JP6940035B1

JP6940035B1 - 貯湯式給湯装置

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Publication number: JP6940035B1
Application number: JP2021525854A
Authority: JP
Inventors: 彰守川; 正樹豊島; 典亮勝又
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-01-22
Filing date: 2021-01-22
Publication date: 2021-09-22
Anticipated expiration: 2041-01-22
Also published as: JPWO2022157940A1; WO2022157940A1; US20240044515A1; EP4265978A4; EP4265978A1

Abstract

貯湯タンクの下部、および貯湯タンクの下部に接続された流路内において、衛生面の持続性を向上できる貯湯式給湯装置を提供する。本開示に係る貯湯式給湯装置（１）は、加熱装置（２００）と、湯水を貯留する貯湯タンク（１０１）と、貯湯タンクの下部（１０１ｂ）に接続された第１流路（１１１）と、記貯湯タンクの下部（１０１ｂ）から流出する湯水を第１流路（１１１）を介して加熱装置（２００）に送液し、加熱装置（２００）により加熱された湯水を貯湯タンクの上部（１０１ａ）に送液する沸き上げ運転、および貯湯タンクの上部（１０１ａ）から流出する湯水を第１流路（１１１）を介して貯湯タンクの下部（１０１ｂ）に送液する還流運転を選択的に切り替える制御部（３００）とを備える。

Description

本開示は、貯湯式給湯装置に関するものである。

従来の貯湯式給湯装置では、貯湯タンク内の湯水を底部から取り出し、ヒートポンプ式加熱手段を通して得られた高温の湯水を貯湯タンクの頂部へ戻すことにより、沸き上げ運転を行っている。（例えば特許文献１）。

このような貯湯式給湯装置にあっては、沸き上げ運転により、貯湯タンクの頂部から高温の湯水が徐々に貯留されていく。貯湯タンク内では、低温の湯水は密度が大きいので下部に、高温の湯水は密度が小さいので上部に、互いに積層された状態で貯留されるため、貯湯タンクの上部に比べて、下部の湯水が低温である。特に、外部に湯水を供給することで貯湯タンクに水道水が供給されると、貯湯タンクの下部や貯湯タンクの下部に接続された流路上の配管内が低温となる。これらの低温となる部分は、微生物が増殖しやすい環境となることから、衛生性が長期的に保たれないという問題点があった。

特許第６５９９０２６号公報

本開示は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、貯湯タンクの下部および貯湯タンクの下部に接続された流路内が微生物の増殖しやすい環境になることを防ぎ、衛生性が長期的に保たれる貯湯式給湯装置を得るものである。

本開示に係る貯湯式給湯装置は、加熱装置と、湯水を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンクの下部に接続された第１流路と、貯湯タンクから流出する湯水を第１流路を介して加熱装置に送液し、加熱装置により加熱された湯水を貯湯タンクの上部に送液する沸き上げ運転、および貯湯タンクの上部から流出する湯水を第１流路を介して貯湯タンクの下部に送液する還流運転を選択的に切り替える制御部と、切替部と、切替部と加熱装置の入口側とを互いに接続する第２流路と、加熱装置の出口側と切替部とを互いに接続する第３流路と、切替部と貯湯タンクの上部とを互いに接続する第４流路と、第２流路上また第３流路上に設けられ、加熱装置の入口側から加熱装置の出口側へ向かう湯水の流れを形成する循環装置とを備え、第１流路は貯湯タンクの下部と切替部とを互いに接続し、切替部は、第１流路と第２流路が連通し、かつ、第３流路と第４流路が連通する沸き上げ運転状態と、第４流路と第２流路が連通し、かつ、第３流路と第１流路が連通する還流運転状態とを選択的に切り替え、制御部は、沸き上げ運転において切替部を沸き上げ運転状態に制御し、還流運転において切替部を還流運転状態に制御する。

本開示に係る貯湯式給湯装置によれば、貯湯タンクの上部から流出する湯水を貯湯タンクの下部へと送液することにより、貯湯タンクの下部および貯湯タンクの下部に接続された流路内において、微生物の増殖を抑制し、衛生面の持続性を向上できる。

本開示の実施の形態１に係る貯湯式給湯装置の構成図である。本開示の実施の形態１に係る貯湯式給湯装置の沸き上げ運転の動作を説明する図である。本開示の実施の形態１に係る貯湯式給湯装置の還流運転の動作を説明する図である。本開示の実施の形態２に係る貯湯式給湯装置の構成図である。本開示の実施の形態２に係る貯湯式給湯装置の沸き上げ運転の動作を説明する図である。本開示の実施の形態２に係る貯湯式給湯装置の還流運転の動作を説明する図である。本開示の実施の形態３に係る貯湯式給湯装置の構成を示す構成図である。本開示の実施の形態４に係る貯湯式給湯装置の構成を示す構成図である。本開示の実施の形態５に係る貯湯式給湯装置の構成を示す構成図である。

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書で使用する各図においては、共通する要素に同一の符号を付けるものとする。また、本開示は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。

実施の形態１．
＜貯湯式給湯装置の構成＞
図１は、本開示の実施の形態１に係る貯湯式給湯装置１の構成を示す構成図である。貯湯式給湯装置１は、大きく分けて、貯湯ユニット１０と、ヒートポンプユニット２００と、制御部３００とを有する。貯湯ユニット１０は、図１に点線で示す範囲で表わされている。また、貯湯式給湯装置１には、浴槽４００、外部に温水を供給する給湯端１２４、および外部から水道水が供給される給水端１２０が接続されている。

貯湯式給湯装置１は、加熱装置であるヒートポンプユニット２００で加熱された湯水を貯湯ユニット１０の貯湯タンク１０１に貯留する。
ヒートポンプユニット２００は、例えば、不図示の圧縮機、水冷媒熱交換器、膨張弁、および空気熱交換器を含んで構成される。これらは、環状に接続され、冷媒を循環させるための冷凍サイクル回路が形成されている。
なお、ここでは、加熱装置がヒートポンプユニット２００である場合を例にとり説明するが、加熱装置は、ガス、油などの燃料を燃焼させることで加熱する燃焼式ヒータであってもよい。

貯湯タンク１０１は、湯水を貯留するためのものであり、図１の上下方向である鉛直方向において貯湯タンク１０１の上部に位置する第一入出口１０１ａ、および貯湯タンク１０１の下部に位置する第二入出口１０１ｂを有する。ここで「貯湯タンク１０１の上部」とは、貯湯タンク１０１の頂部に限定されるものではなく、頂部に近い高さの範囲を含む。また、「貯湯タンク１０１の下部」とは、貯湯タンク１０１の底部に限定されるものではなく、底部に近い高さの範囲を含む。図１では、第一入出口１０１ａが貯湯タンク１０１の頂部に設けられ、第二入出口１０１ｂが貯湯タンク１０１の底部に設けられた例を示している。

貯湯タンク１０１の下部には、水道水が供給される給水口１０１ｃが更に設けられている。図１は、給水口１０１ｃが貯湯タンク１０１の下部に設けられている例を示すが、給水口１０１ｃの設置位置は貯湯タンク１０１の下部に限定されない。
貯湯タンク１０１の上部と下部とを接続する流路１１は、貯湯タンク１０１の外部において、第１流路１１１、第２流路１１２、第３流路１１３、及び第４流路１１４を含む。これら第１流路１１１〜第４流路１１４は、湯水を送液する配管などからそれぞれ構成される。また、流路１１には、循環ポンプ１０２、四方弁１０３、およびヒートポンプユニット２００が設けられている。

貯湯式給湯装置１は、沸き上げ運転と還流運転を選択的に切り替えて実行する。沸き上げ運転は、循環ポンプ１０２を動作させることにより、貯湯タンク１０１の下部の第二入出口１０１ｂから流路１１に湯水を流出させ、流出した湯水を流路１１上のヒートポンプユニット２００の入口側に供給し、ヒートポンプユニット２００の出口側から流出する加熱された湯水を貯湯タンク１０１の上部の第一入出口１０１ａに送液することで行う。
還流運転は、循環ポンプ１０２を動作させることにより、貯湯タンク１０１の上部の第一入出口１０１ａから流出する湯水を、流路１１に経由させ、貯湯タンク１０１の下部の第二入出口１０１ｂに送液することで行う。制御部３００は、これら沸き上げ運転と還流運転を選択的に切り替え、各運転における、後述する切替部、循環ポンプ１０２およびヒートポンプユニット２００の動作を制御する。沸き上げ運転および還流運転の詳細については、後述する。

沸き上げ運転と還流運転は、湯水の送液方向が互いに異なるが、湯水を同一の流路１１に経由させる。但し、後述する例では、沸き上げ運転と還流運転は、流路１１に含まれる４つの流路（第１流路１１１〜第４流路１１４）を湯水が流れる順番が互いに異なる。四方弁１０３は、流路１１に設けられ、これら４つの流路（第１流路１１１〜第４流路１１４）の互いの連通先を切り替えることにより、４つの流路を湯水が流れる順番を切り替える切替部として機能する。循環ポンプ１０２は、沸き上げ運転と還流運転の双方において、湯水を流路１１に流水させるために動作する。循環ポンプ１０２は、沸き上げ運転と還流運転の一方においてのみ動作させ、他方の運転においては別の循環装置を備え動作させてもよい。

四方弁１０３は、湯水が入出する４つの入出水口である第１の入出水口３ａ、第２の入出水口３ｂ、第３の入出水口３ｃ、第４の入出水口３ｄを有する。第１流路１１１は、四方弁１０３の第１の入出水口３ａと貯湯タンク１０１の下部の第二入出口１０１ｂとを接続する。第２流路１１２は、四方弁１０３の第２の入出水口３ｂとヒートポンプユニット２００の湯水の入口側とを接続する。第３流路１１３は、四方弁１０３の第３の入出水口３ｃとヒートポンプユニット２００の湯水の出口側とを接続する。第４流路１１４は、四方弁１０３の第４の入出水口３ｄと貯湯タンク１０１の上部の第一入出口１０１ａとを接続する。第４流路１１４は、その途中に分岐部１１４ａを有し、貯湯タンク１０１の上部の第一入出口１０１ａに接続されるほか、後述する混合弁１２１の入口１ｂおよび混合弁１２２の入口２ｂにも接続される。

図１では、循環ポンプ１０２を第２流路１１２上に設けているが、循環ポンプ１０２の設置場所はこの限りではなく、循環ポンプ１０２を第３流路１１３上に設けてもよい。循環ポンプ１０２が動作することにより、ヒートポンプユニット２００の湯水の入口側からヒートポンプユニット２００の湯水の出口側に向かう方向に、湯水の流れが形成される。

また、貯湯ユニット１０において、給水端１２０を通じて、貯湯タンク１０１の下部に設けられた給水口１０１ｃから貯湯タンク１０１に水道水が供給される。給水端１２０は、第５流路１１５、第５流路１１５の途中に設けられた分岐部１１５ａを経由して給水口１０１ｃに接続されている。第５流路１１５は、水を送液する配管などから構成される。
また、給水端１２０には、混合弁１２１と混合弁１２２とが接続されている。混合弁１２１は、入口１ａ、１ｂ、および出口１ｃを有する。混合弁１２２は、入口２ａ、２ｂ、および出口２ｃを有する。

給水端１２０は、第５流路１１５の途中に設けられた分岐部１１５ａを経由して、混合弁１２１の入口１ａ及び混合弁１２２の入口２ａにそれぞれ接続されている。混合弁１２１の入口１ｂ及び混合弁１２２の入口２ｂは、第４流路１１４を経由して貯湯タンク１０１の第一入出口１０１ａ及び四方弁１０３の第４の入出水口３ｄに接続されている。
混合弁１２１の出口１ｃは、第６流路１１６を経由して給湯端１２４に接続されている。第６流路１１６の途上には給湯端１２４に供給される温水の温度を検出する温水温度検出部として、サーミスタ１３１が設置されている。
混合弁１２２の出口２ｃは、第７流路１１７を経由して浴槽４００に接続されている。第７流路１１７の途上には浴槽４００に供給される温水の温度を検出する温水温度検出部として、サーミスタ１３２が設置されている。サーミスタ１３１、サーミスタ１３２の計測結果は制御部３００に送られる。第６流路１１６および第７流路１１７は、温水を送液する配管などから構成される。

＜沸き上げ運転＞
実施の形態１に係る貯湯式給湯装置１の沸き上げ運転について図２を用いて説明する。
沸き上げ運転の一例として、貯湯タンク１０１の下部から取り出した湯水を流路１１上のヒートポンプユニット２００により加熱してから、貯湯タンク１０１の上部に送液する場合について説明する。図２において、沸き上げ運転の際における、流路１１および四方弁１０３における湯水の流れ方向は実線の矢印で示されている。

制御部３００は、沸き上げ運転を実行する際に、四方弁１０３の第１の入出水口３ａと第２の入出水口３ｂとが連通され、第３の入出水口３ｃと第４の入出水口３ｄとが連通されるように、四方弁１０３を制御する。このとき、四方弁１０３は、第１流路１１１と第２流路１１２が連通し、かつ、第３流路１１３と第４流路１１４が連通する沸き上げ運転状態に切り替える。
また、制御部３００は、四方弁１０３をこのように制御した状態で、循環ポンプ１０２を動作させる。これにより、湯水は流路１１において、貯湯タンク１０１の下部の第二入出口１０１ｂから第１流路１１１、四方弁１０３の第１の入出水口３ａ、第２の入出水口３ｂ、第２流路１１２、循環ポンプ１０２、ヒートポンプユニット２００、第３流路１１３、四方弁１０３の第３の入出水口３ｃ、第４の入出水口３ｄ、第４流路１１４、貯湯タンク１０１の上部の第一入出口１０１ａへと順に導かれる。
また、制御部３００は、ヒートポンプユニット２００がヒートポンプユニット２００の入口側に流入した湯水を加熱し、加熱した湯水をヒートポンプユニット２００の出口側に流出する動作を行うように、ヒートポンプユニット２００を制御する。

このようにして、貯湯タンク１０１の下部から取り出した湯水を加熱装置であるヒートポンプユニット２００にて加熱し、加熱した湯水を貯湯タンク１０１の上部へと送液する沸き上げ運転が実行される。例えば、貯湯タンク１０１に送液する湯水を４５度、またはさらに高い温度以上となるようにヒートポンプユニット２００にて加熱する。
この沸き上げ運転により、貯湯タンク１０１内には、図２に示す貯湯タンク１０１の上下方向において、下部の低温の湯水上に、上部からの高温の湯水が徐々に積層された状態で貯留されていく。

＜還流運転＞
実施の形態１に係る貯湯式給湯装置１の還流運転について図３を用いて説明する。
上述した沸き上げ運転の後に、浴槽４００または給湯端１２４から湯水を使用するとき、貯湯タンク１０１の上部の第一入出口１０１ａから流出した湯水は第４流路１１４を通り、給水端１２０からの水道水と混合弁１２１または混合弁１２２にて混合されることで温度調整され、温水として給湯端１２４または浴槽４００に供給される。このように温水を外部に供給することで、給水端１２０から第５流路１１５を介して、給水口１０１ｃから貯湯タンク１０１に水道水が供給される。図３において、給水端１２０から貯湯タンク１０１への水道水の流れ方向は一点鎖線の矢印で示されている。

通常、水道水は貯湯タンク１０１の中の湯水よりも温度が低いため、密度が大きいことから貯湯タンク１０１の下部に留まる。これにより、貯湯タンク１０１の下部の湯水の温度は低下する。一般的に微生物、例えば細菌やカビは２０〜４０℃の温度において増殖することから、２０〜４０℃の温度が保たれた場合は貯湯タンク１０１の下部の底部や壁面、および貯湯タンク１０１の下部に接続された流路内に微生物の細胞または微生物が集積したバイオフィルムが付着する。微生物やバイオフィルムが付着すると、湯水の衛生性が保たれなくなる。実施の形態１に係る貯湯式給湯装置１では、還流運転を実行することにより、貯湯タンク１０１の下部、および貯湯タンク１０１の下部から上部まで接続された流路１１内において、微生物の増殖を抑制して衛生性を保つことができる。特に貯湯タンク１０１の下部に接続された第１流路１１１の配管内の衛生性を向上できる。
図３において、還流運転を実行する際の、流路１１および四方弁１０３における湯水の流れ方向は点線の矢印で示されている。

制御部３００は、還流運転を実行する際に、四方弁１０３の第２の入出水口３ｂと第４の入出水口３ｄとが連通され、第１の入出水口３ａと第３の入出水口３ｃとが連通されるように、四方弁１０３を制御する。このとき、四方弁１０３は、第４流路１１４と第２流路１１２が連通し、かつ、第３流路１１３と第１流路１１）が連通する還流運転状態に切り替える。
また、制御部３００は、四方弁１０３をこのように制御した状態で、循環ポンプ１０２を動作させる。これにより、湯水は流路１１において、貯湯タンク１０１の上部の第一入出口１０１ａから第４流路１１４、四方弁１０３の第４の入出水口３ｄ、第２の入出水口３ｂ、第２流路１１２、循環ポンプ１０２、ヒートポンプユニット２００、第３流路１１３、四方弁１０３の第３の入出水口３ｃ、第１の入出水口３ａ、第１流路１１１、貯湯タンク１０１の下部の第二入出口１０１ｂへと順に導かれる。
このようにして、貯湯タンク１０１の上部から取り出した湯水を貯湯タンク１０１の下部へと送液する。

この時、制御部３００は、流路１１に設けられたヒートポンプユニット２００による加熱は停止し、ヒートポンプユニット２００への通水のみとする。このように、貯湯タンク１０１の上部から取り出した高温の湯水を、貯湯タンク１０１の下部へと送り、循環させる還流運転を実行することにより、貯湯タンク１０１の下部の温度を上昇させ、微生物が増殖しにくい温度とする。また、この還流運転により、貯湯タンク１０１の下部から上部まで接続された流路１１における第１流路１１１、第２流路１１２、第３流路１１３、第４流路１１４、四方弁１０３、循環ポンプ１０２、ヒートポンプユニット２００の内部を高温により殺菌または流水することで除菌することが可能となる。

これにより、貯湯タンク１０１の上部から取り出した高温の湯水を利用するため、加熱装置を使わなくても、省エネルギーにて、貯湯タンク１０１の下部および貯湯タンク１０１の下部から上部まで接続された流路１１内において衛生性を効率的に持続させることができる。
また、貯湯式給湯装置１では、貯湯タンク１０１の上部から取り出した湯水を貯湯タンク１０１の下部へと送液する還流運転により、貯湯タンク１０１内の湯水の温度の均一性が高められ、貯湯タンクの下部の湯水の温度低下を抑制できる。

なお、制御部３００は、貯湯タンク１０１の上部の湯水の温度が低下している場合、殺菌効果を高めるため、還流運転を実行する際に、ヒートポンプユニット２００を動作させて、貯湯タンク１０１の上部から取り出した湯水を加熱して貯湯タンク１０１の下部へと送ってもよい。加熱装置を使用しても、貯湯タンク１０１の下部の湯水に比べ、貯湯タンク１０１の上部からの湯水は温度がより高いため、より少ないエネルギーで加熱することが可能である。省エネルギーにて、貯湯タンク１０１の下部および貯湯タンク１０１の下部から上部まで接続された流路１１内において衛生性を効率的に持続させることができる。

制御部３００は、このような還流運転が、例えば、定期的なタイミングにおいて、貯湯タンク１０１の上部に高温の湯水が貯留されている場合に行われるように制御する。あるいは、制御部３００は、沸き上げ運転の後に湯水が使用されず、水道水が供給されない場合において、還流運転が行われるように制御しても良い。制御部３００は、湯水が使用されたか否かを、たとえば、貯湯タンク１０１内の不図示の水温計による湯水温度の計測結果や、サーミスタ１３１、サーミスタ１３２の計測結果が、制御部３００に送信されることにより判断することが可能である。

また、制御部３００は、沸き上げ運転の直後に還流運転を行うようにしてもよい。沸き上げ運転の直後に、貯湯タンク１０１内部の湯水は上下で温度差が存在する場合があるため、沸き上げ運転の直後に還流運転を行うことで、貯湯タンク１０１の下部の湯水温度の低下を抑制することが可能となり、貯湯タンク１０１の下部および貯湯タンク１０１の下部から上部まで接続された流路１１内を高温により殺菌または流水することで除菌することができる。

実施の形態１に係る貯湯式給湯装置によれば、沸き上げ運転後に貯湯タンクの上部から取り出した湯水を貯湯タンクの下部へと送液する還流運転が実行されるため、省エネルギーにて、貯湯タンクの下部および貯湯タンクの下部に接続された流路内において、効率的に微生物の増殖を抑制し、衛生面の持続性を向上できる。
また、この還流運転により、貯湯タンク内の湯水の温度の均一性が高められ、貯湯タンクの下部の湯水の温度低下を抑制できる。

実施の形態２．
実施の形態２では、本開示の実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を使用し、同一または対応する部分についての説明は省略する。以下、図面を参照して、実施の形態２に係る貯湯式給湯装置２について説明する。

図４は本開示の実施の形態２に係る貯湯式給湯装置２の構成を示す構成図である。図１に示す実施の形態１に係る貯湯式給湯装置１において沸き上げ運転と還流運転の切替部として四方弁１０３が用いられるのに対して、実施の形態２に係る貯湯式給湯装置２の貯湯ユニット２０（図４に点線で示す範囲）においては、切替部として２つの三方弁である三方弁１０４および三方弁１０５が用いられる。

図４に示すように、貯湯式給湯装置２は、貯湯タンク１０１の上部の第一入出口１０１ａと下部の第二入出口１０１ｂとを接続する流路１２を含む。
貯湯タンク１０１の上部と下部とを接続する流路１２は、貯湯タンク１０１の外部において、第１流路１１１、第２流路１１２、第３流路１１３、第４流路１１４を含む。また、流路１２に、循環ポンプ１０２、三方弁１０４、三方弁１０５、およびヒートポンプユニット２００が設けられている。

実施の形態２に係る貯湯式給湯装置２は制御部３０２を有する。制御部３０２は、沸き上げ運転と還流運転を選択的に切り替え、各運転における、切替部（三方弁１０４および三方弁１０５）、循環ポンプ１０２およびヒートポンプユニット２００の動作を制御する。

三方弁１０４、三方弁１０５は、湯水の入出を行う３つの入出水口をそれぞれ有する。三方弁１０４は、第１の入出水口４ａ、第２の入出水口４ｂ、第３の入出水口４ｃを有する。三方弁１０５は、第１の入出水口５ｄ、第２の入出水口５ｅ、第３の入出水口５ｆを有する。

三方弁１０４の第１の入出水口４ａと三方弁１０５の第１の入出水口５ｄは第１流路１１１と接続されている。これにより、第１の入出水口４ａと第１の入出水口５ｄは、第１流路１１１を経由して貯湯タンク１０１の下部の第二入出口１０１ｂに接続されている。
三方弁１０５の第２の入出水口４ｂは第２流路１１２と接続されている。これにより、第２の入出水口４ｂは、循環ポンプ１０２を経由して、ヒートポンプユニット２００の湯水の入口側に接続されている。三方弁１０５の第２の入出水口５ｅは、第３流路１１３と接続されている。これにより、第２の入出水口５ｅは、第３流路１１３を経由して、ヒートポンプユニット２００の湯水の出口側に接続されている。
三方弁１０４の第３の入出水口４ｃと三方弁１０５の第３の入出水口５ｆとの双方は第４流路１１４と接続されている。これにより、第３の入出水口４ｃと第３の入出水口５ｆは、第４流路１１４および第４流路１１４の途中に設けられた分岐部１１４ａを経由して、貯湯タンク１０１の上部の第一入出口１０１ａに接続されている。

＜沸き上げ運転＞
実施の形態２に係る貯湯式給湯装置２の沸き上げ運転について図５を用いて説明する。
沸き上げ運転の一例として、貯湯タンク１０１の下部から取り出した湯水を流路１２に経由させ、ヒートポンプユニット２００により加熱してから、貯湯タンク１０１の上部に送液する場合について説明する。図５において、沸き上げ運転を実行する際に、流路１２、三方弁１０４および三方弁１０５における湯水の流れ方向は実線の矢印で示されている。

沸き上げ運転を実行する際に、制御部３０２は、三方弁１０４の第１の入出水口４ａと第２の入出水口４ｂとが連通され、三方弁１０５の第２の入出水口５ｅと第３の入出水口５ｆとが連通されるように、三方弁１０４および三方弁１０５を制御する。このとき、三方弁１０４と三方弁１０５は、第１流路１１１と第２流路１１２が連通し、かつ、第３流路１１３と第４流路１１４が連通する沸き上げ運転状態に切り替える。
また、制御部３０２は、三方弁１０４と三方弁１０５をこのように制御した状態で、循環ポンプ１０２を動作させる。これにより、湯水は流路１２において、貯湯タンク１０１の下部の第二入出口１０１ｂから第１流路１１１、三方弁１０４の第１の入出水口４ａ、第２の入出水口４ｂ、第２流路１１２、循環ポンプ１０２、ヒートポンプユニット２００、第３流路１１３、三方弁１０５の第２の入出水口５ｅ、第３の入出水口５ｆ、第４流路１１４、貯湯タンク１０１の上部の第一入出口１０１ａへと順に導かれる。

また、制御部３０２は、ヒートポンプユニット２００がヒートポンプユニット２００の入口側に流入した湯水を加熱し、加熱した湯水をヒートポンプユニット２００の出口側に流出する動作を行うよう、ヒートポンプユニット２００を制御する。
このようにして、貯湯タンク１０１の下部から取り出した湯水を加熱装置であるヒートポンプユニット２００にて加熱し、加熱した湯水を貯湯タンク１０１の上部へと送液する沸き上げ運転が実行される。
この沸き上げ運転により、貯湯タンク１０１内には、貯湯タンク１０１の上下方向において、下部の低温の湯水上に、高温の湯水が上部から徐々に積層された状態で貯留されていく。

＜還流運転＞
実施の形態２に係る貯湯式給湯装置２の還流運転について図６を用いて説明する。
実施の形態１と同様に、実施の形態２に係る貯湯式給湯装置２においても、上述した沸き上げ運転の後に、浴槽４００または給湯端１２４から湯水を使用するとき、貯湯タンク１０１の上部の第一入出口１０１ａから取り出した湯水は第４流路１１４を介し、給水端１２０からの水道水と混合弁１２１または混合弁１２２にて混合して温水となり、給湯端１２４または浴槽４００に供給される。この場合、混合された温水を外部に供給することで給水端１２０から第５流路１１５を介して、給水口１０１ｃから貯湯タンク１０１に水道水が供給される。図６において、給水端１２０から貯湯タンク１０１への水道水の流れ方向は一点鎖線の矢印で示されている。

沸き上げ運転の後に、貯湯タンク１０１の上部から取り出した湯水を貯湯タンク１０１の下部へと送液する還流運転を実行する。
貯湯式給湯装置２の還流運転においても、湯水を流路１２に経由させる。図６において、還流運転を実行する際に、流路１２上の第１流路１１１〜第４流路１１４、三方弁１０４、および三方弁１０５における湯水の流れる方向は点線の矢印で示されている。

還流運転を実行する際、制御部３０２は、三方弁１０４の第２の入出水口４ｂと第３の入出水口４ｃとが連通され、三方弁１０５の第１の入出水口５ｄと第２の入出水口５ｅが連通されるよう、三方弁１０４および三方弁１０５を制御する。このとき、三方弁１０４および三方弁１０５は、第４流路１１４と第２流路１１２が連通し、かつ、第３流路１１３と第１流路１１）が連通する還流運転状態に切り替える。
また、制御部３０２は、三方弁１０４および三方弁１０５をこのように制御した状態で、循環ポンプ１０２を動作させる。これにより、湯水は流路１２において、貯湯タンク１０１の上部の第一入出口１０１ａから第４流路１１４、三方弁１０４の第３の入出水口４ｃ、第２の入出水口４ｂ、第２流路１１２、循環ポンプ１０２、ヒートポンプユニット２００、第３流路１１３、三方弁１０５の第２の入出水口５ｅ、第１の入出水口５ｄ、第１流路１１１、貯湯タンク１０１の下部の第二入出口１０１ｂへと順に導かれる。
このようにして、貯湯タンク１０１の上部から取り出した湯水を貯湯タンク１０１の下部へと送液する。

この時、制御部３０２は、ヒートポンプユニット２００の加熱を停止し、ヒートポンプユニット２００は通水のみとする。このように、貯湯タンク１０１の上部から取り出した高温の湯水を、貯湯タンク１０１の下部へと送り、循環させる還流運転を実行することにより、貯湯タンク１０１の下部の温度を上昇させ、微生物が増殖しにくい温度とする。また、この還流運転により、貯湯タンク１０１の下部から上部まで接続された流路１２における第１流路１１１、第２流路１１２、第３流路１１３、第４流路１１４、三方弁１０４、三方弁１０５、循環ポンプ１０２、ヒートポンプユニット２００の内部を高温により殺菌または流水することで除菌することが可能となる。

また、実施の形態１と同様に、この還流運転を実行する際に、ヒートポンプユニット２００を動作させて、貯湯タンク１０１の上部から取り出した湯水を加熱して貯湯タンク１０１の下部へと送ることにより、殺菌効果を高めることができる。

実施の形態３．
実施の形態３では、本開示の実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を使用し、同一または対応する部分についての説明は省略する。以下、図面を参照して、実施の形態３に係る貯湯式給湯装置３について説明する。

図７は本開示の実施の形態３に係る貯湯式給湯装置３の構成を示す構成図である。図１に示す実施の形態１に係る貯湯式給湯装置１と比較して、実施の形態３に係る貯湯式給湯装置３の貯湯ユニット３０（図７に点線で示す範囲）において外部に供給される温水の量を計測する水量検出部として流量センサ１２５、１２６が設置される。または貯湯タンク１０１に供給される水道水の量を計測する水量検出部として流量センサ１２７が設置されている。

図７に示すように、貯湯式給湯装置３において、給湯端１２４に接続されている第６流路１１６の途上に流量センサ１２５が設置されており、浴槽４００に接続されている第７流路１１７の途上に流量センサ１２６が設置されている。外部に供給される温水は第６流路１１６、または第７流路１１７を経由する。
また、給水端１２０に接続されている第５流路１１５の分岐部１１５ａと貯湯タンク１０１の第二入出口１０１ｂとの間に流量センサ１２７が設置されている。貯湯タンク１０１に供給される水道水は第５流路１１５、分岐部１１５ａを経由する。流量センサ１２７は、貯湯タンク１０１に注入された水道水の量を計測できれば、設置場所についてこの限りではない。
なお、流量センサ１２５、１２６、１２７は全て設置されても良いし、必要に応じていずれかの一つのみ設置されても良い。

実施の形態３に係る貯湯式給湯装置３は制御部３０３を有する。制御部３０３は沸き上げ運転、還流運転および切替部である四方弁１０３の切り替え動作を制御する。
貯湯式給湯装置３の沸き上げ運転は、実施の形態１に係る貯湯式給湯装置１と同様であるため省略する。
実施の形態３に係る貯湯式給湯装置３においても、実施の形態１と同様に、沸き上げ運転の後に、貯湯タンク１０１の上部から取り出した湯水を貯湯タンク１０１の下部へと送液する還流運転を実行する。以下実施の形態３に係る貯湯式給湯装置３の還流運転において、実施の形態１と異なる点について説明する。

＜還流運転＞
実施の形態３に係る貯湯式給湯装置３において、制御部３０３は貯湯タンク１０１に供給される水道水の量に応じて、還流運転の動作を制御する。

給湯端１２４側に設置された流量センサ１２５により給湯端１２４で外部に供給する温水の量が計測される。この時、サーミスタ１３１により温水の温度が計測される。流量センサ１２５とサーミスタ１３１の計測結果は制御部３０３に送られる。熱量は温度と水量との積として計算できるため、計測された温水の量と温度により、給湯端１２４に供給する温水の熱量を計算できる。これにより、制御部３０３にて、貯湯タンク１０１の上部から取り出した湯水の量を演算し、貯湯タンク１０１に注入された水道水の量を推算する。

また、浴槽４００側に設置された流量センサ１２６により浴槽４００で外部に供給する温水の量が計測される。この時、サーミスタ１３２により温水の温度が計測される。流量センサ１２６とサーミスタ１３３の計測結果は制御部３０３に送られる。計測された温水の量と温度により、浴槽４００に供給する湯水の熱量を計算できる。これにより、制御部３０３にて、貯湯タンク１０１の上部から取り出した湯水の量を演算し、貯湯タンク１０１に注入された水道水の量を推算する。
すなわち、水量検出部として流量センサ１２５、１２６、および温水温度検出部としてサーミスタ１３１、１３２を用いることで、外部に供給する温水の量、および温度を計測できる。温水の量と温度の計測結果に基づいて外部に供給する温水の熱量を算出し、貯湯タンク１０１から取り出した湯水の量を演算できる。貯湯タンク１０１に供給される水道水の量は、貯湯タンク１０１から取り出した湯水の量より推算される。
なお、貯湯タンク１０１から取り出した湯水の量は、流量センサなどにより直接計測されても良い。

また、水道水の水量検出部として流量センサ１２７を用いる場合、貯湯タンク１０１に供給される水道水の量を直接計測できる。流量センサ１２７の計測結果が制御部３０３に送られる。
なお、制御部３０３は、流量センサ１２５、１２６、１２７の個別での計測情報により貯湯タンク１０１に供給される水道水の量を算出しても良いし、それぞれの計測結果を合わせてより精確に貯湯タンク１０１に供給される水道水の量を算出しても良い。

実施の形態３では、貯湯タンク１０１に供給される水道水の量に応じて、還流運転の動作時間を制御する。具体的に、制御部３０３は、貯湯タンク１０１に供給される水道水の量が多いほど、還流運転における循環ポンプ１０２の動作時間を長くし、貯湯タンク１０１に供給される水道水の量が少ないほど、還流運転における循環ポンプ１０２の動作時間を短くするように還流運転を制御する。
このため、循環し続ける必要がなく、実施の形態１に比べて、還流運転の時間を短くすることが可能である。また、制御部３０３は、貯湯タンク１０１に注入された水道水の量に応じて、ヒートポンプユニット２００を動作させ、効率よく還流運転を実行できる。

実施の形態３に係る貯湯式給湯装置によれば、実施の形態１に係る貯湯式給湯装置と同様な効果が得られる。
さらに、貯湯タンクに供給される水道水の量に応じて、還流運転の動作を制御するため、還流運転の効率を高めることができる。

実施の形態４．
実施の形態４では、本開示の実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を使用し、同一または対応する部分についての説明は省略する。以下、図面を参照して、実施の形態４に係る貯湯式給湯装置４について説明する。

図８は本開示の実施の形態４に係る貯湯式給湯装置４の構成を示す構成図である。実施の形態１に係る貯湯式給湯装置１と比較して、実施の形態４に係る貯湯式給湯装置４の貯湯ユニット４０（図８に点線で示す範囲）において、貯湯タンク１０１の内に貯留された湯水の温度を検出する湯水温度検出部としてサーミスタが設置されている。

図８に示すように、貯湯式給湯装置３の貯湯タンク１０１の内部において、湯水温度検出部として上下方向に複数のサーミスタが並べて設置されている。貯湯タンク１０１の上部にサーミスタ１３３が設置されており、中間部分にサーミスタ１３４が設置されており、下部にサーミスタ１３５が設置されている。サーミスタ１３３、１３４、１３５は、貯湯タンク１０１内に積層貯湯されている温度帯の異なる湯水の温度を検出する。
なお、図８に示すサーミスタ１３３、１３４，１３５は貯湯タンク１０１の内部に設置されているが、貯湯タンク１０１の外側の壁面に設置されてもよい。

実施の形態４に係る貯湯式給湯装置４は制御部３０４を有する。制御部３０４は沸き上げ運転、還流運転および切替部である四方弁１０３の切り替え動作を制御する。
貯湯式給湯装置４の沸き上げ運転は、実施の形態１に係る貯湯式給湯装置１と同様であるため省略する。
実施の形態４に係る貯湯式給湯装置４においても、実施の形態１と同様に、沸き上げ運転の後に、貯湯タンク１０１の上部から取り出した湯水を貯湯タンク１０１の下部へと送り、送液する還流運転を実行する。以下実施の形態４に係る貯湯式給湯装置４の還流運転において、実施の形態１と異なる点について説明する。

＜還流運転＞
実施の形態４に係る貯湯式給湯装置４において、湯水温度検出部であるサーミスタ１３３、１３４，１３５により貯湯タンク１０１内に貯留された湯水の温度を検出し、制御部３０４に送る。制御部３０４は貯湯タンク１０１内に貯留された湯水の温度に応じて、還流運転の動作を制御する。
制御部３０４は、貯湯タンク１０１内に貯留された湯水の温度が所定の温度範囲外となるように還流運転の動作が続けるように制御する。事前に微生物が増殖しやすい温度範囲を定義し、貯留された湯水の温度が所定の温度範囲外となるように還流運転を実行する。例えば、サーミスタ１３３、１３４、１３５で検出された温度が２０〜４０℃の範囲外となるように、循環ポンプ１０２を動作させ続ける。
また、サーミスタ１３３、１３４の検出温度が低下して、還流運転を行っても貯湯タンク１０１下部のサーミスタ１３５の検出温度が４０℃より高くならない場合、制御部３０４は、ヒートポンプユニット２００を動作させ、効率よく還流運転を実行できる。

なお、貯湯タンク１０１の下部の湯水の温度を検出する湯水温度検出部として、例えばサーミスタを下部のみに設置しても良い。この場合、貯湯タンク１０１の下部の湯水の温度が２０〜４０℃の範囲外となるように、還流運転の動作を制御する。

実施の形態４に係る貯湯式給湯装置によれば、実施の形態１に係る貯湯式給湯装置と同様な効果が得られる。
さらに、貯湯タンク内の湯水の温度に応じて、還流運転の動作を制御するため、還流運転の効率を高めることができる。

実施の形態５．
実施の形態５では、本開示の実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を使用し、同一または対応する部分についての説明は省略する。以下、図面を参照して、実施の形態５に係る貯湯式給湯装置５について説明する。

図９は本開示の実施の形態５に係る貯湯式給湯装置５の構成を示す構成図である。実施の形態１に係る貯湯式給湯装置１と比較して、実施の形態５に係る貯湯式給湯装置５の貯湯ユニット５０（図９に点線で示す範囲）において水道水が供給される流路に水道水の温度を検出する水道水温度検出部としてサーミスタ１３６が設置されている。

図９に示すように、貯湯式給湯装置５において、貯湯タンク１０１に供給される水道水の温度を検出するため、水道水が供給される第５流路１１５にサーミスタ１３６が設置されている。図９において、サーミスタ１３６は第５流路１１５の分岐部１１５ａと貯湯タンク１０１の給水口１０１ｃとの間に設置される例を示す。
なお、貯湯タンク１０１に供給される水道水の温度を検出できれば、水道水温度検出部および設置位置はこの限りではない。

実施の形態５に係る貯湯式給湯装置５は制御部３０５を有する。制御部３０５は沸き上げ運転、還流運転および切替部である四方弁１０３の切り替え動作を制御する。
貯湯式給湯装置５の沸き上げ運転は、実施の形態１に係る貯湯式給湯装置１と同様であるため省略する。
実施の形態５に係る貯湯式給湯装置５においても、実施の形態１と同様に、沸き上げ運転の後に、貯湯タンク１０１の上部から取り出した湯水を貯湯タンク１０１の下部へと送り、送液する還流運転を実行する。以下実施の形態５に係る貯湯式給湯装置５の還流運転における実施の形態１と異なる点について説明する。

＜還流運転＞
実施の形態５に係る貯湯式給湯装置５において、水道水温度検出部であるサーミスタ１３６により貯湯タンク１０１に供給される水道水の温度を検出し、制御部３０５に送る。制御部３０５は貯湯タンク１０１に供給される水道水の温度に応じて、還流運転の動作を制御する。
具体的に、制御部３０５は、季節などにより環境温度が高く、サーミスタ１３６で検出された水道水の温度が高いほど還流運転における循環ポンプ１０２の動作時間を短くし、季節などにより環境温度が低く、サーミスタ１３６で検出された水道水の温度が低いほど還流運転における循環ポンプ１０２の動作時間を長くするように制御する。このように、水道水の検出温度に応じて、還流運転の動作時間を制御し、還流運転の効率を高めることができる。
また、制御部３０５は、環境温度の変化に応じて、冬季など水道水の温度が所定の温度より低い場合にヒートポンプユニット２００を動作させ、効率よく還流運転を実行できる。

また、実施の形態同士を組み合わせることも可能である。例えば、貯湯式給湯装置５に、実施の形態４の貯湯タンク１０１の内部に設置されるサーミスタと併用しても良い。この場合、貯湯タンク１０１に貯留された湯水および貯湯タンク１０１に供給される水道水の検出温度に応じて、循環ポンプ１０２およびヒートポンプユニット２００の動作を制御することで、効率よく還流運転を実施できる。

実施の形態５に係る貯湯式給湯装置によれば、実施の形態１に係る貯湯式給湯装置と同様な効果が得られる。
さらに、供給される水道水の検出温度に応じて、還流運転の動作を制御するため、効率よく還流運転を実施できる。

なお、以上の実施の形態に示した構成は、本開示の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であり、実施の形態同士を組み合わせることも可能である。本開示の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。また、上述した実施の形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。

１、２、３、４、５貯湯式給湯装置、１０、２０、３０、４０、５０貯湯ユニット、１１、１２流路、１０１貯湯タンク、１０１ａ第一入出口、１０１ｂ第二入出口、１０１ｃ給水口、１０２循環ポンプ、１０３四方弁、１０４三方弁、１０５三方弁、１１１第１流路、１１２第２流路、１１３第３流路、１１４第４流路、１１５第５流路、１１６第６流路、１１７第７流路、１２０給水端、１２１、１２２
混合弁、１２４給湯端、１２５、１２６、１２７流量センサ、１３１、１３２、１３３、１３４、１３５サーミスタ、１３６サーミスタ、２００ヒートポンプユニット

Claims

加熱装置と、
湯水を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの下部に接続された第１流路と、
前記貯湯タンクの下部から流出する湯水を前記第１流路を介して前記加熱装置に送液し、前記加熱装置により加熱された湯水を前記貯湯タンクの上部に送液する沸き上げ運転、および前記貯湯タンクの上部から流出する湯水を前記第１流路を介して前記貯湯タンクの下部に送液する還流運転を選択的に切り替える制御部と、
切替部と、
前記切替部と前記加熱装置の入口側とを互いに接続する第２流路と、
前記加熱装置の出口側と前記切替部とを互いに接続する第３流路と、
前記切替部と前記貯湯タンクの上部とを互いに接続する第４流路と、
前記第２流路上または前記第３流路上に設けられ、前記加熱装置の入口側から前記加熱装置の出口側へ向かう湯水の流れを形成する循環装置と
を備え、
前記第１流路は前記貯湯タンクの下部と前記切替部とを互いに接続し、
前記切替部は、前記第１流路と前記第２流路が連通し、かつ、前記第３流路と前記第４流路が連通する沸き上げ運転状態と、前記第４流路と前記第２流路が連通し、かつ、前記第３流路と前記第１流路が連通する還流運転状態とを選択的に切り替え、
前記制御部は、前記沸き上げ運転において前記切替部を前記沸き上げ運転状態に制御し、前記還流運転において前記切替部を前記還流運転状態に制御する貯湯式給湯装置。
前記還流運転は、前記貯湯タンクの上部から流出する湯水を前記加熱装置により加熱してから前記第１流路を介して前記貯湯タンクの下部に送液する請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
前記制御部は、前記沸き上げ運転および前記還流運転の双方において、前記加熱装置の入口側から前記加熱装置の出口側へ向かう湯水の流れが形成されるように、前記循環装置を動作させる請求項１または２に記載の貯湯式給湯装置。
前記切替部は、第１〜第４の入出水口を有する四方弁であり、
前記四方弁の第１の入出水口と前記第１流路とが互いに接続され、
前記四方弁の第２の入出水口と前記第２流路とが互いに接続され、
前記四方弁の第３の入出水口と前記第３流路とが互いに接続され、
前記四方弁の第４の入出水口と前記第４流路とが互いに接続される
請求項１から３のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置。
前記切替部は、第１〜第３の入出水口を有する２つの三方弁を有し、
前記２つの三方弁の双方の第１の入出水口と前記第１流路とが互いに接続され、
前記２つの三方弁のうちの一方の三方弁の第２の入出水口と前記第２流路とが互いに接続され、
前記２つの三方弁のうちの他方の三方弁の第２の入出水口と前記第３流路とが互いに接続され、
前記２つの三方弁の双方の第３の入出水口と前記第４流路とが互いに接続されている請求項１から３のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置。
前記貯湯タンクは、前記貯湯タンクに水道水を供給するための給水口を有し、
前記制御部は、前記貯湯タンクに前記給水口から供給される水道水の量に基づき、前記還流運転の動作時間を変化させる請求項１から５のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置。
前記制御部は、前記貯湯タンクに供給される前記水道水の量が多いほど、前記還流運転の動作時間を長くし、前記貯湯タンクに供給される前記水道水の量が少ないほど、前記還流運転の動作時間を短くする請求項６に記載の貯湯式給湯装置。
前記水道水の量は、前記貯湯タンクから取り出した湯水の量により推算される請求項６または７に記載の貯湯式給湯装置。
前記貯湯タンクから取り出した湯水の量は、外部に供給する温水の熱量に基づいて演算される請求項８に記載の貯湯式給湯装置。
前記温水の量を計測する水量検出部、および、前記温水の温度を計測する温水温度検出部を備え、
前記温水の熱量は、前記温水の量および前記温水の温度により計算される請求項９に記載の貯湯式給湯装置。
前記制御部は、前記貯湯タンク内に貯留された湯水の温度を検出する湯水温度検出部を備え、前記湯水温度検出部により検出された前記貯湯タンク内に貯留された湯水の温度に応じて、前記貯湯タンク内に貯留された湯水の温度が所定の温度範囲外となるように前記還流運転の動作が続けるように制御する請求項１から１０のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置。
前記湯水温度検出部として、前記貯湯タンクの上下方向に並べて設置された複数のサーミスタにより前記貯湯タンク内に貯留された湯水の温度を検出する請求項１１に記載の貯湯式給湯装置。
前記制御部は、前記貯湯タンクに供給される水道水の温度を検出する水道水温度検出部を備え、前記水道水の温度に応じて、前記水道水の温度が高いほど前記還流運転の動作時間を短くし、前記水道水の温度が低いほど前記還流運転の動作時間を長くするように制御する請求項１から１２のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置。
前記水道水温度検出部として、前記水道水を供給する給水端と前記貯湯タンクとの間に設けられたサーミスタにより水道水の温度を検出する請求項１３に記載の貯湯式給湯装置。