JP7224504B2

JP7224504B2 - 蓄熱給湯装置

Info

Publication number: JP7224504B2
Application number: JP2021575103A
Authority: JP
Inventors: 純吉田; 一隆鈴木; 泰光野村; 純一中園
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-02-03
Filing date: 2020-02-03
Publication date: 2023-02-17
Anticipated expiration: 2040-02-03
Also published as: WO2021156905A1; JPWO2021156905A1

Description

本開示は、蓄熱槽を備える蓄熱給湯装置に関する。

従来、蓄熱槽に蓄えられた熱を利用して給湯する蓄熱給湯装置が知られている。このような蓄熱給湯装置は、熱媒体が蓄熱槽と熱交換器とを循環して流れる利用側回路と、冷媒が流れるヒートポンプサイクル等の熱源側回路とにおいて、熱交換器によって熱交換が行われ、熱源側回路によって生成された熱が利用側回路に供給されるものである。特許文献１には、蓄熱槽が、高温側蓄熱材及び、高温側蓄熱材よりも融点が低く、高温側蓄熱材に対して利用側回路における下流側に設けられた低温側蓄熱材を有する蓄熱給湯装置が開示されている。特許文献１において、低温側蓄熱材が低温で融解していることで、蓄熱槽の下流側の温度は、低温側蓄熱材の融点付近で安定している。このため、蓄熱槽から流出する熱媒体の温度は、上昇することが抑制されている。特許文献１は、これにより、熱源側熱交換機での熱交換量を確保しようとするものである。

特開２００３－２３５３６３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された蓄熱給湯装置は、熱媒体を加熱すること及び、熱媒体から吸熱することの両方を同時に行うことができない。即ち、蓄熱給湯装置の運転は、蓄熱又は給湯のいずれかに限定されている。したがって、特許文献１は、蓄熱槽に蓄えられている熱を使用しきってしまった場合、供給される湯が要求された温度に満たない湯切れに陥る虞がある。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、蓄熱及び給湯を同時に行うことにより、湯切れが生じ難い蓄熱給湯装置を提供するものである。

本開示に係る蓄熱給湯装置は、熱媒体を加熱する熱源と、熱源によって加熱された熱媒体が循環する利用側回路と、を備え、利用側回路は、熱源と内部を流れる熱媒体との間で熱交換を行う受熱部と、内部を流れる熱媒体と周囲に充填された第１蓄熱材との間で熱交換を行う第１熱交換器が内部に設けられた第１蓄熱槽と、内部を流れる熱媒体と周囲に充填された第２蓄熱材との間で熱交換を行う第２熱交換器が内部に設けられた第２蓄熱槽と、を有する蓄熱槽と、受熱部と蓄熱槽とを接続する利用側配管と、を有し、第１熱交換器は、熱媒体が流入する第１入口部と、熱媒体が流出する第１出口部と、を有し、第２熱交換器は、第１出口部と接続し、熱媒体が流入する第２入口部と、熱媒体が流出する第２出口部と、を有し、利用側配管は、受熱部と、第１入口部とを接続する第１配管と、第２出口部と、受熱部とを接続する第２配管と、第１配管に接続され、第１配管に熱媒体を流入させる流入配管と、第２配管に接続され、第２配管から熱媒体を流出させる流出配管と、流入配管に設けられ、熱媒体の流れを制御する第１制御弁と、第２配管において流出配管が接続される箇所よりも受熱部側に設けられ、熱媒体の流れを制御する第２制御弁と、第１制御弁を介して流入配管に接続されると共に、第２入口部に接続される第１バイパス配管と、第１出口部に接続されると共に、第２制御弁を介して第２配管に接続される第２バイパス配管と、を有する。

本開示によれば、蓄熱給湯装置は、第１バイパス配管及び第２バイパス配管を有している。第１制御弁が第１制御弁よりも蓄熱槽側に延びる流入配管を閉止することで、第１バイパス配管を流れる熱媒体は、第１蓄熱槽をバイパスして流れる。また、第２制御弁が第２制御弁よりも蓄熱槽側に延びる第２配管を閉止することで、第２バイパス配管を流れる熱媒体は、第２蓄熱槽をバイパスして流れる。この際に、蓄熱給湯装置は、蓄熱及び給湯を同時に行うことが出来る。したがって、蓄熱給湯装置は、蓄熱槽全体として継続して蓄熱されるため、湯切れが生じ難い。

実施の形態１に係る蓄熱給湯装置１を示す回路図である。実施の形態１に係る制御部４の機能ブロック図である。実施の形態１に係る制御部４の動作を示すフローチャートである。実施の形態２に係る蓄熱給湯装置２０１を示す回路図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る蓄熱給湯装置１を示す回路図である。図１に示すように、蓄熱給湯装置１は、熱源２、利用側回路３及び制御部４を有している。

（熱源２）
熱源２は、熱媒体を加熱するものであり、冷媒回路５及び副回路６を有している。冷媒回路５は、冷媒配管１５、圧縮機１１、熱源側熱交換器１２、膨張弁１３及び蒸発器１４を有する。冷媒回路５は、圧縮機１１、熱源側熱交換器１２、膨張弁１３及び蒸発器１４が冷媒配管１５によって接続され、内部に冷媒が流れることでヒートポンプサイクルを構成している。副回路６は、副配管３１及び副ポンプ３２からなり、冷媒回路５から利用側回路３に熱を移動させる回路である。なお、熱源２は、ボイラー等であってもよい。

（冷媒回路５）
冷媒配管１５は、内部に冷媒が流れる管である。圧縮機１１は、容量制御可能なインバータ圧縮機等で構成され、低温且つ低圧のガス冷媒を吸引及び圧縮し、高温且つ高圧のガス冷媒の状態にして吐出する。熱源側熱交換器１２は、内部に設けられた冷媒回路管２１と第１副回路管２２との間で熱交換をする。冷媒回路管２１は、冷媒配管１５と接続される管である。第１副回路管２２は、熱源側熱交換器１２において、副配管３１と接続される管である。熱源側熱交換器１２は、例えば、プレート式熱交換器である。膨張弁１３は、高圧の冷媒を減圧及び膨張させて低圧の二相冷媒にする。蒸発器１４は、内部を流れる冷媒と外気とで熱交換を行い、冷媒を蒸発させる。蒸発器１４は、例えば、プレートフィン式熱交換器である。

（副回路６）
副配管３１は、熱媒体が循環する管である。副ポンプ３２は、副配管３１に設けられ、副配管３１を流れる熱媒体を送るポンプである。なお、副回路６は、副配管３１が分岐し、熱源側熱交換器１２で加熱された熱媒体を室内等に設けられた現地暖房回路（図示せず）に搬送するようにしてもよい。これにより、副回路６は、室内等に放熱することができる。

（利用側回路３）
利用側回路３は、利用側配管７、受熱部４０、利用側ポンプ４１、蓄熱槽４２、第１温度検知部８１及び第２温度検知部８４を有する。利用側回路３は、受熱部４０、利用側ポンプ４１及び蓄熱槽４２が利用側配管７によって接続されることで、内部に水等の熱媒体が循環し、温水等を提供する回路である。利用側配管７は、第１配管４３、第２配管４４、流入配管４５、流出配管４６、第１バイパス配管４９及び第２バイパス配管５０を有する。

（受熱部４０、利用側ポンプ４１）
受熱部４０は、内部に設けられた利用側回路管６１と第２副回路管６２との間で熱交換をする。利用側回路管６１は、受熱部４０において、第１配管４３と接続される管である。第２副回路管６２は、受熱部４０において、副配管３１と接続される管である。利用側ポンプ４１は、第１配管４３に設けられ、第１配管４３を流れる熱媒体を送るポンプである。

（蓄熱槽４２）
蓄熱槽４２は、内部に熱を蓄えるものである。蓄熱槽４２は、利用側回路３における上流側に位置する第１蓄熱槽７１、利用側回路３における下流側に位置する第２蓄熱槽７２及び界面部７３を有している。

（第１蓄熱槽７１）
第１蓄熱槽７１は、蓄熱槽４２における下部に設けられ、第１蓄熱材８２及び第１熱交換器８３を有している。なお、第１蓄熱槽７１は、蓄熱槽４２における下部に設けられなくてもよい。また、第１蓄熱槽７１には、第１温度検知部８１が設けられている。第１蓄熱材８２は、第１蓄熱槽７１の内部に充填された蓄熱材である。第１蓄熱材８２は、例えば、水といった比熱が１以上且つ、融点が４０℃～１００℃の物質である。第１熱交換器８３は、例えば、プレートフィン式熱交換器であり、内部に流れる熱媒体と第１熱交換器８３の周囲の第１蓄熱材８２との間で熱交換を行う。また、第１熱交換器８３は、第１入口部９４及び第１出口部９５を有する。第１入口部９４は、熱媒体が流入する開口が形成された部分である。第１出口部９５は、熱媒体が流出する開口が形成された部分である。第１温度検知部８１は、第１蓄熱槽７１の内部の温度を検知するものである。

（第２蓄熱槽７２）
第２蓄熱槽７２は、蓄熱槽４２における上部に設けられ、第２蓄熱材８５及び第２熱交換器８６を有している。なお、第２蓄熱槽７２は、蓄熱槽４２における上部に設けられなくてもよい。また、第２蓄熱槽７２には、第２温度検知部８４が設けられている。第２蓄熱材８５は、第２蓄熱槽７２の内部に充填された蓄熱材である。第２蓄熱材８５は、例えば、水といった比熱が１以上且つ、融点が４０℃～１００℃の物質である。第２熱交換器８６は、例えば、プレートフィン式熱交換器であり、内部に流れる熱媒体と第２熱交換器８６の周囲の第２蓄熱材８５との間で熱交換を行う。また、第２熱交換器８６は、第２入口部９６及び第２出口部９７を有する。第２入口部９６は、熱媒体が流入する開口が形成された部分である。第２出口部９７は、熱媒体が流出する開口が形成された部分である。また、第２入口部９６は、第１熱交換器８３の第１出口部９５に接続されている。第２温度検知部８４は、第２蓄熱槽７２の内部の温度を検知するものである。

（界面部７３）
界面部７３は、蓄熱槽４２の内部における中央に設けられており、第１蓄熱槽７１と第２蓄熱槽７２とを区画する板状の部材である。

（第１配管４３、第２配管４４、流入配管４５、流出配管４６）
第１配管４３は、利用側回路管６１と第１蓄熱槽７１の第１入口部９４とを接続する配管である。第２配管４４は、第２蓄熱槽７２の第２出口部９７と利用側回路管６１とを接続する配管である。また、第２配管４４において流出配管４６が接続される箇所よりも受熱部４０側の箇所には、第２制御弁４８が設けられている。流入配管４５は、第１配管４３に接続され、熱媒体を水源（図示せず）等から第１配管４３に流入させる配管である。また、流入配管４５には、第１制御弁４７が設けられている。流出配管４６は、第２配管４４に接続され、熱媒体を第２配管４４から蛇口（図示せず）等に流出させる配管である。また、流出配管４６には、閉鎖弁８７が設けられている。閉鎖弁８７は、流出配管４６に設けられ、流出配管４６を流れる熱媒体の流量を制御する弁である。

（第１バイパス配管４９、第２バイパス配管５０）
第１バイパス配管４９は、第１制御弁４７を介して流入配管４５に接続されると共に、第２入口部９６に接続される配管である。第２バイパス配管５０は、第１熱交換器８３の第１出口部９５に接続されると共に、第２制御弁４８を介して第２配管４４に接続される配管である。

（第１制御弁４７、第２制御弁４８）
第１制御弁４７は、例えば、三方弁であり、流入配管４５を流れる熱媒体の流れ方向を制御する弁である。第１制御弁４７は、内部に設けられた弁の開閉状態を切り替えることにより、第１制御弁４７の上流側の流入配管４５を流れる熱媒体を第１バイパス配管４９に流入させ、又は第１制御弁４７の下流側の流入配管４５に流入させる。なお、第１制御弁４７は、三方弁ではなく、二方弁等を組み合わせて三方弁と同等の機能を実現させたものでもよい。第２制御弁４８は、例えば、三方弁であり、第２配管４４を流れる熱媒体の流れ方向を制御する弁である。第２制御弁４８は、内部に設けられた弁の開閉状態を切り替えることにより、第２制御弁４８の上流側の第２配管４４を流れる熱媒体、又は第２バイパス配管５０を流れる熱媒体を第２制御弁４８の下流側の第２配管４４に流入させる。また、第２制御弁４８は、内部に設けられた弁の開閉状態を切り替えることにより、第２制御弁４８の下流側の第２配管４４への熱媒体の流入を停止させる。なお、第２制御弁４８は、三方弁ではなく、二方弁等を組み合わせて三方弁と同等の機能を実現させたものでもよい。

（制御部４）
制御部４は、例えば、熱源２が格納された筐体（図示せず）に設けられている。制御部４は、専用のハードウェア又は記憶部に格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ又はプロセッサともいう）で構成される。制御部４が専用のハードウェアである場合、制御部４は、例えば、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。制御部４が実現する各機能部のそれぞれを、個別のハードウェアで実現してもよいし、各機能部を一つのハードウェアで実現してもよい。

制御部４がＣＰＵの場合、制御部４が実行する各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアはプログラムとして記述され、記憶部（図示せず）に格納される。ＣＰＵは、記憶部に格納されたプログラムを読み出して実行することにより、各機能を実現する。ここで、記憶部は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性又は揮発性の半導体メモリである。なお、制御部４の機能の一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。

制御部４は、蓄熱運転、給湯運転及び蓄熱給湯同時運転の何れかを蓄熱給湯装置１の運転モードとして設定する。制御部４は、設定された運転モードに応じて、圧縮機１１、副ポンプ３２、利用側ポンプ４１、第１制御弁４７及び第２制御弁４８等を制御する。

ここで、熱源２の運転動作について説明する。先ず、冷媒配管１５の内部を流れる低温且つ低圧のガス冷媒は、圧縮機１１に吸引及び圧縮され、高温且つ高圧のガス冷媒として吐出される。次に、圧縮機１１から吐出された冷媒は、熱源側熱交換器１２の冷媒回路管２１に流入し、第１副回路管２２を流れる熱媒体との間で熱交換されることで、凝縮する。凝縮した冷媒は、膨張弁１３に流入し、減圧及び膨張されることで低圧の二相冷媒になる。そして、膨張弁１３から流出し、低圧となった冷媒は、蒸発器１４に流入し、外気とで熱交換を行うことで、蒸発する。

また、熱源側熱交換器１２において、第１副回路管２２を流れる熱媒体は、冷媒回路管２１を流れる冷媒と熱交換され、加熱される。次に、副配管３１を流れる加熱された熱媒体は、副ポンプ３２によって送られ、受熱部４０の第２副回路管６２に流入する。第２副回路管６２に流入した熱媒体は、利用側回路管６１を流れる熱媒体と熱交換され、利用側回路管６１を流れる熱媒体を加熱する。そして、第２副回路管６２を流れ、熱交換された熱媒体は、第２副回路管６２から流出し、副配管３１を流れ、再び、熱源側熱交換器１２に流入する。

（蓄熱運転）
更に、蓄熱給湯装置１の運転モードについて、説明する。先ず、蓄熱運転について、説明する。蓄熱運転は、第１蓄熱槽７１及び第２蓄熱槽７２の両方に蓄熱をする運転モードである。蓄熱運転は、第１温度検知部８１又は第２温度検知部８４が検知した温度が予め定められた閾値である蓄熱閾値よりも低い場合に設定される。蓄熱運転において、圧縮機１１及び利用側ポンプ４１は、稼働している。また、閉鎖弁８７は、閉止されている。更に、第１制御弁４７は、第１バイパス配管４９を閉止し、第２制御弁４８は、第２バイパス配管５０を閉止している。

蓄熱運転において、熱媒体は、次のように利用側回路３を循環する。先ず、熱媒体は、受熱部４０の利用側回路管６１で加熱され、第１配管４３を通過する。第１配管４３を通過した熱媒体は、第１蓄熱槽７１に搬送され、第１熱交換器８３において第１蓄熱材８２と熱交換される。即ち、第１蓄熱槽７１は、熱媒体が放出した熱を蓄える。次に、第１蓄熱槽７１から流れ出した熱媒体は、第２蓄熱槽７２に搬送され、第２熱交換器８６において、第２蓄熱材８５と熱交換される。即ち、第２蓄熱槽７２は、熱媒体が放出した熱を蓄える。そして、第２蓄熱材８５から流れ出した熱媒体は、第２配管４４を通過し、再び、受熱部４０の利用側回路管６１を流れる。

（給湯運転）
次に、給湯運転について、説明する。給湯運転は、第１蓄熱槽７１及び第２蓄熱槽７２に蓄えられた熱を利用して加熱された熱媒体を利用者等に提供する運転モードである。給湯運転は、蓄熱給湯装置１に利用者等から給湯が指示された場合に設定される。また、給湯運転は、蓄熱給湯同時運転中において、第２温度検知部８４が検知した温度が、予め定められた閾値である第２閾値よりも低い場合にも設定される。給湯運転において、圧縮機１１及び利用側ポンプ４１は、停止している。また、閉鎖弁８７は、開放されている。更に、第１制御弁４７は、第１バイパス配管４９を閉止し、第２制御弁４８は、第２制御弁４８よりも受熱部４０側に延びる第２配管４４を閉止している。

給湯運転において、熱媒体は、次のように利用側回路３を流れる。先ず、閉鎖弁８７の開放に伴い、流入配管４５から低温の熱媒体が第１配管４３に流入する。第１配管４３を通過した熱媒体は、第１蓄熱槽７１に搬送され、第１熱交換器８３において第１蓄熱材８２と熱交換される。即ち、熱媒体は、第１蓄熱槽７１によって加熱される。次に、第１蓄熱槽７１から流れ出した熱媒体は、第２蓄熱槽７２に搬送され、第２熱交換器８６において、第２蓄熱材８５と熱交換される。即ち、熱媒体は、第２蓄熱槽７２によって加熱される。そして、第２蓄熱材８５から流れ出した熱媒体は、第２配管４４を通過し、流出配管４６から利用者等に提供される。

（蓄熱給湯同時運転）
最後に、蓄熱給湯同時運転について、説明する。蓄熱給湯同時運転とは、利用側回路３において、給湯及び蓄熱を同時に行う運転モードである。蓄熱給湯同時運転は、給湯運転中において、第１温度検知部８１が検知した温度が、予め定められた閾値である第１閾値よりも低い場合に設定される。蓄熱給湯同時運転において、圧縮機１１及び利用側ポンプ４１は、稼働している。また、閉鎖弁８７は、開放されている。更に、第１制御弁４７は、第１制御弁４７よりも蓄熱槽４２側に延びる流入配管４５を閉止し、第２制御弁４８は、第２制御弁４８よりも蓄熱槽４２側に延びる第２配管４４を閉止している。

蓄熱給湯同時運転において、熱媒体は、次のように利用側回路３を流れる。先ず、閉鎖弁８７の開放に伴い、流入配管４５から低温の熱媒体が第１バイパス配管４９に流入する。第１バイパス配管４９を通過した熱媒体は、第２蓄熱槽７２に搬送され、第２熱交換器８６において第２蓄熱材８５と熱交換される。即ち、熱媒体は、第２蓄熱槽７２によって加熱される。次に、第２蓄熱材８５から流れ出した熱媒体は、第２配管４４を通過し、流出配管４６から利用者等に提供される。

また、熱媒体は、次のように利用側回路３を循環する。先ず、熱媒体は、受熱部４０の利用側回路管６１で加熱され、第１配管４３を通過する。第１配管４３を通過した熱媒体は、第１蓄熱槽７１に搬送され、第１熱交換器８３において第１蓄熱材８２と熱交換される。即ち、第１蓄熱槽７１は、熱媒体が放出した熱を蓄える。次に、第１蓄熱槽７１から流れ出した熱媒体は、第２バイパス配管５０を通過する。更に、第２バイパス配管５０を通過した熱媒体は、第２配管４４において、第２制御弁４８よりも受熱部４０側に延びる部分を通過し、再び、受熱部４０の利用側回路管６１を流れる。

図２は、実施の形態１に係る制御部４を示す機能ブロック図である。図２に示すように、制御部４は、第１温度検知手段９１、第２温度検知手段９２及び制御手段９３を有している。第１温度検知手段９１、第２温度検知手段９２及び制御手段９３は、アルゴリズムからなる。

（第１温度検知手段９１、第２温度検知手段９２）
第１温度検知手段９１は、第１温度検知部８１が検知した第１蓄熱槽７１の内部の温度情報を受信する。第２温度検知手段９２は、第２温度検知部８４が検知した第２蓄熱槽７２の内部の温度情報を受信する。

（制御手段９３）
制御手段９３は、設定された運転モードに応じて、圧縮機１１、副ポンプ３２、利用側ポンプ４１、第１制御弁４７及び第２制御弁４８等を制御する。

（運転モードの決定）
図３は、実施の形態１に係る制御部４の動作を示すフローチャートである。ここで、蓄熱給湯装置１が運転モードを決定する手順について、図３を用いて説明する。先ず、蓄熱給湯装置１は、給湯指示がされているか否かを判定する（ステップＳ１）。給湯指示がされていない場合（ステップＳ１のＮＯ）、制御手段９３は、第１温度検知手段９１が検知した温度又は第２温度検知手段９２が検知した温度が蓄熱閾値よりも低いか否かを判定する（ステップＳ２）。第１温度検知手段９１が検知した温度又は第２温度検知手段９２が検知した温度が蓄熱閾値よりも低い場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、第１蓄熱槽７１又は第２蓄熱槽７２に蓄えられている熱量が少ないことが想定されるため、制御手段９３は、蓄熱運転を行うように各機器を制御する（ステップＳ３）。第１温度検知手段９１及び第２温度検知手段９２が検知した温度が蓄熱閾値以上の場合（ステップＳ２のＮＯ）、第１蓄熱槽７１及び第２蓄熱槽７２には十分な熱量が蓄えられていることが想定されるため、蓄熱給湯装置１は、蓄熱運転を行わない。

給湯指示がされている場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、制御手段９３は、給湯運転を行うように各器機を制御する（ステップＳ４）。続いて、制御手段９３は、第１温度検知手段９１が検知した温度が第１閾値よりも低いか否かを判定する（ステップＳ５）。第１温度検知手段９１が検知した温度が第１閾値以上である場合（ステップＳ５のＮＯ）、第１蓄熱槽７１には十分な熱量が蓄えられていることが想定されるため、制御手段９３は、給湯運転を維持する。第１温度検知手段９１が検知した温度が第１閾値よりも低い場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、第１蓄熱槽７１に蓄えられている熱量が少ないことが想定されるため、制御手段９３は、蓄熱給湯同時運転を行うように各器機を制御する（ステップＳ６）。更に、制御手段９３は、第２温度検知手段９２が検知した温度が第２閾値よりも低いか否かを判定する（ステップＳ７）。第２温度検知手段９２が検知した温度が第２閾値以上である場合（ステップＳ７のＮＯ）、第２蓄熱槽７２には十分な熱量が蓄えられていることが想定されるため、制御手段９３は、蓄熱給湯同時運転を維持する。第２温度検知手段９２が検知した温度が第２閾値よりも低い場合（ステップＳ７のＹＥＳ）、第２蓄熱槽７２に蓄えられている熱量が少ないことが想定されるため、制御手段９３は、給湯運転を行うように各器機を制御する（ステップＳ４）。

本実施の形態１によれば、蓄熱給湯装置１は、第２バイパス配管５０及び第２バイパス配管５０を有している。このため、第２制御弁４８が第２制御弁４８よりも蓄熱槽４２側に延びる流入配管４５を閉止することで、第２バイパス配管５０を流れる熱媒体は、第２蓄熱槽７２をバイパスして流れる。また、第２制御弁４８が第２制御弁４８よりも蓄熱槽４２側に延びる第２配管４４を閉止することで、第２バイパス配管５０を流れる熱媒体は、第２蓄熱槽７２をバイパスして流れる。この際に、蓄熱給湯装置１は、蓄熱及び給湯を同時に行うことが出来る。したがって、蓄熱給湯装置１は、蓄熱槽４２全体として継続して蓄熱されるため、湯切れが生じ難い。

本実施の形態１によれば、制御部４は、第１温度検知部８１が第１閾値よりも低い温度を検知した場合、第１制御弁４７に第１制御弁４７よりも蓄熱槽４２側に延びる流入配管４５を閉止させる。また、制御部４は、第２制御弁４８に第２制御弁４８よりも蓄熱槽４２側に延びる第２配管４４を閉止させる。これにより、蓄熱給湯装置１は、給湯及び蓄熱を同時に行う。したがって、蓄熱給湯装置１は、蓄熱槽４２全体として継続して蓄熱されるため、湯切れが生じ難い。

また、蓄熱給湯同時運転が行われている際の利用側回路３において、第１蓄熱槽７１に蓄熱する熱媒体が流れる回路と、第２蓄熱槽７２によって加熱される熱媒体が流れる回路とは、独立している。このため、例えば、第２蓄熱槽７２によって加熱された熱媒体は、受熱部４０に流入しない。即ち、受熱部４０に流入する熱媒体は、低温である。したがって、蓄熱給湯装置１は、受熱部４０における熱交換量を確保し、エネルギー効率を高めることができる。

本実施の形態１によれば、制御部４は、蓄熱給湯同時運転を行っている際に、第２温度検知部８４が第２閾値よりも低い温度を検知した場合、第１制御弁４７に第１バイパス配管４９を閉止させる。また、制御部４は、第２制御弁４８よりも受熱部４０側に延びる第２配管４４を閉止させる。このため、制御部４は、蓄熱給湯同時運転によって、第１蓄熱槽７１に蓄えられた熱を利用して給湯運転を行う。したがって、蓄熱給湯装置１は、湯切れが更に生じ難い。

実施の形態２．
図４は、実施の形態２に係る蓄熱給湯装置２０１を示す回路図である。本実施の形態２は、第１蓄熱槽７１と第２蓄熱槽７２との間に形成された界面部２７３において、熱交換が行われる点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態２では、実施の形態１と同一の部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

（蓄熱槽２４２）
蓄熱槽２４２は、第１蓄熱槽７１と第２蓄熱槽７２との間に界面部２７３を有している。界面部２７３は、第１蓄熱材８２と第２蓄熱材８５との間で熱交換を行う。図４に示すように、界面部２７３が熱交換を行う点以外は、実施の形態１の界面部７３と同等の構成である。蓄熱給湯装置２０１が蓄熱給湯同時運転を行っている際に、第２蓄熱材８５は、第２蓄熱材８５に蓄えられた熱が熱媒体に移動し、温度が低下している。この際に、第１蓄熱材８２に蓄えられた熱が第２蓄熱材８５に移動する。なお、界面部２７３の材質又は厚さ等は、第１蓄熱材８２及び第２蓄熱材８５に用いられる物質等を考慮して適宜選択される。

本実施の形態２によれば、第１蓄熱槽７１と第２蓄熱槽７２との間に形成された界面部２７３において、熱交換が行われる。このため、例えば、蓄熱給湯装置２０１が蓄熱給湯同時運転を行っている際に、第１蓄熱材８２に蓄えられた熱が第２蓄熱材８５に移動する。即ち、蓄熱給湯装置２０１が蓄熱及び給湯を同時に行っている際に第２蓄熱槽７２に蓄えられた熱は、第１蓄熱槽７１において熱媒体の加熱に直ちに用いられる。したがって、蓄熱給湯装置２０１は、蓄熱給湯同時運転を長く継続し、湯切れが更に生じ難い。

また、上述のように、蓄熱給湯装置２０１は、蓄熱給湯同時運転を長く継続する。このため、蓄熱給湯装置２０１は、圧縮機１１の起動及び停止を繰り返す回数が減少する。したがって、蓄熱給湯装置２０１は、圧縮機１１の起動に係る消費電力を低減させることができる。また、蓄熱給湯装置２０１は、圧縮機１１の起動及び停止を繰り返すことによって冷媒回路５を構成する各機器が損傷することを抑制し、冷媒回路５を構成する各機器の製品寿命を改善することができる。

１蓄熱給湯装置、２熱源、３利用側回路、４制御部、５冷媒回路、６副回路、７利用側配管、１１圧縮機、１２熱源側熱交換器、１３膨張弁、１４蒸発器、１５冷媒配管、２１冷媒回路管、２２第１副回路管、３１副配管、３２副ポンプ、４０受熱部、４１利用側ポンプ、４２蓄熱槽、４３第１配管、４４第２配管、４５流入配管、４６流出配管、４７第１制御弁、４８第２制御弁、４９第１バイパス配管、５０第２バイパス配管、６１利用側回路管、６２第２副回路管、７１第１蓄熱槽、７２第２蓄熱槽、７３界面部、８１第１温度検知部、８２第１蓄熱材、８３第１熱交換器、８４第２温度検知部、８５第２蓄熱材、８６第２熱交換器、８７閉鎖弁、９１第１温度検知手段、９２第２温度検知手段、９３制御手段、９４第１入口部、９５第１出口部、９６第２入口部、９７第２出口部、２０１蓄熱給湯装置、２４２蓄熱槽、２７３界面部。

Claims

熱媒体を加熱する熱源と、
前記熱源によって加熱された前記熱媒体が循環する利用側回路と、を備え、
前記利用側回路は、
前記熱源と内部を流れる前記熱媒体との間で熱交換を行う受熱部と、
内部を流れる前記熱媒体と周囲に充填された第１蓄熱材との間で熱交換を行う第１熱交換器が内部に設けられた第１蓄熱槽と、内部を流れる前記熱媒体と周囲に充填された第２蓄熱材との間で熱交換を行う第２熱交換器が内部に設けられた第２蓄熱槽と、を有する蓄熱槽と、
前記受熱部と前記蓄熱槽とを接続する利用側配管と、を有し、
前記第１熱交換器は、
前記熱媒体が流入する第１入口部と、前記熱媒体が流出する第１出口部と、を有し、
前記第２熱交換器は、
前記第１出口部と接続し、前記熱媒体が流入する第２入口部と、前記熱媒体が流出する第２出口部と、を有し、
前記利用側配管は、
前記受熱部と、前記第１入口部とを接続する第１配管と、
前記第２出口部と、前記受熱部とを接続する第２配管と、
前記第１配管に接続され、前記第１配管に前記熱媒体を流入させる流入配管と、
前記第２配管に接続され、前記第２配管から前記熱媒体を流出させる流出配管と、
前記流入配管に設けられ、前記熱媒体の流れを制御する第１制御弁と、
前記第２配管において前記流出配管が接続される箇所よりも前記受熱部側に設けられ、前記熱媒体の流れを制御する第２制御弁と、
前記第１制御弁を介して前記流入配管に接続されると共に、前記第２入口部に接続される第１バイパス配管と、
前記第１出口部に接続されると共に、前記第２制御弁を介して前記第２配管に接続される第２バイパス配管と、を有する
蓄熱給湯装置。
前記利用側回路の有する機器を制御する制御部と、
前記第１蓄熱槽の内部の温度を検知する第１温度検知部と、
前記第２蓄熱槽の内部の温度を検知する第２温度検知部と、を更に備え、
前記制御部は、
前記第１温度検知部が予め定められた第１閾値よりも低い温度を検知した場合、前記第１制御弁に前記第１制御弁よりも前記蓄熱槽側に延びる前記流入配管を閉止させると共に、前記第２制御弁に前記第２制御弁よりも前記蓄熱槽側に延びる前記第２配管を閉止させる
請求項１に記載の蓄熱給湯装置。
前記制御部は、
前記第２温度検知部が予め定められた第２閾値よりも低い温度を検知した場合、前記第１制御弁に前記第１バイパス配管を閉止させると共に、前記第２制御弁よりも前記受熱部側に延びる前記第２配管を閉止させる
請求項２に記載の蓄熱給湯装置。
前記蓄熱槽は、
前記第１蓄熱槽と前記第２蓄熱槽との間に、前記第１蓄熱材と前記第２蓄熱材との間で熱交換を行う界面部を有する
請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の蓄熱給湯装置。