JP7243525B2 - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、貯湯式給湯装置に関する。

複数のタンクが直列に接続された貯湯槽を有する貯湯式給湯装置が知られている。下記特許文献１には、蓄熱運転中に給湯が検知された場合に、水ポンプのフィードバック制御を停止し、水ポンプの駆動速度を一定速度に固定することで、給湯温度変動の抑制を図る技術が開示されている。

特開２０１４－１８８０号公報

特許文献１の貯湯式給湯装置では、水ポンプの駆動速度を固定しても、ヒートポンプを通過する水の流量の変動を完全に抑えることは困難であるので、給湯温度の変動を十分に抑制できない場合がある。

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、複数のタンクが直列に接続された貯湯槽を有する貯湯式給湯装置において、加熱手段により加熱された湯を貯湯槽に流入させることなく給湯先へ直接供給する運転を可能にすることと、給湯温度の変動を確実に抑制することとを両立する上で有利になる貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。

本発明に係る貯湯式給湯装置は、水を加熱する加熱手段と、第一タンクと、第二タンクと、第一タンクの下部を第二タンクの上部に連結するタンク連結管とを有し、加熱手段により加熱された湯を貯留する貯湯槽と、第一タンクの上部の第一上部口に接続された一端を有するタンク上部管と、タンク上部管の他端にある合流部に連通する端部を有し、給湯先へ供給される湯が通る給湯管と、加熱手段から流出した湯の流路を切り替える流路切替手段と、流路切替手段に接続された一端と、合流部に連通する他端とを有する直接出湯管と、流路切替手段に接続された一端と、第一タンクの上部の第二上部口に接続された他端とを有する貯湯管と、流路切替手段の動作を制御する制御手段と、を備え、加熱手段から流出した湯が直接出湯管へ流れる直接出湯状態と、加熱手段から流出した湯が貯湯管へ流れる貯湯状態とを含む少なくとも二つの状態を流路切替手段により切り替え可能であり、直接出湯状態において給湯管に湯が流れているときには、直接出湯管の湯が合流部から給湯管へ流入し、直接出湯状態において給湯管に湯が流れていないときには、直接出湯管の湯が合流部及びタンク上部管を通って第一上部口から第一タンクに流入するものである。

本発明によれば、複数のタンクが直列に接続された貯湯槽を有する貯湯式給湯装置において、加熱手段により加熱された湯を貯湯槽に流入させることなく給湯先へ直接供給する運転を可能にすることと、給湯温度の変動を確実に抑制することとを両立する上で有利になる貯湯式給湯装置を提供することが可能となる。

実施の形態１による貯湯式給湯装置を示す図である。 ヒートポンプユニットから流出した湯が貯湯管へ流れる貯湯状態のときの湯水の流れを示す図である。 直接追焚状態のときの湯水の流れを示す図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、共通する説明を簡略化または省略する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による貯湯式給湯装置１を示す図である。図１に示すように、実施の形態１の貯湯式給湯装置１は、貯湯ユニット２０と、ヒートポンプユニット６０と、制御装置７０と、リモコン８０とを備える。貯湯ユニット２０とヒートポンプユニット６０との間は、往き流路４１、戻り流路４２、及び電気配線（図示省略）を介して接続されている。

貯湯ユニット２０及びヒートポンプユニット６０が備える各種のセンサ及びアクチュエータ等の電気機器は、制御装置７０に対して電気的に接続されている。制御装置７０は、貯湯式給湯装置１の動作を制御する制御手段に相当する。制御装置７０は、例えば、少なくとも一つのメモリと少なくとも一つのプロセッサとを有していてもよい。図示の例では、貯湯ユニット２０に制御装置７０が内蔵されている。図示の例に限らず、複数の制御装置が連携して貯湯式給湯装置１の動作を制御するように構成してもよい。

制御装置７０と、リモコン８０との間は、有線通信または無線通信により、双方向に通信可能である。制御装置７０と、リモコン８０とが、ネットワークを介して通信可能でもよい。リモコン８０は、ユーザーインターフェースの例である。リモコン８０は、人が操作する操作部と、情報を表示する表示部とを有する。使用者等の人は、リモコン８０を操作することで、貯湯式給湯装置１を遠隔操作し、各種の設定などを行うことが可能である。リモコン８０の表示部は、使用者等の人に情報を報知する報知手段としての機能を有する。リモコン８０は、例えば音声案内装置のような他の報知手段を備えてもよい。リモコン８０は、例えば台所、リビング、浴室などの壁に設置されていてもよい。複数のリモコン８０が制御装置７０に対して通信可能でもよい。リモコン８０に代えて、またはリモコン８０に加えて、例えばスマートフォンのような携帯端末がユーザーインターフェースとして使用可能であってもよい。

ヒートポンプユニット６０は、水を加熱する加熱手段の例である。加熱手段は、ヒートポンプユニット６０に限定されない。加熱手段は、燃料の燃焼熱で加熱する燃焼式加熱装置でもよい。加熱手段は、太陽熱によって水を加熱する装置でもよい。加熱手段は、複数種類の加熱装置を組み合わせたものでもよい。

ヒートポンプユニット６０は、圧縮機６１、水－冷媒熱交換器６２、膨張弁６３、及び空気熱交換器６４を冷媒循環配管６５にて環状に接続した冷媒回路を備える。ヒートポンプユニット６０は、この冷媒回路の冷媒を循環させることで、冷凍サイクルすなわちヒートポンプサイクルの運転を行う。水－冷媒熱交換器６２では、圧縮機６１で圧縮された高温高圧の冷媒と、水との間で熱を交換することで、水が加熱される。

戻り流路４２に設置された出口温度センサ６６は、水－冷媒熱交換器６２から流出する湯の温度を検出する。以下の説明では、水－冷媒熱交換器６２から流出する湯の温度を「ヒートポンプ出口温度」と称する。出口温度センサ６６は、ヒートポンプ出口温度を検出する出湯温度検出手段に相当する。制御装置７０は、ヒートポンプ出口温度が目標値に等しくなるように、循環ポンプ２１の回転速度と、圧縮機６１の動作速度と、膨張弁６３の開度とのうちの少なくとも一つを制御することができる。

貯湯ユニット２０内には、ヒートポンプユニット６０により加熱された湯を貯留する貯湯槽２が設けられている。貯湯槽２は、第一タンク３と、第二タンク４と、タンク連結管５とを有している。タンク連結管５は、第一タンク３の下部を第二タンク４の上部に連結する。第一タンク３及び第二タンク４の内部では、温度による水の密度の差によって、上側が高温で下側が低温になる温度成層を形成することができる。貯湯槽２は、図示しない断熱材によって覆われている。

第一タンク３には、複数の貯湯温度センサ１１，１２，１３が取り付けられている。貯湯温度センサ１１は、第一タンク３の上部に配置されている。貯湯温度センサ１２は、第一タンク３の下部に配置されている。貯湯温度センサ１３は、第一タンク３の高さ方向の中間部に配置されている。第一タンク３内の湯水の鉛直方向の温度分布を貯湯温度センサ１１，１２，１３により検出することで、第一タンク３内の貯湯量及び蓄熱量を計算できる。図示を省略するが、第二タンク４にも貯湯温度センサが設けられている。

第二タンク４の下部には、水道等の水源から低温水を供給する給水管１４が接続されている。給水管１４から低温水が第二タンク４に流入することにより、貯湯槽２内は満水状態に維持される。

第一タンク３の上部には、第一上部口３ａと、第二上部口３ｂと、第三上部口３ｃとが設けられている。第一上部口３ａには、タンク上部管６の一端が接続されている。タンク上部管６の他端には、合流部７が形成されている。合流部７には、給湯先へ供給される湯が通る給湯管８の上流端が連通している。

貯湯ユニット２０内には、循環ポンプ２１と、追焚熱交換器２２と、三方弁３１と、流路切替弁３２とが備えられている。貯湯ユニット２０は、浴水循環回路５１を介して、浴室の浴槽５０と接続されている。以下の説明では、浴槽５０に溜められた湯水を「浴水」と称する。追焚熱交換器２２は、浴槽５０から流出した浴水と、熱媒体との間で熱を交換する。追焚熱交換器２２は、熱媒体が通る一次流路２２ａと、浴水が通る二次流路２２ｂとを有する。二次流路２２ｂは、浴水循環回路５１の一部を構成している。貯湯ユニット２０内にある部分の浴水循環回路５１を構成する配管には、浴水を循環させるための浴水ポンプ５２と、浴槽５０から出た浴水の温度を検出するための浴水温度センサ５３とが設置されている。

三方弁３１は、第一入口３１ａ、第二入口３１ｂ、及び出口３１ｃを有する。三方弁３１は、第一入口３１ａを出口３１ｃに連通させて第二入口３１ｂを閉鎖する第一流路形態と、第二入口３１ｂを出口３１ｃに連通させて第一入口３１ａを閉鎖する第二流路形態とを切り替え可能な流路切替手段に相当する。

流路切替弁３２は、入口３２ａ、第一出口３２ｂ、第二出口３２ｃ、及び第三出口３２ｄを有する。入口３２ａは、戻り流路４２の下流端に接続されている。流路切替弁３２は、入口３２ａを第一出口３２ｂに連通させて第二出口３２ｃ及び第三出口３２ｄを閉鎖する第一流路形態と、入口３２ａを第二出口３２ｃに連通させて第一出口３２ｂ及び第三出口３２ｄを閉鎖する第二流路形態と、入口３２ａを第三出口３２ｄに連通させて第一出口３２ｂ及び第二出口３２ｃを閉鎖する第三流路形態とを切り替え可能になっている。流路切替弁３２は、ヒートポンプユニット６０から流出した湯の流路を切り替える流路切替手段に相当する。

第一出口３２ｂは、直接出湯管９の一端に接続されている。直接出湯管９の他端は、合流部７に連通している。第二出口３２ｃは、貯湯管１０の一端に接続されている。貯湯管１０の他端は、第二上部口３ｂに接続されている。

下部流路４０は、第二タンク４の下部と、第一入口３１ａとの間をつなぐ。往き流路４１は、出口３１ｃと、水－冷媒熱交換器６２の水入口との間をつなぐ。往き流路４１の途中に循環ポンプ２１が接続されている。戻り流路４２の上流端は、水－冷媒熱交換器６２の水出口に接続され、戻り流路４２の下流端は、流路切替弁３２の入口３２ａに接続されている。

一次入口流路４５は、第三上部口３ｃと一次流路２２ａの入口との間をつなぐ。一次入口流路４５の途中の位置に第一逆止弁８１が配置されている。第一逆止弁８１は、一次入口流路４５の水が、追焚熱交換器２２から第三上部口３ｃへ向かって流れることを防止する。

一次出口流路４６は、一次流路２２ａの出口と、第二入口３１ｂとの間をつなぐ。一次出口流路４６の途中の位置に分岐部４６ａが形成されている。第一タンク３の高さ方向の中間部に中間口３ｄが形成されている。回収流路４７は、分岐部４６ａと、中間口３ｄとの間をつなぐ。回収流路４７の途中の位置に第二逆止弁８２が配置されている。第二逆止弁８２は、回収流路４７の水が中間口３ｄから分岐部４６ａへ向かって流れることを防止する。

一次入口流路４５において第一逆止弁８１と一次流路２２ａとの間の位置に分岐部４５ａが形成されている。直接追焚通路４８は、第三出口３２ｄと、分岐部４５ａとの間をつなぐ。

三方弁３１が第一流路形態になると、第二タンク４の下部と水－冷媒熱交換器６２とが下部流路４０及び往き流路４１を介して連通する。三方弁３１が第二流路形態になると、一次出口流路４６が往き流路４１に連通する。

流路切替弁３２が第一流路形態になると、水－冷媒熱交換器６２と合流部７とが戻り流路４２及び直接出湯管９を介して連通する。流路切替弁３２が第二流路形態になると、戻り流路４２が貯湯管１０に連通する。流路切替弁３２が第三流路形態になると、戻り流路４２が直接追焚通路４８に連通する。

本実施の形態の貯湯式給湯装置は、一般給湯混合弁３３及び浴槽給湯混合弁３４を備えている。浴槽給湯混合弁３４は、浴槽５０へ供給される湯の温度を調整する。浴槽５０以外の給湯先を以下「一般給湯先」と称する。一般給湯先は、例えば蛇口、シャワーなどである。一般給湯混合弁３３は、一般給湯先へ給湯へ供給される湯の温度を調整する。

給湯管８の下流側は、二つに分岐して一般給湯混合弁３３及び浴槽給湯混合弁３４のそれぞれに接続されている。給水管１４の途中から給水管１５が分岐している。給水管１５の下流側は、二つに分岐して一般給湯混合弁３３及び浴槽給湯混合弁３４のそれぞれに接続されている。一般給湯混合弁３３は、給湯管８から供給される湯と、給水管１５から供給される水とを混合する。その混合された湯は、一般給湯管３５を通って一般給湯先へ送られる。図示を省略するが、浴槽給湯混合弁３４の出口に一端が接続された浴槽給湯管３６の他端は、浴水循環回路５１に接続されている。浴槽給湯管３６の途中には、風呂電磁弁（図示省略）が配置されている。制御装置７０が風呂電磁弁を開くと、浴槽給湯混合弁３４は、給湯管８から供給される湯と、給水管１５から供給される水とを混合する。その混合された湯は、浴槽給湯管３６及び浴水循環回路５１を通って浴槽５０に供給される。

以下の説明では、ヒートポンプユニット６０から流出した湯が直接出湯管９へ流れる状態を「直接出湯状態」と称し、ヒートポンプユニット６０から流出した湯が貯湯管１０へ流れる状態を「貯湯状態」と称する。制御装置７０は、流路切替弁３２により直接出湯状態と貯湯状態とを切り替え可能である。

図１は、直接出湯状態のときの湯水の流れを示している。直接出湯状態のときには、以下のようになる。循環ポンプ２１及びヒートポンプユニット６０が運転される。第二タンク４の下部から流出した低温水が下部流路４０、三方弁３１、及び往き流路４１を通ってヒートポンプユニット６０に流入する。ヒートポンプユニット６０により加熱された湯は、戻り流路４２及び流路切替弁３２を通って直接出湯管９に流入する。この直接出湯状態において給湯管８に湯が流れているときには、直接出湯管９の湯が合流部７から給湯管８へ流入する。このように、ヒートポンプユニット６０により加熱された湯が貯湯槽２に流入することなく給湯管８へ直接流入する動作を以下「直接給湯動作」と称する。

直接給湯動作のときには、第一タンク３の上部に貯留された湯が、第一上部口３ａ、タンク上部管６、及び合流部７を通って給湯管８へ流入してもよい。すなわち、直接給湯動作のときには、第一タンク３の上部から供給される湯と、直接出湯管９からの湯とが合流部７にて合流した湯が給湯管８を流れてもよい。

一方、直接出湯状態において給湯管８に湯が流れていないときには、直接出湯管９の湯が合流部７及びタンク上部管６を通って第一上部口３ａから第一タンク３に流入する。この際、直接出湯管９の湯は、弁を通過しないので、円滑に第一タンク３の上部に流入できる。このようにして直接出湯管９から湯を第一タンク３へ流入させる運転を以下「第一蓄熱運転」と称する。第一蓄熱運転のときには、第一タンク３の下部から第二タンク４の上部へ向かってタンク連結管５を水が流れる。このため、タンク連結管５の配管抵抗による圧力損失が発生する。

ヒートポンプユニット６０から流出する湯の流量を以下「ヒートポンプ流量」と称する。第一蓄熱運転の実行中に給湯管８による給湯が発生すると、直接給湯動作の状態となる。そのようにして第一蓄熱運転から直接給湯動作へ移行すると、タンク連結管５の圧力損失が低下する。その結果、ヒートポンプ流量が増加する。例えば、ヒートポンプ流量が毎分１Ｌから毎分２Ｌへ増加する。ヒートポンプ流量が増加すると、ヒートポンプ出口温度が低下する。

一方、直接給湯動作の実行中に給湯管８による給湯が停止すると、第一蓄熱運転の状態となる。そのようにして直接給湯動作から第一蓄熱運転へ移行すると、タンク連結管５の圧力損失が増加する。その結果、ヒートポンプ流量が低下する。ヒートポンプ流量が低下すると、ヒートポンプ出口温度が上昇する。

ヒートポンプユニット６０により加熱された湯を貯湯槽２に貯留すると、貯湯槽２から熱が散逸することによる損失が発生する。これに対し、直接給湯動作では、ヒートポンプユニット６０により加熱された湯を給湯先へ直接供給するので、貯湯槽２からの熱損失を抑制でき、効率が向上するという利点がある。ただし、直接給湯動作では、ヒートポンプ出口温度が上記のようにして変動することで、給湯管８を通る湯の温度が変動する可能性がある。その結果、使用者の快適性が低下する可能性がある。

図２は、ヒートポンプユニット６０から流出した湯が貯湯管１０へ流れる貯湯状態のときの湯水の流れを示す図である。貯湯状態のときには、以下のようになる。循環ポンプ２１及びヒートポンプユニット６０が運転される。第二タンク４の下部から流出した低温水が下部流路４０、三方弁３１、及び往き流路４１を通ってヒートポンプユニット６０に流入する。ヒートポンプユニット６０により加熱された湯は、戻り流路４２、流路切替弁３２、及び貯湯管１０を通って第二上部口３ｂから第一タンク３に流入する。このようにして貯湯管１０から湯を第一タンク３へ流入させる運転を以下「第二蓄熱運転」と称する。

第二蓄熱運転の実行中に給湯管８による給湯が発生すると、第一タンク３の上部に貯留された湯が、第一上部口３ａ、タンク上部管６、及び合流部７を通って給湯管８へ流入する。この場合には、ヒートポンプユニット６０から流出した湯がそのまま給湯管８へ流入することはないので、ヒートポンプ出口温度が変動したとしても、給湯管８を通る湯の温度は変動しにくい。

本実施の形態であれば、制御装置７０が流路切替弁３２により直接出湯状態と貯湯状態とを切り替え可能であることで、以下の効果が得られる。直接出湯状態にした場合には、効率の良い直接給湯動作を行うことが可能となる。直接給湯動作の実行中に給湯管８による給湯が停止した場合には、迅速かつ自動的に第一蓄熱運転に変化するので、ヒートポンプユニット６０により加熱された湯の熱を第一タンク３に有効に蓄えることができる。一方、貯湯状態として第二蓄熱運転を実行しているときには、給湯管８による給湯が発生しても、給湯管８を通る湯の温度が変動することを確実に防止できる。このため、使用者の快適性が低下することを確実に予防できる。

以下、制御装置７０が直接出湯状態と貯湯状態とを切り替える条件に関して、複数種類の条件を説明するが、制御装置７０は、例えば使用者がリモコン８０にて選択した制御モードなどに応じて、複数種類の条件のうちの異なる条件に基づいて直接出湯状態と貯湯状態とを切り替えてもよい。

給湯管８を流れる湯を浴槽給湯混合弁３４から浴槽５０へ供給することによって浴槽５０に湯を溜める動作を以下「湯張り動作」と称する。また、直接出湯状態とした湯張り動作を「直接湯張り動作」と称する。直接湯張り動作によれば、第一タンク３から供給される湯だけを使用する湯張り動作に比べて、より高い効率で浴槽５０に湯を供給することができる。また、直接湯張り動作のときには、浴槽５０に流入する湯の温度が一時的に変動しても、使用者の快適性が低下することはないので、問題はない。

給湯管８を流れる湯を一般給湯混合弁３３から一般給湯先へ供給する動作を以下「一般給湯動作」と称する。また、給湯管８を流れる湯の温度が変動することを「給湯温度変動」と称する。貯湯式給湯装置１は、一般給湯管３５を流れる湯の流量を検出する流量センサ３７を備えている。制御装置７０は、流量センサ３７により、一般給湯動作の開始及び停止を検出することができる。制御装置７０は、一般給湯動作のときには貯湯状態になるように流路切替弁３２を制御してもよい。例えば、制御装置７０は、直接出湯状態のときに一般給湯動作が開始した場合には、貯湯状態になるように流路切替弁３２を切り替えてもよい。一般給湯動作のときには、蛇口あるいはシャワーなどへ供給された湯が人体に触れている可能性があるので、給湯温度変動を確実に防止することが望ましい。そこで、一般給湯動作のときには貯湯状態にすることで、給湯温度変動を確実に防止でき、使用者の快適性の低下を確実に防止できる。

制御装置７０は、出口温度センサ６６により検出されるヒートポンプ出口温度が第一基準に比べて低いときには貯湯状態になり、ヒートポンプ出口温度が第一基準以上のときには直接出湯状態になるように、流路切替弁３２を制御してもよい。第一基準は、第一タンク３の上部に貯留されている湯の温度の下限に近い値となるように予め決められている。第一基準の値は、例えば６５℃でもよい。直接給湯動作のときには、ヒートポンプユニット６０から直接出湯管９を通って供給される湯と、第一タンク３の上部からタンク上部管６を通って供給される湯とが混合して給湯管８に流入する。ヒートポンプ出口温度が第一基準に比べて低い場合には、第一タンク３の上部からの湯とヒートポンプユニット６０からの湯との温度差が大きいので、直接給湯動作を行うと、両者の混合割合の変化に伴い、給湯温度変動が発生しやすい。そこで、この場合には貯湯状態とし、直接給湯動作を行わないことで、給湯温度変動を確実に防止できる。これに対し、ヒートポンプ出口温度が第一基準以上の場合には、上記温度差が比較的小さいので、直接給湯動作のときにも給湯温度変動が発生しにくい。そこで、この場合には直接出湯状態にすることで、効率の良い直接給湯動作を行う機会を増やすことができる。

制御装置７０は、ヒートポンプ出口温度が、上記第一基準よりも高い第二基準に比べて高いときには貯湯状態になるように流路切替弁３２を制御してもよい。第二基準は、第一タンク３の上部に貯留されている湯の温度の上限に近い値となるように予め決められている。第二基準の値は、例えば８０℃でもよい。ヒートポンプ出口温度が第二基準に比べて高い場合には、第一タンク３の上部からの湯とヒートポンプユニット６０からの湯との温度差が大きいので、直接給湯動作を行うと、両者の混合割合の変化に伴い、給湯温度変動が発生しやすい。そこで、この場合には貯湯状態とし、直接給湯動作を行わないことで、給湯温度変動を確実に防止できる。これに対し、ヒートポンプ出口温度が第二基準に比べて低い場合には、上記温度差が比較的小さいので、直接給湯動作のときにも給湯温度変動が発生しにくい。そこで、この場合には直接出湯状態にすることで、効率の良い直接給湯動作を行う機会を増やすことができる。

第一タンク３の上部に貯留された湯の温度を以下「タンク上部温度」と称する。貯湯温度センサ１１は、タンク上部温度を検出するタンク上部温度検出手段に相当する。制御装置７０は、出口温度センサ６６により検出されるヒートポンプ出口温度と、貯湯温度センサ１１により検出されるタンク上部温度との温度差が基準に比べて大きいときには貯湯状態になり、当該温度差が当該基準以下のときには直接出湯状態になるように、流路切替弁３２を制御してもよい。前述したように、上記温度差が大きい場合には、直接給湯動作で給湯温度変動が発生しやすいので、貯湯状態として給湯温度変動を確実に防止する。これに対し、上記温度差が小さい場合には、直接給湯動作でも給湯温度変動が発生しにくいので、直接出湯状態とする。これにより、直接給湯動作を行う機会を増やすことができる。

一般給湯先へ供給される湯の流量を以下「給湯流量」と称する。本実施の形態において、一般給湯管３５に設けられた流量センサ３７は、給湯流量を検出する給湯流量検出手段に相当する。給湯流量が高いと、直接給湯動作のときにヒートポンプ流量が大幅に変動しやすいので、ヒートポンプ出口温度が大幅に変動しやすい。その結果、給湯温度変動が発生しやすい。そこで、制御装置７０は、給湯流量が高位基準に比べて高い高流量のときには貯湯状態になるように流路切替弁３２を制御してもよい。高位基準の値は、例えば毎分１１Ｌでもよい。給湯流量が高流量のときには貯湯状態とし、直接給湯動作を行わないことで、給湯温度変動を確実に防止できる。

給湯流量が低いときにも、直接給湯動作において給湯温度変動が発生しやすい。直接給湯動作において給湯流量が低いと、給湯管８を流れる湯のうち、ヒートポンプユニット６０からの湯の混合割合が高くなるので、ヒートポンプ出口温度の変動の影響を受けやすくなるためである。そこで、制御装置７０は、給湯流量が低位基準に比べて低い低流量のときには貯湯状態になるように流路切替弁３２を制御してもよい。低位基準は、高位基準よりも低い値である。低位基準の値は、例えば毎分４Ｌでもよい。給湯流量が低流量のときには貯湯状態とし、直接給湯動作を行わないことで、給湯温度変動を確実に防止できる。

制御装置７０は、給湯流量が上記高位基準と上記低位基準との間の中流量のときには直接出湯状態になるように流路切替弁３２を制御してもよい。給湯流量が中流量のときには直接給湯動作のときにも給湯温度変動が発生しにくい。そこで、この場合には直接出湯状態にすることで、直接給湯動作を行う機会を増やすことができる。なお、一般給湯管３５の流量に代えて、給湯管８の流量を上記の給湯流量として用いて同様の制御を行ってもよい。

制御装置７０は、循環ポンプ２１の回転速度を検出できる。ヒートポンプ流量の値は、循環ポンプ２１の回転速度と相関する。本実施の形態では、循環ポンプ２１の回転速度を、ヒートポンプ流量の指標となる流量指標値として用いることができる。この流量指標値は、循環ポンプ２１の回転速度に限定されない。例えば、ヒートポンプ流量を検出する流量センサを設け、ヒートポンプ流量の値そのものを流量指標値として用いてもよい。

ヒートポンプ流量が低いときに直接給湯動作が発生すると、ヒートポンプ流量が大幅に増加するので、ヒートポンプ出口温度が大幅に変動しやすい。その結果、給湯温度変動が発生しやすい。そこで、制御装置７０は、循環ポンプ２１の回転速度が基準に比べて低いとき、すなわちヒートポンプ流量が低いときには、給湯の有無にかかわらず、貯湯状態になるように流路切替弁３２を制御してもよい。これにより、給湯温度変動を確実に防止できる。

あるいは、制御装置７０は、循環ポンプ２１の回転速度が基準に比べて低く、且つ一般給湯動作が発生していないときには直接出湯状態になり、循環ポンプ２１の回転速度が当該基準に比べて低く、且つ一般給湯動作が発生しているときには貯湯状態になるように、流路切替弁３２を制御してもよい。循環ポンプ２１の回転速度が基準に比べて低いとき、すなわちヒートポンプ流量が低いときでも、一般給湯動作が発生していないときには直接出湯状態にしておくことで、直接湯張り動作の実行が可能になるという利点がある。また、流量センサ３７によって一般給湯動作の発生が検出された場合には、貯湯状態に切り替えることで、給湯温度変動を確実に防止できる。

本実施の形態の貯湯式給湯装置１は、ヒートポンプユニット６０から流出した湯を熱媒体として直接追焚通路４８により追焚熱交換器２２へ供給可能である。前述したように、流路切替弁３２が第三流路形態になると、戻り流路４２が直接追焚通路４８に連通する。このように、本実施の形態の流路切替弁３２は、ヒートポンプユニット６０から流出した湯が直接追焚通路４８へ流れる直接追焚状態にさらに切り替え可能である

図３は、直接追焚状態のときの湯水の流れを示す図である。直接追焚状態のときには以下のようになる。循環ポンプ２１、浴水ポンプ５２及びヒートポンプユニット６０が運転される。ヒートポンプユニット６０により加熱された湯は、熱媒体として、戻り流路４２、流路切替弁３２、直接追焚通路４８、分岐部４５ａ、及び一次入口流路４５を通って一次流路２２ａに流入する。一次流路２２ａを通過した熱媒体は、一次出口流路４６、三方弁３１、循環ポンプ２１、及び往き流路４１を通って、再びヒートポンプユニット６０に流入する。二次流路２２ｂを通る浴水は、一次流路２２ａを通る熱媒体により加熱された後、浴水循環回路５１を通って浴槽５０に戻る。このようにして、本実施の形態であれば、ヒートポンプユニット６０から流出した湯を直接追焚熱交換器２２へ供給することが可能であるので、より効率の良い追焚運転を実行できる。制御装置７０は、図３に示す追焚運転が終了した後は、貯湯状態になるように流路切替弁３２を切り替えてもよい。

なお、本開示における貯湯式給湯装置は、直接追焚状態に切り替えできないものでもよい。本開示における貯湯式給湯装置は、直接出湯状態と貯湯状態との少なくとも二つの状態に切り替え可能であればよい。

貯湯式給湯装置１が長年使用されると、水－冷媒熱交換器６２の水流路内にスケールが付着する可能性がある。そのような場合に、直接給湯動作を行うと、剥離したスケールが湯に混じって流出する可能性がある。そのような場合には、直接給湯動作を行わないようにすることが望ましい。そこで、貯湯式給湯装置１は、直接出湯状態になることを強制的に禁止可能な禁止手段を備えてもよい。例えば、リモコン８０を禁止手段とし、リモコン８０を操作することで、直接出湯状態になることを強制的に禁止できるように構成してもよい。これにより、直接給湯動作のときにスケールが湯に混じって流出する可能性がある場合には、直接出湯状態になることを強制的に禁止し、直接給湯動作を行わないようにすることができる。また、制御装置７０は、直接給湯動作のときにスケールが湯に混じって流出する可能性があるかどうかを判定し、その可能性がある場合には、直接出湯状態になることを自動で禁止してもよい。例えば、制御装置７０は、運転開始から所定期間（例えば１０年）が経過したときに上記可能性があると判定してもよい。また、スケールが付着すると、流路が狭くなって流路抵抗が増加する。このため、同じ水流量を確保するために必要な循環ポンプ２１の回転速度が高くなる。そこで、制御装置７０は、例えば蓄熱運転のときの循環ポンプ２１の回転速度が閾値に比べて高くなった場合には、上記可能性があると判定してもよい。

１ 貯湯式給湯装置、 ２ 貯湯槽、 ３ 第一タンク、 ３ａ 第一上部口、 ３ｂ 第二上部口、 ３ｃ 第三上部口、 ３ｄ 中間口、 ４ 第二タンク、 ５ タンク連結管、 ６ タンク上部管、 ７ 合流部、 ８ 給湯管、 ９ 直接出湯管、 １０ 貯湯管、 １１，１２，１３ 貯湯温度センサ、 １４ 給水管、 １５ 給水管、 ２０ 貯湯ユニット、 ２１ 循環ポンプ、 ２２ 追焚熱交換器、 ２２ａ 一次流路、 ２２ｂ 二次流路、 ３１ 三方弁、 ３１ａ 第一入口、 ３１ｂ 第二入口、 ３１ｃ 出口、 ３２ 流路切替弁、 ３２ａ 入口、 ３２ｂ 第一出口、 ３２ｃ 第二出口、 ３２ｄ 第三出口、 ３３ 一般給湯混合弁、 ３４ 浴槽給湯混合弁、 ３５ 一般給湯管、 ３６ 浴槽給湯管、 ３７ 流量センサ、 ４０ 下部流路、 ４１ 往き流路、 ４２ 戻り流路、 ４５ 一次入口流路、 ４５ａ 分岐部、 ４６ 一次出口流路、 ４６ａ 分岐部、 ４７ 回収流路、 ４８ 直接追焚通路、 ５０ 浴槽、 ５１ 浴水循環回路、 ５２ 浴水ポンプ、 ５３ 浴水温度センサ、 ６０ ヒートポンプユニット、 ６１ 圧縮機、 ６２ 水－冷媒熱交換器、 ６３ 膨張弁、 ６４ 空気熱交換器、 ６５ 冷媒循環配管、 ６６ 出口温度センサ、 ７０ 制御装置、 ８０ リモコン、 ８１ 第一逆止弁、 ８２ 第二逆止弁

Claims (11)

1. 水を加熱する加熱手段と、
   第一タンクと、第二タンクと、前記第一タンクの下部を前記第二タンクの上部に連結するタンク連結管とを有し、前記加熱手段により加熱された湯を貯留する貯湯槽と、
   前記第一タンクの上部の第一上部口に接続された一端を有するタンク上部管と、
   前記タンク上部管の他端にある合流部に連通する端部を有し、給湯先へ供給される湯が通る給湯管と、
   前記加熱手段から流出した湯の流路を切り替える流路切替手段と、
   前記流路切替手段に接続された一端と、前記合流部に連通する他端とを有する直接出湯管と、
   前記流路切替手段に接続された一端と、前記第一タンクの上部の第二上部口に接続された他端とを有する貯湯管と、
   前記流路切替手段の動作を制御する制御手段と、
   前記加熱手段から流出する湯の温度である出口温度を検出する出口温度検出手段と、
   を備え、
   前記加熱手段から流出した湯が前記直接出湯管へ流れる直接出湯状態と、前記加熱手段から流出した湯が前記貯湯管へ流れる貯湯状態とを含む少なくとも二つの状態を前記流路切替手段により切り替え可能であり、
   前記直接出湯状態において前記給湯管に湯が流れているときには、前記直接出湯管の湯が前記合流部から前記給湯管へ流入し、
   前記直接出湯状態において前記給湯管に湯が流れていないときには、前記直接出湯管の湯が前記合流部及び前記タンク上部管を通って前記第一上部口から前記第一タンクに流入し、
   前記制御手段は、前記出口温度が第一基準に比べて低いときには前記貯湯状態になり、前記出口温度が前記第一基準以上のときには前記直接出湯状態になるように、前記流路切替手段を制御可能である貯湯式給湯装置。
2. 前記給湯管を流れる湯を浴槽へ供給するときに前記直接出湯状態にする直接湯張り動作を実行可能であり、
   前記制御手段は、前記給湯管を流れる湯を前記浴槽以外の前記給湯先へ供給する一般給湯動作のときには前記貯湯状態になるように前記流路切替手段を制御可能である請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
3. 前記制御手段は、前記出口温度が、前記第一基準よりも高い第二基準に比べて高いときには前記貯湯状態になるように前記流路切替手段を制御可能である請求項１または請求項２に記載の貯湯式給湯装置。
4. 水を加熱する加熱手段と、
   第一タンクと、第二タンクと、前記第一タンクの下部を前記第二タンクの上部に連結するタンク連結管とを有し、前記加熱手段により加熱された湯を貯留する貯湯槽と、
   前記第一タンクの上部の第一上部口に接続された一端を有するタンク上部管と、
   前記タンク上部管の他端にある合流部に連通する端部を有し、給湯先へ供給される湯が通る給湯管と、
   前記加熱手段から流出した湯の流路を切り替える流路切替手段と、
   前記流路切替手段に接続された一端と、前記合流部に連通する他端とを有する直接出湯管と、
   前記流路切替手段に接続された一端と、前記第一タンクの上部の第二上部口に接続された他端とを有する貯湯管と、
   前記流路切替手段の動作を制御する制御手段と、
   前記加熱手段から流出する湯の温度である出口温度を検出する出口温度検出手段と、
   前記第一タンクの上部に貯留された湯の温度であるタンク上部温度を検出するタンク上部温度検出手段と、
   を備え、
   前記加熱手段から流出した湯が前記直接出湯管へ流れる直接出湯状態と、前記加熱手段から流出した湯が前記貯湯管へ流れる貯湯状態とを含む少なくとも二つの状態を前記流路切替手段により切り替え可能であり、
   前記直接出湯状態において前記給湯管に湯が流れているときには、前記直接出湯管の湯が前記合流部から前記給湯管へ流入し、
   前記直接出湯状態において前記給湯管に湯が流れていないときには、前記直接出湯管の湯が前記合流部及び前記タンク上部管を通って前記第一上部口から前記第一タンクに流入し、
   前記制御手段は、前記出口温度と前記タンク上部温度との温度差が基準に比べて大きいときには前記貯湯状態になり、前記温度差が前記基準以下のときには前記直接出湯状態になるように、前記流路切替手段を制御可能である貯湯式給湯装置。
5. 水を加熱する加熱手段と、
   第一タンクと、第二タンクと、前記第一タンクの下部を前記第二タンクの上部に連結するタンク連結管とを有し、前記加熱手段により加熱された湯を貯留する貯湯槽と、
   前記第一タンクの上部の第一上部口に接続された一端を有するタンク上部管と、
   前記タンク上部管の他端にある合流部に連通する端部を有し、給湯先へ供給される湯が通る給湯管と、
   前記加熱手段から流出した湯の流路を切り替える流路切替手段と、
   前記流路切替手段に接続された一端と、前記合流部に連通する他端とを有する直接出湯管と、
   前記流路切替手段に接続された一端と、前記第一タンクの上部の第二上部口に接続された他端とを有する貯湯管と、
   前記流路切替手段の動作を制御する制御手段と、
   浴槽以外の前記給湯先へ供給される湯の流量である給湯流量を検出する給湯流量検出手段と、
   を備え、
   前記加熱手段から流出した湯が前記直接出湯管へ流れる直接出湯状態と、前記加熱手段から流出した湯が前記貯湯管へ流れる貯湯状態とを含む少なくとも二つの状態を前記流路切替手段により切り替え可能であり、
   前記直接出湯状態において前記給湯管に湯が流れているときには、前記直接出湯管の湯が前記合流部から前記給湯管へ流入し、
   前記直接出湯状態において前記給湯管に湯が流れていないときには、前記直接出湯管の湯が前記合流部及び前記タンク上部管を通って前記第一上部口から前記第一タンクに流入し、
   前記制御手段は、前記給湯流量が高位基準に比べて高い高流量のときには前記貯湯状態になるように前記流路切替手段を制御可能である貯湯式給湯装置。
6. 水を加熱する加熱手段と、
   第一タンクと、第二タンクと、前記第一タンクの下部を前記第二タンクの上部に連結するタンク連結管とを有し、前記加熱手段により加熱された湯を貯留する貯湯槽と、
   前記第一タンクの上部の第一上部口に接続された一端を有するタンク上部管と、
   前記タンク上部管の他端にある合流部に連通する端部を有し、給湯先へ供給される湯が通る給湯管と、
   前記加熱手段から流出した湯の流路を切り替える流路切替手段と、
   前記流路切替手段に接続された一端と、前記合流部に連通する他端とを有する直接出湯管と、
   前記流路切替手段に接続された一端と、前記第一タンクの上部の第二上部口に接続された他端とを有する貯湯管と、
   前記流路切替手段の動作を制御する制御手段と、
   浴槽以外の前記給湯先へ供給される湯の流量である給湯流量を検出する給湯流量検出手段と、
   を備え、
   前記加熱手段から流出した湯が前記直接出湯管へ流れる直接出湯状態と、前記加熱手段から流出した湯が前記貯湯管へ流れる貯湯状態とを含む少なくとも二つの状態を前記流路切替手段により切り替え可能であり、
   前記直接出湯状態において前記給湯管に湯が流れているときには、前記直接出湯管の湯が前記合流部から前記給湯管へ流入し、
   前記直接出湯状態において前記給湯管に湯が流れていないときには、前記直接出湯管の湯が前記合流部及び前記タンク上部管を通って前記第一上部口から前記第一タンクに流入し、
   前記制御手段は、前記給湯流量が低位基準に比べて低い低流量のときには前記貯湯状態になるように前記流路切替手段を制御可能である貯湯式給湯装置。
7. 水を加熱する加熱手段と、
   第一タンクと、第二タンクと、前記第一タンクの下部を前記第二タンクの上部に連結するタンク連結管とを有し、前記加熱手段により加熱された湯を貯留する貯湯槽と、
   前記第一タンクの上部の第一上部口に接続された一端を有するタンク上部管と、
   前記タンク上部管の他端にある合流部に連通する端部を有し、給湯先へ供給される湯が通る給湯管と、
   前記加熱手段から流出した湯の流路を切り替える流路切替手段と、
   前記流路切替手段に接続された一端と、前記合流部に連通する他端とを有する直接出湯管と、
   前記流路切替手段に接続された一端と、前記第一タンクの上部の第二上部口に接続された他端とを有する貯湯管と、
   前記流路切替手段の動作を制御する制御手段と、
   浴槽以外の前記給湯先へ供給される湯の流量である給湯流量を検出する給湯流量検出手段と、
   を備え、
   前記加熱手段から流出した湯が前記直接出湯管へ流れる直接出湯状態と、前記加熱手段から流出した湯が前記貯湯管へ流れる貯湯状態とを含む少なくとも二つの状態を前記流路切替手段により切り替え可能であり、
   前記直接出湯状態において前記給湯管に湯が流れているときには、前記直接出湯管の湯が前記合流部から前記給湯管へ流入し、
   前記直接出湯状態において前記給湯管に湯が流れていないときには、前記直接出湯管の湯が前記合流部及び前記タンク上部管を通って前記第一上部口から前記第一タンクに流入し、
   前記制御手段は、前記給湯流量が高位基準に比べて高い高流量のときには前記貯湯状態になり、前記給湯流量が前記高位基準よりも低い低位基準に比べて低い低流量のときには前記貯湯状態になり、前記給湯流量が前記高位基準と前記低位基準との間の中流量のときには前記直接出湯状態になるように前記流路切替手段を制御可能である貯湯式給湯装置。
8. 浴槽から流出した浴水と、熱媒体との間で熱を交換する追焚熱交換器と、
   前記加熱手段から流出した湯を前記熱媒体として前記追焚熱交換器へ供給する直接追焚通路と、
   を備え、
   前記流路切替手段は、前記加熱手段から流出した湯が前記直接追焚通路へ流れる直接追焚状態にさらに切り替え可能である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
9. 水を加熱する加熱手段と、
   第一タンクと、第二タンクと、前記第一タンクの下部を前記第二タンクの上部に連結するタンク連結管とを有し、前記加熱手段により加熱された湯を貯留する貯湯槽と、
   前記第一タンクの上部の第一上部口に接続された一端を有するタンク上部管と、
   前記タンク上部管の他端にある合流部に連通する端部を有し、給湯先へ供給される湯が通る給湯管と、
   前記加熱手段から流出した湯の流路を切り替える流路切替手段と、
   前記流路切替手段に接続された一端と、前記合流部に連通する他端とを有する直接出湯管と、
   前記流路切替手段に接続された一端と、前記第一タンクの上部の第二上部口に接続された他端とを有する貯湯管と、
   前記流路切替手段の動作を制御する制御手段と、
   前記加熱手段から流出する湯の流量の値または当該流量と相関する値を、流量指標値として検出する手段と、
   を備え、
   前記加熱手段から流出した湯が前記直接出湯管へ流れる直接出湯状態と、前記加熱手段から流出した湯が前記貯湯管へ流れる貯湯状態とを含む少なくとも二つの状態を前記流路切替手段により切り替え可能であり、
   前記直接出湯状態において前記給湯管に湯が流れているときには、前記直接出湯管の湯が前記合流部から前記給湯管へ流入し、
   前記直接出湯状態において前記給湯管に湯が流れていないときには、前記直接出湯管の湯が前記合流部及び前記タンク上部管を通って前記第一上部口から前記第一タンクに流入し、
   前記制御手段は、前記流量指標値が基準に比べて低いときには前記貯湯状態になるように前記流路切替手段を制御可能である貯湯式給湯装置。
10. 水を加熱する加熱手段と、
    第一タンクと、第二タンクと、前記第一タンクの下部を前記第二タンクの上部に連結するタンク連結管とを有し、前記加熱手段により加熱された湯を貯留する貯湯槽と、
    前記第一タンクの上部の第一上部口に接続された一端を有するタンク上部管と、
    前記タンク上部管の他端にある合流部に連通する端部を有し、給湯先へ供給される湯が通る給湯管と、
    前記加熱手段から流出した湯の流路を切り替える流路切替手段と、
    前記流路切替手段に接続された一端と、前記合流部に連通する他端とを有する直接出湯管と、
    前記流路切替手段に接続された一端と、前記第一タンクの上部の第二上部口に接続された他端とを有する貯湯管と、
    前記流路切替手段の動作を制御する制御手段と、
    前記加熱手段から流出する湯の流量の値または当該流量と相関する値を、流量指標値として検出する手段と、
    前記給湯管を流れた湯を浴槽以外の前記給湯先へ供給する一般給湯動作の発生を検出する手段と、
    を備え、
    前記加熱手段から流出した湯が前記直接出湯管へ流れる直接出湯状態と、前記加熱手段から流出した湯が前記貯湯管へ流れる貯湯状態とを含む少なくとも二つの状態を前記流路切替手段により切り替え可能であり、
    前記直接出湯状態において前記給湯管に湯が流れているときには、前記直接出湯管の湯が前記合流部から前記給湯管へ流入し、
    前記直接出湯状態において前記給湯管に湯が流れていないときには、前記直接出湯管の湯が前記合流部及び前記タンク上部管を通って前記第一上部口から前記第一タンクに流入し、
    前記制御手段は、前記流量指標値が基準に比べて低く、且つ前記一般給湯動作が発生していないときには前記直接出湯状態になり、前記流量指標値が当該基準に比べて低く、且つ前記一般給湯動作が発生しているときには前記貯湯状態になるように、前記流路切替手段を制御可能である貯湯式給湯装置。
11. 前記直接出湯状態になることを強制的に禁止可能な禁止手段を備える請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。

Images