行してもよい。図４に示すように、ヒートポンプ追焚き運転時には、貯湯運転時と比べ、第１流路切替手段３３が第２流路形態に制御され、２次側循環ポンプ５２を駆動させる。これにより、熱源水往き流路４５、利用側熱交換器２２および熱源水戻り流路４６から導かれた熱源水が、第１流路切替手段３３およびポンプ流路２３を経由して、入水配管４１へと流れる。一方、第２流路切替手段３４は、貯湯運転状態から変更が無い。

貯湯運転の実行中にヒートポンプ追焚き運転を行う場合には、上記のように第１流路切替手段３３および第２流路切替手段３４が制御された状態で、既に運転されている水循環ポンプ２１およびヒートポンプユニット６０に加え、２次側循環ポンプ５２の運転を開始することにより、ヒートポンプ追焚き運転が実行される。その結果、利用側熱交換器２２から流出する熱交換後の熱源水（温度低下した熱源水）は、熱源水戻り流路４６、第１流路切替手段３３、ポンプ流路２３および入水配管４１を経由してヒートポンプユニット６０に導かれ、沸き上げ用熱交換器６２において加熱された後、高温の熱源水となって出湯配管４２、沸き上げ戻り流路１４、第２流路切替手段３４、タンク上部流路４３および熱源水往き流路４５を経由して再び利用側熱交換器２２に送られる。また、この場合には、貯湯タンク１０上部の湯出入口への湯の流入が遮断されるようになる。一方、浴槽５０側の経路では、２次側循環ポンプ５２を運転することで、浴槽５０に張られた湯水が浴槽水循環回路５１内を循環する。その結果、利用側熱交換器２２の１次側を流れる熱源水の熱が、利用側熱交換器２２の２次側を流れる湯水に伝わり、浴槽５０内に張られた湯水が加温される。

貯湯運転の実行中にヒートポンプ追焚き運転を開始しようとする際、第１流路切替手段３３を直ちに第１流路形態から第２流路形態に切り替えると、ヒートポンプユニット６０へ流入する水が、貯湯タンク１０下部の低温水から、利用側熱交換器２２での熱交換後の熱源水に切り替わる。このため、ヒートポンプユニット６０への入水温度が急激に上昇することにより、ヒートポンプユニット６０の出力（加熱能力）が適正値に対し過大となる可能性がある。このことを防止するため、貯湯運転の実行中にヒートポンプ追焚き運転に切り替える場合には、貯湯運転からまずバイパス運転に切り替え、このバイパス運転状態にて圧縮機６１等を制御することによりヒートポンプユニット６０の出力を適正値に調整した後に、第１流路切替手段３３を第１流路形態から第２流路形態に切り替えて、ヒートポンプ追焚き運転への切り替えを実行することが望ましい。

また、貯湯運転の実行中にヒートポンプ追焚き運転に切り替える場合には、上述したバイパス運転を経由する方法に代えて、貯湯運転状態のままで圧縮機６１等を制御することによりヒートポンプユニット６０の出力を適正値に調整することにより、ＨＰ出口側サーミスタ６６で検出される出湯温度が所定温度となるように調整した後に、第１流路切替手段３３を第１流路形態から第２流路形態に切り替えて、ヒートポンプ追焚き運転への切り替えを実行するようにしてもよい。

あるいは、上述した二つの方法に代えて、貯湯運転の実行中にヒートポンプ追焚き運転に切り替える場合に、貯湯運転状態のままで水循環ポンプ２１の回転数を調整することにより、ＨＰ出口側サーミスタ６６で検出される出湯温度が所定温度となるように調整した後に、第１流路切替手段３３を第１流路形態から第２流路形態に切り替えて、ヒートポンプ追焚き運転への切り替えを実行するようにしてもよい。

図５は、実施の形態１の貯湯式給湯機１００におけるタンク追焚き運転状態での回路構成図である。タンク追焚き運転（タンク熱源水運転）とは、貯湯タンク１０内に貯えられた湯を熱源水として利用側熱交換器２２に送ることによって浴槽５０内の湯水を加熱または保温する運転のことである。タンク追焚き運転は、例えば待機状態において、浴槽追焚きの指示が出された場合に実行される。図５に示すように、タンク追焚き運転時には、第１流路切替手段３３は第２流路形態に制御され、第２流路切替手段３４は第３流路形態に制御される。

タンク追焚き運転は、上記のように第１流路切替手段３３および第２流路切替手段３４が制御された状態で、水循環ポンプ２１および２次側循環ポンプ５２を運転することにより実行される。その結果、貯湯タンク１０上部の湯出入口１８から流出する高温の湯は、タンク上部流路４３および熱源水往き流路４５を経由して、熱源水として利用側熱交換器２２に導かれ、利用側熱交換器２２において浴槽水と熱交換する。熱交換後の温度低下した熱源水は、熱源水戻り流路４６、第１流路切替手段３３、ポンプ流路２３、第２戻り流路３５、第２流路切替手段３４および第１戻り流路４４を経由して、水戻り口１２から貯湯タンク１０内に流入する。

本実施形態では、上述した貯湯運転、ヒートポンプ追焚き運転、タンク追焚き運転、バイパス運転の何れにおいても、水循環ポンプ２１を用いて湯水を循環させることができる。このため、ポンプの個数を削減でき、コスト低減、重量軽減が図れる。また、第２戻り流路３５および第２流路切替手段３４を設けたことにより、タンク追焚き運転状態における熱源水の循環回路が貯湯タンクユニット１内のみで構成される。すなわち、熱源水がヒートポンプユニット６０を経由して循環する必要がなく、熱源水の循環経路が短い。このため、循環回路の圧力損失が低減し、高効率にタンク追焚き運転を行うことができる。

実施の形態２．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。

図６は、本発明の実施の形態２の貯湯式給湯機１００における第１流路切替手段３３の段階的切替動作の途中を示す図である。本実施の形態２における第１流路切替手段３３は、前述した第１流路形態および第２流路形態に加え、第３流路形態を更に選択可能になっている。第１流路切替手段３３の第３流路形態では、沸き上げ往き流路４０からの水と熱源水戻り流路４６からの水とを混合してポンプ流路２３に流入させる。また、沸き上げ往き流路４０からの水と熱源水戻り流路４６からの水との混合比を調整可能になっている。

図４に示すヒートポンプ追焚き運転から図３に示す貯湯運転へ切り替える際には、ヒートポンプユニット６０へ流入する水が、利用側熱交換器２２での熱交換後の熱源水から、貯湯タンク１０下部の低温水に切り替わる。このため、第１流路切替手段３３を第２流路形態から直接に第１流路形態に切り替えると、ヒートポンプユニット６０への入水温度が急激に低下することにより、ヒートポンプユニット６０からの出湯温度が低下する可能性がある。貯湯運転へ切り替えた際にヒートポンプユニット６０からの出湯温度が低下すると、貯湯タンク１０内の上部に貯留されている湯より温度の低い湯が湯出入口１８から貯湯タンク１０内に流入する可能性があり、好ましくない。

そこで、本実施形態では、ヒートポンプ追焚き運転から貯湯運転へ切り替える際には、第１流路切替手段３３を、第２流路形態から、一時的に第３流路形態にする段階を経て、第１流路形態に切り替えることにより、ヒートポンプユニット６０への入水温度の急激な低下を抑制する。図６に示すように、第１流路切替手段３３を第３流路形態にした状態では、利用側熱交換器２２での熱交換後の熱源水と、貯湯タンク１０下部から供給される低温水とが混合して、ヒートポンプユニット６０へ送られる。このため、ヒートポンプユニット６０への入水温度の急激な低下を抑制することができるので、ヒートポンプユニット６０からの出湯温度の低下を抑制することができる。

また、第１流路切替手段３３を第３流路形態にした状態において、利用側熱交換器２２での熱交換後の熱源水と、貯湯タンク１０下部から供給される低温水との混合比が徐々に変化するように第１流路切替手段３３を制御することがより好ましい。これにより、ヒートポンプユニット６０への入水温度の変化をより緩やかにすることができる。なお、ヒートポンプ追焚き運転から貯湯運転へ切り替える際にヒートポンプユニット６０の出力や水循環ポンプ２１の回転数の調整を行う場合には、第１流路切替手段３３を第３流路形態にした状態のときにその調整を行うことが好ましい。

以上説明した各実施の形態においては、利用側熱交換器２２の加熱対象水を浴槽循環水とする場合について説明したが、本発明における利用側熱交換器２２の加熱対象水は、これに限定されるものではなく、例えば、暖房用循環水であってもよい。また、ヒートポンプサイクルは、超臨界ヒートポンプサイクルに限らず、一般のヒートポンプサイクルでもよい。また、冷媒は、二酸化炭素に限らず、フロンガス、アンモニアなどでも良い。更に、本発明は、ヒートポンプサイクル以外のヒータ、ボイラ等の加熱手段を用いるものであってもよい。

１ 貯湯タンクユニット
２ 給水配管
３ 減圧弁
５ 給湯配管
６ 給水分岐管
１０ 貯湯タンク
１１ 水導出口
１２ 水戻り口
１３ 水導入口
１４ 沸き上げ戻り流路
１６，１７ 残湯サーミスタ
１８ 湯出入口
２１ 水循環ポンプ
２２ 利用側熱交換器
２３ ポンプ流路
３１ 給湯混合弁
３１ａ 混合水給湯管
３２ ふろ混合弁
３２ａ 浴槽水給湯管
３３ 第１流路切替手段
３４ 第２流路切替手段
３５ 第２戻り流路
４０ 沸き上げ往き流路
４１ 入水配管
４２ 出湯配管
４３ タンク上部流路
４４ 第１戻り流路
４５ 熱源水往き流路
４６ 熱源水戻り流路
５０ 浴槽
５１ 浴槽水循環回路
５２ ２次側循環ポンプ
５３ 浴槽出口側サーミスタ
６０ ヒートポンプユニット
６１ 圧縮機
６２ 沸き上げ用熱交換器
６３ 膨張弁
６４ 空気熱交換器
６５ 冷媒循環配管
６６ ＨＰ出口側サーミスタ
７０ 制御部
１００ 貯湯式給湯機

Claims (6)

1. 水を加熱して湯を生成可能な加熱手段と、
   前記加熱手段の入水口に一端が連通する入水配管と、
   前記加熱手段の出湯口に一端が連通する出湯配管と、
   上層側の湯と下層側の水とを積層状態で貯留可能な貯湯タンクと、
   第１流路切替手段と、
   前記貯湯タンクの下部に設けられた水導出口と前記第１流路切替手段との間を接続する沸き上げ往き流路と、
   前記第１流路切替手段と前記入水配管の他端との間を接続し、途中に水循環ポンプが設けられたポンプ流路と、
   第２流路切替手段と、
   前記出湯配管の他端と、前記第２流路切替手段との間を接続する沸き上げ戻り流路と、
   前記第２流路切替手段と前記貯湯タンクの上部に設けられた湯出入口との間を接続するタンク上部流路と、
   熱源水と所定の加熱対象水とを熱交換させる利用側熱交換器と、
   一端が前記タンク上部流路に連通し、他端が前記利用側熱交換器の熱源水流入口に連通する熱源水往き流路と、
   前記利用側熱交換器の熱源水排出口と前記第１流路切替手段とを接続する熱源水戻り流路と、
   前記第２流路切替手段と前記貯湯タンクに設けられた水戻り口とを接続する第１戻り流路と、
   一端が前記水循環ポンプの下流側の前記ポンプ流路に連通し、他端が前記第２流路切替手段に接続された第２戻り流路と、
   を備え、
   前記第１流路切替手段は、前記沸き上げ往き流路と前記ポンプ流路とを連通させて前記熱源水戻り流路を遮断する第１流路形態と、前記熱源水戻り流路と前記ポンプ流路とを連通させて前記沸き上げ往き流路を遮断する第２流路形態とを選択可能であり、
   前記第２流路切替手段は、前記沸き上げ戻り流路と前記タンク上部流路とを連通させて前記第１戻り流路および前記第２戻り流路を遮断する第１流路形態と、前記沸き上げ戻り流路と前記第１戻り流路とを連通させて前記タンク上部流路および前記第２戻り流路を遮断する第２流路形態と、前記第１戻り流路と第２戻り流路とを連通させて前記沸き上げ戻り流路および前記タンク上部流路を遮断する第３流路形態とを選択可能である貯湯式給湯機。
2. 前記第１流路切替手段を前記第１流路形態とし、前記第２流路切替手段を前記第１流路形態とし、前記加熱手段および前記水循環ポンプを作動することにより、前記貯湯タンクの前記水導出口から取り出した水を前記沸き上げ往き流路、前記ポンプ流路および前記入水配管を介して前記加熱手段に送り、前記加熱手段で生成された湯を前記出湯配管、前記沸き上げ戻り流路および前記タンク上部流路を介して前記湯出入口から前記貯湯タンク内に戻す貯湯運転と、
   前記第１流路切替手段を前記第２流路形態とし、前記第２流路切替手段を前記第１流路形態とし、前記加熱手段および前記水循環ポンプを作動することにより、前記加熱手段で生成された湯を前記出湯配管、前記沸き上げ戻り流路、前記タンク上部流路および前記熱源水往き流路を介して熱源水として前記利用側熱交換器に送り、前記利用側熱交換器での熱交換を終えた熱源水を、前記熱源水戻り流路、前記ポンプ流路および前記入水配管を介して前記加熱手段に戻す加熱手段熱源水運転と、
   前記第１流路切替手段を前記第２流路形態とし、前記第２流路切替手段を前記第３流路形態とし、前記加熱手段を停止して前記水循環ポンプを作動することにより、前記貯湯タンクの前記湯出入口から取り出された湯を前記タンク上部流路および前記熱源水往き流路を介して熱源水として前記利用側熱交換器に送り、前記利用側熱交換器での熱交換を終えた熱源水を、前記熱源水戻り流路、前記ポンプ流路、前記第２戻り流路および前記第１戻り流路を介して前記水戻り口から前記貯湯タンク内に戻すタンク熱源水運転と、
   を実行可能な制御手段を更に備える請求項１記載の貯湯式給湯機。
3. 前記制御手段は、前記第１流路切替手段を前記第１流路形態とし、前記第２流路切替手段を前記第２流路形態として前記加熱手段および前記水循環ポンプを作動させるバイパス運転を更に実行可能であり、前記貯湯運転の実行中に前記加熱手段熱源水運転へ切り替える場合には、一時的に前記バイパス運転に切り替えた後、前記加熱手段熱源水運転への切り替えを実行する請求項２記載の貯湯式給湯機。
4. 前記制御手段は、前記貯湯運転の実行中に前記加熱手段熱源水運転へ切り替える場合には、前記加熱手段から出る湯の温度が所定温度となるように前記加熱手段の出力を調整した後、前記加熱手段熱源水運転への切り替えを実行する請求項２記載の貯湯式給湯機。
5. 前記制御手段は、前記貯湯運転の実行中に前記加熱手段熱源水運転へ切り替える場合には、前記加熱手段から出る湯の温度が所定温度となるように前記水循環ポンプの回転数を調整した後、前記加熱手段熱源水運転への切り替えを実行する請求項２記載の貯湯式給湯機。
6. 前記第１流路切替手段は、前記沸き上げ往き流路からの水と前記熱源水戻り流路からの水とを混合して前記ポンプ流路に流入させる第３流路形態を更に選択可能であり、
   前記制御手段は、前記加熱手段熱源水運転の実行中に前記貯湯運転へ切り替える場合には、前記第１流路切替手段を、前記第２流路形態から一時的に前記第３流路形態にした後、前記第１流路形態への切り替えを実行する請求項２乃至５の何れか１項記載の貯湯式給湯機。

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