(57)【要約】  熱源機の内部の熱を効率的に回収することができる貯湯式給湯機を提供する。貯湯式給湯機は、湯水を貯留する貯湯タンクと、水冷媒熱交換器と圧縮機と空気熱交換器と膨張弁とが冷媒回路で接続されたヒートポンプサイクルを備える熱源機と、貯湯タンクの上部および下部と熱源機とをつなぐ水回路と、水回路の途中で分岐して熱源機と貯湯タンクの下部とをつなぐバイパス回路と、水回路の湯水を循環させる循環ポンプと、熱源機で加熱された湯を貯湯タンクに貯める沸き上げ運転が完了し、圧縮機が停止した後に熱源ポンプの駆動を継続させ、熱源機の内部の熱をバイパス回路を通じて貯湯タンクの下部に戻す熱回収運転を実施し、当該熱回収運転が完了した後、予め設定された開始条件が成立した場合に、熱源機の内部の熱をバイパス回路を通じて貯湯タンクの下部に戻す再熱回収運転を実施する制御部と、を備えた。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯留する貯湯タンクと、
水冷媒熱交換器と圧縮機と空気熱交換器と膨張弁とが冷媒回路で接続されたヒートポンプサイクルを備える熱源機と、
前記貯湯タンクの上部および下部と前記熱源機とをつなぐ水回路と、
前記水回路の途中で分岐して前記熱源機と前記貯湯タンクの下部とをつなぐバイパス回路と、
前記水回路の湯水を循環させる循環ポンプと、
前記熱源機で加熱された湯を前記貯湯タンクに貯める沸き上げ運転が完了し、前記圧縮機が停止した後に前記循環ポンプの駆動を継続させ、前記熱源機の内部の熱を前記バイパス回路を通じて前記貯湯タンクの下部に戻す熱回収運転を実施し、当該熱回収運転が完了した後、予め設定された開始条件が成立した場合に、前記熱源機の内部の熱を前記バイパス回路を通じて前記貯湯タンクの下部に戻す再熱回収運転を実施する制御部と、
を備えた貯湯式給湯機。
【請求項２】
前記貯湯タンクの下部に設けられ、前記貯湯タンクの下部の温度を検出する下部温度検出装置と、
前記熱源機に設けられ、前記水冷媒熱交換器の湯水の出側の温度を検出する出湯温度検出装置と、
を備え、
前記制御部は、前記出湯温度検出装置により検出された温度が前記下部温度検出装置により検出された温度に対して予め設定された調整温度を加えた温度となったときを前記開始条件とする請求項１に記載の貯湯式給湯機。
【請求項３】
前記バイパス回路は、前記下部温度検出装置よりも下方において前記貯湯タンクの下部に接続された請求項２に記載の貯湯式給湯機。
【請求項４】
前記貯湯タンクの湯水を外部へ供給する給湯回路と、
前記給湯回路を通過する湯水の流量を検出する流量センサと、
を備え、
前記制御部は、前記沸き上げ運転完了後から前記流量センサにより検出された湯水の流量の積算値が予め設定された値に達したときまたは当該湯水の流量に基づいて算出された熱量の積算値が予め設定された値に達したときを前記開始条件とする請求項１に記載の貯湯式給湯機。
【請求項５】
前記制御部は、前記出湯温度検出装置により検出された温度が予め設定された温度以下のときまたは前記沸き上げ運転完了後から予め設定された時間が経過したときには、前記開始条件となっても再熱回収運転を実施しない請求項２または請求項３に記載の貯湯式給湯機。
【請求項６】
前記制御部は、予め設定された最大回収時間が経過した場合に前記熱回収運転または前記再熱回収運転を停止する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の貯湯式給湯機。
【請求項７】
前記制御部は、前記出湯温度検出装置により検出された温度と前記下部温度検出装置により検出された温度と前記貯湯タンクの下部の熱回収可能湯量とに基づいて熱回収熱量を算出し、当該熱回収熱量を熱回収運転で消費する前記循環ポンプの消費電力量で除した熱回収効率を算出し、当該熱回収効率が予め設定された効率を超えない場合は、前記開始条件となっても、熱回収運転または再熱回収運転を実施しない請求項２または請求項３に記載の貯湯式給湯機。
【請求項８】
前記制御部は、外気温度が予め設定された温度を超えない場合は、前記開始条件となっても、前記熱回収運転または前記再熱回収運転を実施しない請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の貯湯式給湯機。
【請求項９】
前記制御部は、前記熱回収運転時または前記再熱回収運転時の前記循環ポンプの回転数を、前記沸き上げ運転時の回転数よりも低い回転数とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の貯湯式給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、貯湯式給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、貯湯式給湯機を開示する。貯湯式給湯機は、熱源機の内部に残った湯水の温度が貯湯タンクの下部の温度よりも低くなるまで当該湯水を回収する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特開２００８−２４９２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の貯湯式給湯機においては、熱源機の内部に残った湯の回収が完了すると、残熱が回収しきれず大気に放熱される。このため、熱を回収する効率が下がる。【０００５】
この発明は、上述の課題を解決するためになされた。この発明の目的は、熱源機の内部の熱を効率的に回収することができる貯湯式給湯機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る貯湯式給湯機は、湯水を貯留する貯湯タンクと、水冷媒熱交換器と圧縮機と空気熱交換器と膨張弁とが冷媒回路で接続されたヒートポンプサイクルを備える熱源機と、貯湯タンクの上部および下部と熱源機とをつなぐ水回路と、水回路の途中で分岐して熱源機と貯湯タンクの下部とをつなぐバイパス回路と、水回路の湯水を循環させる循環ポンプと、熱源機で加熱された湯を貯湯タンクに貯める沸き上げ運転が完了し、圧縮機が停止した後に熱源ポンプの駆動を継続させ、熱源機の内部の熱をバイパス回路を通じて貯湯タンクの下部に戻す熱回収運転を実施し、当該熱回収運転が完了した後、予め設定された開始条件が成立した場合に、熱源機の内部の熱をバイパス回路を通じて貯湯タンクの下部に戻す再熱回収運転を実施する制御部と、を備えた。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、熱源機の内部の熱を効率的に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１における貯湯式給湯機の構成図である。
【図２】実施の形態１における貯湯式給湯機の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００１０】
実施の形態１．
図１と図２とは実施の形態１における貯湯式給湯機の構成図である。ＨＰユニット１は、熱源機として、ヒートポンプサイクルを利用する。具体的には、ＨＰユニット１において、空気熱交換器２と圧縮機３と水冷媒熱交換器４の１次側と膨張弁５とは、冷媒回路としての冷媒配管６を介して環状に接続される。水冷媒熱交換器４の２次側の入側は、水回路の一部としてのＨＰ往き配管７の出側に接続される。水冷媒熱交換器４の２次側の出側は、水回路の一部としてのＨＰ戻り配管８の入側に接続される。ＨＰユニット１において、出湯温度サーミスタ９は、出湯温度検出装置として、水冷媒熱交換器４の２次側の出側に設けられる。
【００１１】
空気熱交換器２は、冷媒配管６の冷媒と大気中との間で熱交換を行い得るように設けられる。圧縮機３は、冷媒を圧縮することにより冷媒の温度を上げ得るように設けられる。水冷媒熱交換器４は、１次側に流れる冷媒と２次側に流れる低温水との間で熱交換を行い得るように設けられる。水冷媒熱交換器４において、１次側に流れる冷媒と水道等の水源から直接供給される低温水との間で熱交換してもよい。膨張弁５は、冷媒を膨張させることにより冷媒の温度を下げ得るように設けられる。出湯温度サーミスタ９は、熱交換後の湯の温度を検出し得るように設けられる。
【００１２】
タンクユニット１０において、貯湯タンク１１の下部は、低温水が流入され得るように設けられる。貯湯タンク１１の上部は、高温水が流入され得るように設けられる。貯湯タンク１１の上部と下部とは、温度差が生じた湯水を貯留し得るように設けられる。貯湯タンク１１の下部は、ＨＰ往き配管７の入側に接続される。貯湯温度センサ１２と貯湯温度センサ１３とは、貯湯タンク１１の表面に高さを変えて取り付けられる。例えば、貯湯温度センサ１３は、下部温度検出装置として、貯湯タンク１１の最下部からの容積が４０Ｌとなる位置に設けられる。
【００１３】
第１給水配管１４ａの入側は、水道等の水源に接続される。第１給水配管１４ａは、水道等の水源から水の供給を受け得るように設けられる。第２給水配管１４ｂの入側は、第１給水配管１４ａの出側に接続される。第３給水配管１４ｃの入側は、第１給水配管１４ａの出側に接続される。第３給水配管１４ｃの出側は、貯湯タンク１１の下部に接続される。第３給水配管１４ｃは、第１給水配管１４ａから供給された水を貯湯タンク１１の内部に流入させ得るように設けられる。
【００１４】
減圧弁１５は、第１給水配管１４ａの出側に設けられる。減圧弁１５は、第１給水配管１４ａから供給された水の圧力を調整し得るように設けられる。
【００１５】
三方弁１６は、ａポートとｂポートとｃポートとを備える。三方弁１６は、ａポートとｂポートをつなぐ流路とａポートとｃポートをつなぐ流路とを切り替え得るように設けられる。ａポートは、ＨＰ戻り配管８の出側に接続される。ａポートは、湯水がＨＰ戻り配管８から流入し得るように設けられる。ｂポートは、湯水が流出し得るように設けられる。ｃポートは、湯水が流出し得るように設けられる。
【００１６】
第１バイパス配管１７は、水回路の途中で分岐するバイパス回路として設けられる。第１バイパス配管１７の入側は、三方弁１６のｂポートに接続される。第１バイパス配管１７の出側は、貯湯タンク１１の下部に接続される。例えば、第１バイパス配管１７の出側は、貯湯タンク１１の最下部からの容積が２０Ｌの容積となる位置に設けられる。送湯配管１８は、水回路の一部として設けられる。送湯配管１８の入側は、三方弁１６のｃポートに接続される。送湯配管１８の出側は、貯湯タンク１１の上部に接続される。給湯配管１９の入側は、貯湯タンク１１の上部に接続される。給湯配管１９は、貯湯タンク１１の内部に貯留された湯を貯湯式給湯機の外部へ供給し得るように設けられる。
【００１７】
給湯用混合弁２０は、第２給水配管１４ｂの出側に接続される。給湯用混合弁２０は、給湯配管１９の出側に接続される。給湯用混合弁２０は、給湯配管１９から供給される高温湯と第２給水配管１４ｂから供給される低温水との流量比を調整することにより設定された温度の湯を生成し得るように設けられる。
【００１８】
第１給湯配管２１の入側は、給湯用混合弁２０に接続される。第１給湯配管２１は、給湯回路として、給湯用混合弁２０から供給される湯水を図示されないシャワー、カラン等の蛇口に供給し得るように設けられる。給湯用流量センサ２２は、第１給湯配管２１の途中に設けられる。給湯用流量センサ２２は、第１給湯配管２１を通過する湯水の流量を検出し得るように設けられる。
【００１９】
熱源ポンプ２３は、循環ポンプとして、ＨＰ往き配管７の途中に設けられる。熱源ポンプ２３は、タンクユニット１０の各種配管に湯水を循環させ得るように設けられる。
【００２０】
制御部２４は、ＨＰユニット１および、タンクユニット１０の各種機器と電気的に接続される。制御部２４は、これらの機器の動作を制御し得るように設けられる。
【００２１】
例えば、制御部２４は、貯湯温度センサ１２と貯湯温度センサ１３との検出結果に基づいて貯湯タンク１１の内部の湯水の温度分布を検出する。制御部２４は、貯湯タンク１１の内部の湯水の温度分布の検出結果に基づいて貯湯タンク１１の内部の残湯量を把握する。制御部２４は、貯湯タンク１１の内部の残湯量に基づいてＨＰユニット１で加熱された湯を貯湯タンク１１の内部に貯める沸き上げ運転の開始および停止を制御する。
【００２２】
リモコン装置２５は、制御部２４と相互通信し得るように設けられる。リモコン装置２５は、外部からの運転動作指令、例えば、設定温度の変更に対応した操作を受け付け得るように設けられる。
【００２３】
沸き上げ運転が完了すると、制御部２４は、圧縮機３を停止させる。その後、制御部２４は、熱回収運転を実施する。具体的には、制御部２４は、熱源ポンプ２３の駆動を継続させ、第１バイパス配管１７を通じて貯湯タンク１１において貯湯温度センサ１３の位置よりも低い位置に湯を戻す。その結果、圧縮機３、水冷媒熱交換器４等に残った熱が回収される。
【００２４】
この際、図１に示されるように、ＨＰ戻り配管８の内部の湯の温度と貯湯タンク１１の下部の温度とが同じ温度になると、制御部２４は、熱回収運転を一旦停止する。例えば、ＨＰ戻り配管８の内部の湯の温度と貯湯タンク１１の下部の温度とが３０℃になると、制御部２４は、熱回収運転を一旦停止する。
【００２５】
この後、圧縮機３、水冷媒熱交換器４等に残った湯の温度は、徐々に下がっていく。例えば、水冷媒熱交換器４等に残った湯の温度は、２５℃まで下がっていく。この状態において、給湯が行われると、水が貯湯タンク１１の下部に流入する。このため、図２に示されるように、貯湯タンク１１の下部の温度が下がる。例えば、貯湯タンク１１の下部の温度が９℃まで下がる。その結果、貯湯タンク１１の下部の温度は、圧縮機３、水冷媒熱交換器４等に残った湯の温度よりも低くなる。
【００２６】
そこで、制御部２４は、予め設定された開始条件が成立した場合に再熱回収運転を実施する。例えば、出湯温度サーミスタ９の検出温度が貯湯温度センサ１３の検出温度よりも高くなった際に再熱回収運転を実施する。具体的には、制御部２４は、熱源ポンプ２３を再び駆動させ、第１バイパス配管１７を通じて貯湯タンク１１において貯湯温度センサ１３の位置よりも低い位置に湯を戻す。最初の熱回収運転と同様に、ＨＰ戻り配管８の内部の湯の温度と貯湯タンク１１の下部の温度とが同じ温度になると、制御部２４は、再熱回収運転を停止する。
【００２７】
以上で説明した実施の形態１によれば、制御部２４は、予め設定された開始条件が成立した場合に再熱回収運転を実施する。例えば、出湯温度サーミスタ９により検出された温度が貯湯温度センサ１３により検出された温度よりも高くなった際に再熱回収運転を実施する。このため、ＨＰユニット１の内部の熱を効率的に回収することができる。
【００２８】
なお、出湯温度サーミスタ９により検出された温度が貯湯温度センサ１３により検出された温度または図示されない外気温検出装置等に検出された外気温度に対して予め設定された調整温度αを加えた温度となったときを再熱回収運転の開始条件としてもよい。この際、出湯温度サーミスタ９により検出された温度または外気温度が貯湯温度センサ１３により検出された温度に対して予め設定された調整温度αを加えた温度であれば、制御部２４は、再熱回収運転を実施しない。この場合も、ＨＰユニット１の内部の熱を効率的に回収することができる。
【００２９】
また、第１バイパス配管１７は、貯湯温度センサ１３よりも下方において貯湯タンク１１の下部に接続される。このため、ＨＰユニット１の内部の熱を効率的に回収することができる。
【００３０】
なお、沸き上げ運転完了後に給湯用流量センサ２２により検出した流量の積算値が予め設定された値に達したときを再熱回収運転の開始条件としてもよい。例えば、給湯用流量センサ２２により検出した流量の積算値が貯湯タンク１１の最下部から第１バイパス配管１７の出側までに対応した容積の値よりも大きくなるように貯湯タンク１１の湯量が３０Ｌ減ったときを再熱回収運転の開始条件としてもよい。この場合も、ＨＰユニット１の内部の熱を効率的に回収することができる。
【００３１】
また、沸き上げ運転完了後に給湯用流量センサ２２により検出した湯水の流量に基づいて算出された熱量の積算値が予め設定された値に達したときを再熱回収運転の開始条件としてもよい。例えば、貯湯温度が８０℃であり、水温が９℃の場合に、熱量の積算値が貯湯タンク１１の湯量が３０Ｌ減った場合の熱量である９ＭＪに達したときを再熱回収運転の開始条件としてもよい。この場合も、ＨＰユニット１の内部の熱を効率的に回収することができる。
【００３２】
また、出湯温度サーミスタ９により検出された温度が予め設定されたときまたは沸き上げ完了後から予め設定された時間が経過したときに、再熱回収運転を実施しなくてもよい。例えば、沸き上げ完了後から１時間が経過した場合、再熱回収運転を実施しなくてもよい。この場合、再熱回収運転が無用に実施されることを防止できる。
【００３３】
また、ＨＰ戻り配管８の内部の湯の温度と貯湯タンク１１の下部の温度とが同じ温度にならずに最大回収時間が経過した場合、熱回収運転または再熱回収運転を停止してもよい。例えば、循環流量が５Ｌ／ｍｉｎで貯湯温度センサ１３の高さの４０Ｌまで回収するためにかかる時間である８分が経過した場合、熱回収運転または再熱回収運転を停止してもよい。この場合、熱回収運転または再熱回収運転が無用に継続されることを防止できる。
【００３４】
なお、出湯温度サーミスタ９により検出された温度と貯湯温度センサ１３により検出された温度と貯湯タンク１１の下部の熱回収可能湯量とに基づいて熱回収熱量を算出してもよい。当該熱回収熱量を熱回収運転で消費する熱源ポンプ２３の消費電力量で除した熱回収効率を算出してもよい。例えば、（出湯温度サーミスタ９の検出された温度−貯湯温度センサ１３により検出された温度）×４０Ｌ×水の比熱／（熱源ポンプ２３の予め決めた消費電力０．０３ｋＷ×４０Ｌ／循環流量５Ｌ／ｍｉｎ）を熱回収効率とすればよい。当該熱回収効率が予め設定された効率を超えない場合、熱回収運転または再熱回収運転を実施しなくてもよい。例えば、当該熱回収効率がＨＰユニット１の定格効率の３．０を超えない場合、熱回収運転または再熱回収運転を実施しなくてもよい。この場合、熱回収運転または再熱回収運転が効率の悪い状態で実施されることを防止できる。
【００３５】
また、外気温度が予め設定された温度を超えない場合、熱回収運転または再熱回収運転を実施しなくてもよい。例えば、外気温度が０℃を超えない場合、熱回収運転または再熱回収運転を実施しなくてもよい。この場合、残った熱を維持することにより各配管の凍結を防止することができる。
【００３６】
また、熱回収運転時または再熱回収運転時の熱源ポンプ２３の回転数を、沸き上げ運転時の回転数よりも低い回転数としてもよい。この場合、貯湯タンク１１の下部の撹拌を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、この発明に係る貯湯式給湯機は、熱源機の内部の熱を効率的に回収するシステムに利用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１  ＨＰユニット、  ２  空気熱交換器、  ３  圧縮機、  ４  水冷媒熱交換器、  ５  膨張弁、  ６  冷媒配管、  ７  ＨＰ往き配管、  ８  ＨＰ戻り配管、  ９  出湯温度サーミスタ、  １０  タンクユニット、  １１  貯湯タンク、  １２  貯湯温度センサ、  １３  貯湯温度センサ、  １４ａ  第１給水配管、  １４ｂ  第２給水配管、  １４ｃ  第３給水配管、  １５  減圧弁、  １６  三方弁、  １７  第１バイパス配管、  １８  送湯配管、  １９  給湯配管、  ２０  給湯用混合弁、  ２１  第１給湯配管、  ２２  給湯用流量センサ、  ２３  熱源ポンプ、  ２４  制御部、  ２５  リモコン装置
【図１】
2019186683.tif 000003
【図２】
2019186683.tif 000004
【国際調査報告】
2019186683.tif 000005
2019186683.tif 000006