(57)【要約】  制御装置は、上部温度が第１の沸上温度よりも低い場合には、第１のポンプを第１のポンプ回転数で運転する第１の沸上運転を実行し、上部温度が第１の沸上温度より高い第２の沸上温度よりも低く、且つ、下部温度が第１の沸上温度より低い第３の沸上温度よりも低い場合には、第１のポンプを第１のポンプ回転数よりも低い第２のポンプ回転数で運転する第２の沸上運転を実行する。
2019016845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに供給される前記熱媒体を加熱する加熱用熱交換器と、
前記貯湯タンクに前記熱媒体を搬送する第１のポンプと、
前記貯湯タンク、前記第１のポンプ、及び前記加熱用熱交換器が設けられている熱媒体回路と、
前記貯湯タンクに設けられ、前記貯湯タンクに貯留されている前記熱媒体の下部温度を検出する下部温度センサと、
前記貯湯タンクに設けられ、前記下部温度センサよりも上に設けられ、前記貯湯タンクに貯留されている前記熱媒体の上部温度を検出する上部温度センサと、
前記第１のポンプを制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記上部温度が第１の沸上温度よりも低い場合には、前記第１のポンプを第１のポンプ回転数で運転する第１の沸上運転を実行し、
前記上部温度が前記第１の沸上温度より高い第２の沸上温度よりも低く、且つ、前記下部温度が前記第１の沸上温度より低い第３の沸上温度よりも低い場合には、前記第１のポンプを前記第１のポンプ回転数よりも低い第２のポンプ回転数で運転する第２の沸上運転を実行する
給湯装置。
【請求項２】
前記制御装置は、
前記第１の沸上運転を実行しているときに、前記下部温度が前記第１の沸上温度より高い第１の停止温度よりも高くなった場合には、前記第１のポンプを停止し、
前記第２の沸上運転を実行しているときに、前記上部温度が前記第１の停止温度より高い第２の停止温度よりも高くなった場合には、前記第１のポンプを停止する
請求項１に記載の給湯装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記第１の沸上運転を実行しているときに、前記下部温度が第１の停止温度よりも高くなった場合には、前記第１のポンプを停止する
請求項１に記載の給湯装置。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記第２の沸上運転を実行しているときに、前記上部温度が第２の停止温度よりも高くなった場合には、前記第１のポンプを停止する
請求項１に記載の給湯装置。
【請求項５】
第１の熱媒体を搬送する第２のポンプを更に備え、
前記加熱用熱交換器は、前記第１の熱媒体を流す第１の熱媒体流路及び冷媒を流す冷媒流路を含み、前記第１の熱媒体と前記冷媒とを熱交換する第１の熱交換器と、前記第１の熱媒体を流す第２の熱媒体流路及び第２の熱媒体を流す第３の熱媒体流路を含み、前記第２の熱媒体流路の前記第１の熱媒体と前記第３の熱媒体流路の前記第２の熱媒体とを熱交換する第２の熱交換器とを備え、
前記熱媒体回路は、前記第２のポンプ、前記第１の熱交換器の前記第１の熱媒体流路、及び前記第２の熱交換器の前記第２の熱媒体流路が設けられ、前記第１の熱媒体が流れる１次回路と、前記第１のポンプ、前記貯湯タンク、及び前記第２の熱交換器の前記第３の熱媒体流路が設けられ、前記第２の熱媒体が流れる２次回路とを含み、
前記制御装置は、前記第１の沸上運転において、前記第２のポンプを第３のポンプ回転数で運転し、前記第２の沸上運転において、前記第２のポンプを前記第３のポンプ回転数よりも低い第４のポンプ回転数で運転する
請求項１〜４のいずれか一項に記載の給湯装置。
【請求項６】
前記熱媒体回路は、前記貯湯タンクに接続され、前記熱媒体の利用部に前記熱媒体を供給する出湯配管と、前記貯湯タンクに接続され、前記第１のポンプの吐出部から前記貯湯タンク内へ前記熱媒体を流す流入配管と、前記貯湯タンクに接続され、前記貯湯タンク内から前記加熱用熱交換器へ前記熱媒体を流す流出配管とを含み、
前記出湯配管は、前記貯湯タンク内に設けられ、前記熱媒体が流れる第１の開口部を含み、
前記流入配管は、前記出湯配管の前記第１の開口部よりも下であって前記貯湯タンク内に設けられた、前記熱媒体が流れる第２の開口部を含み、
前記流出配管は、前記流入配管の前記第２の開口部よりも下であって前記貯湯タンク内に設けられた、前記熱媒体が流れる第３の開口部を含み、
前記上部温度センサは、前記出湯配管の前記第１の開口部よりも下であって前記流入配管の前記第２の開口部よりも上に設けられ、
前記下部温度センサは、前記流入配管の前記第２の開口部よりも下であって前記流出配管の前記第３の開口部よりも上に設けられている
請求項１〜５のいずれか一項に記載の給湯装置。
【請求項７】
前記第１のポンプの吐出部に繋がっている入口、前記貯湯タンクに繋がっている第１の出口、及び前記貯湯タンクに繋がっている第２の出口を含む流路切替装置を更に備え、
前記熱媒体回路は、前記貯湯タンクに接続され、前記熱媒体の利用部に前記熱媒体を供給する出湯配管と、前記貯湯タンクに接続され、前記流路切替装置の前記第１の出口に繋がっている第１の流入配管と、前記貯湯タンクに接続され、前記流路切替装置の前記第２の出口に繋がっている第２の流入配管と、前記貯湯タンクに接続され、前記貯湯タンク内から前記加熱用熱交換器へ前記熱媒体を流す流出配管とを含み、
前記出湯配管は、前記貯湯タンク内に設けられ、前記熱媒体が流れる第１の開口部を含み、
前記第１の流入配管は、前記貯湯タンク内に設けられ、前記熱媒体が流れる第２の開口部を含み、
前記流出配管は、前記貯湯タンク内に設けられ、前記熱媒体が流れる第３の開口部を含み、
前記第２の流入配管は、前記貯湯タンク内に設けられ、前記熱媒体が流れる第４の開口部を含み、
前記第１の流入配管の前記第２の開口部は、前記出湯配管の前記第１の開口部及び前記第２の流入配管の前記第４の開口部よりも下に設けられ、
前記流出配管の前記第３の開口部は、前記第１の流入配管の前記第２の開口部よりも下に設けられている
請求項１〜５のいずれか一項に記載の給湯装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記第１の沸上運転において、前記第１の出口を開き且つ前記第２の出口を閉じ、前記第２の沸上運転において、前記第１の出口を閉じ且つ前記第２の出口を開く
請求項７に記載の給湯装置。
【請求項９】
前記熱媒体回路は、前記貯湯タンクに接続され、前記熱媒体の利用部に前記熱媒体を供給する出湯配管と、前記貯湯タンクに接続され、前記第１のポンプの吐出部から前記貯湯タンク内へ前記熱媒体を流す流入配管と、前記貯湯タンクに接続され、前記貯湯タンク内から前記加熱用熱交換器へ前記熱媒体を流す流出配管とを含み、
前記流入配管は、前記貯湯タンク内に設けられている第１の流入口と、前記貯湯タンク内に設けられ、前記第１の流入口よりも前記熱媒体の流れ方向の下流側に設けられている第２の流入口と、前記第１の流入口よりも前記熱媒体の流れ方向の下流側であって前記第２の流入口よりも前記熱媒体の流れ方向の上流側に設けられ、前記流入配管を流れる前記熱媒体の流量に応じて開閉するように構成されている開閉機構部とを含み、
前記開閉機構部は、前記第１の沸上運転において開いており、前記第２の沸上運転において閉じている
請求項１〜５のいずれか一項に記載の給湯装置。
【請求項１０】
圧縮機、前記加熱用熱交換器、絞り装置及び蒸発器が設けられている冷媒回路を更に備え、
前記第１の沸上運転を開始してから終了するまでにおける前記貯湯タンクの増加熱量を、前記第１の沸上運転を開始してから終了するまでの時間で割った値を第１の平均加熱能力とし、
前記第２の沸上運転を開始してから終了するまでにおける前記貯湯タンクの増加熱量を、前記第２の沸上運転を開始してから終了するまでの時間で割った値を第２の平均加熱能力としたとき、
前記制御装置は、
前記第２の平均加熱能力の方が前記第１の平均加熱能力よりも小さくなるように前記圧縮機を制御し、
前記第２の沸上運転のときの第２の過冷却度の方が前記第１の沸上運転のときの第１の過冷却度よりも大きくなるように前記絞り装置を制御する
請求項１〜９のいずれか一項に記載の給湯装置。
【請求項１１】
圧縮機、前記加熱用熱交換器、絞り装置及び蒸発器が設けられている冷媒回路を更に備えている
請求項１〜９のいずれか一項に記載の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯装置に関し、特に、貯湯タンクへ熱媒体を搬送するポンプを備えている給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の給湯装置には、熱媒体を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンクに熱媒体を搬送するポンプと、貯湯タンクの温度を検出するサーミスタとを備えているものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、貯湯タンクの放熱によって貯湯タンクの熱媒体の温度が低下したときにおける、貯湯タンク内の熱媒体の第１の温度分布は、給湯の利用量の増大によって貯湯タンク内の熱媒体の温度が低下したときにおける、貯湯タンク内の熱媒体の第２の温度分布とは異なっている。特許文献１の給湯装置の制御装置は、サーミスタの検出温度に基づいて、第１の温度分布と第２の温度分布とを判別している。また、特許文献１の給湯装置の制御装置は、温度分布の判別結果に応じて、沸上運転を実行するときのポンプの流量を変えている。これにより、特許文献１の給湯装置は貯湯タンク内の熱媒体を沸き上げるときの効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２２４７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の給湯装置の制御装置は、サーミスタの検出温度の時間変化に基づいて貯湯タンクの熱媒体の温度分布を判別している。ここで、特許文献１の給湯装置の貯湯タンクのサーミスタは１つである。このため、判別結果が実際の温度分布からずれている可能性がある。つまり、特許文献１の給湯装置は、貯湯タンク内の熱媒体の温度分布の判別精度を確保し難い、という課題がある。【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、貯湯タンク内の熱媒体の温度分布をより高精度に判別することができる給湯装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る給湯装置は、熱媒体を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンクに供給される熱媒体を加熱する加熱用熱交換器と、貯湯タンクに熱媒体を搬送する第１のポンプと、貯湯タンク、第１のポンプ、及び加熱用熱交換器が設けられている熱媒体回路と、貯湯タンクに設けられ、貯湯タンクに貯留されている熱媒体の下部温度を検出する下部温度センサと、貯湯タンクに設けられ、下部温度センサよりも上に設けられ、貯湯タンクに貯留されている熱媒体の上部温度を検出する上部温度センサと、第１のポンプを制御する制御装置と、を備え、制御装置は、上部温度が第１の沸上温度よりも低い場合には、第１のポンプを第１のポンプ回転数で運転する第１の沸上運転を実行し、上部温度が第１の沸上温度より高い第２の沸上温度よりも低く、且つ、下部温度が第１の沸上温度より低い第３の沸上温度よりも低い場合には、第１のポンプを第１のポンプ回転数よりも低い第２のポンプ回転数で運転する第２の沸上運転を実行する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る給湯装置によれば、上部温度センサ及び下部温度センサを備えているため、貯湯タンク内の熱媒体の温度分布をより高精度に判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る給湯装置１００の概要構成図である。
【図２】実施の形態１に係る給湯装置１００の貯湯タンク９の構成説明図である。
【図３】実施の形態１に係る給湯装置１００の制御機能のブロック図である。
【図４】実施の形態１に係る給湯装置１００の第１の沸上運転及び第２の沸上運転の動作説明図である。
【図５】実施の形態１に係る給湯装置１００の制御フローチャートである。
【図６】第１の沸上運転の開始時の貯湯タンク９の温度及び第２の沸上運転の開始時の貯湯タンク９の温度の説明図である。
【図７】第１の沸上運転におけるアクチュエータの制御目標値及び第２の沸上運転におけるアクチュエータの制御目標値の説明図である。
【図８】第１の沸上運転の開始時の貯湯タンク９の温度分布を示している。
【図９】第１の沸上運転によって貯湯タンク９の温度が上昇したときの貯湯タンク９の温度分布を示している。
【図１０】第１の沸上運転の終了時の貯湯タンク９の温度分布を示している。
【図１１】第２の沸上運転の開始時の貯湯タンク９の温度分布を示している。
【図１２】第２の沸上運転によって貯湯タンク９の温度が上昇したときの貯湯タンクの温度分布を示している。
【図１３】第２の沸上運転の終了時の貯湯タンク９の温度分布を示している。
【図１４】第１の沸上運転における貯湯タンク９の熱媒体の流れを示している。
【図１５】第２の沸上運転における貯湯タンク９の熱媒体の流れを示している。
【図１６】実施の形態１に係る給湯装置１００の変形例の概要構成図である。
【図１７】実施の形態１に係る給湯装置１００の変形例の制御機能のブロック図である。
【図１８】実施の形態２に係る給湯装置２００の概要構成図である。
【図１９】実施の形態２に係る給湯装置２００の制御機能のブロック図である。
【図２０】実施の形態２に係る給湯装置２００の第１の沸上運転の動作説明図である。
【図２１】実施の形態２に係る給湯装置２００の第２の沸上運転の動作説明図である。
【図２２】実施の形態３に係る給湯装置３００の概要構成図である。
【図２３】実施の形態３に係る給湯装置３００の貯湯タンク９及び流入配管ｐ８ｃの説明図である。
【図２４】図２３に示す流入配管ｐ８ｃの拡大図である。
【図２５】第１の沸上運転における開閉機構部１２を示している。
【図２６】第２の沸上運転における開閉機構部１２を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら実施の形態１について説明する。なお、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。
【００１０】
＜実施の形態１の構成＞
図１は、実施の形態１に係る給湯装置１００の概要構成図である。図１に示すように、給湯装置１００は、ヒートポンプユニット２０と、タンクユニット３０と、タンクユニット３０に制御指令を出力するリモートコントローラ７０とを備えている。ヒートポンプユニット２０とタンクユニット３０とはガス管Ｐ１及び液管Ｐ２を介して繋がっている。また、タンクユニット３０は配管ｐ１及び配管ｐ５を介して暖房装置４０に繋がっている。暖房装置４０の一例は、床暖房機器、及び空気調和装置の室内機の放熱器である。
【００１１】
ヒートポンプユニット２０は、冷媒を圧縮する圧縮機１と、冷媒を減圧する絞り装置３と、蒸発器として機能する熱交換器４と、熱交換器４に空気を供給する送風機４Ａとを備えている。また、ヒートポンプユニット２０は圧縮機１から吐出された冷媒の圧力を検出する圧力センサＳＥ１と、圧縮機１、絞り装置３及び送風機４Ａを制御する制御装置Ｃｎｔ２とを備えている。なお、圧縮機１、後述する第１のポンプ８及び第２のポンプ５は、インバータを備える。また、絞り装置３は膨張弁である。
【００１２】
タンクユニット３０は、１次回路Ｃ１、及び、１次回路Ｃ１から熱を受け取る２次回路Ｃ２を含む熱媒体回路Ｃを備えている。１次回路Ｃ１の熱媒体は、水又はブラインである。２次回路Ｃ２の熱媒体は、水である。１次回路Ｃ１の熱媒体が第１の熱媒体に対応し、２次回路Ｃ２の熱媒体が第２の熱媒体に対応する。また、タンクユニット３０は、熱媒体を貯留する貯湯タンク９と、貯湯タンク９に熱媒体を搬送する第１のポンプ８とを備えている。更に、タンクユニット３０は、ヒートポンプユニット２０で生成した冷媒の熱を貯湯タンク９の熱媒体へ供給する加熱用熱交換器Ｈｘを備えている。加熱用熱交換器Ｈｘは第１の熱交換器２と第２の熱交換器７を含む。タンクユニット３０は、冷媒と熱媒体とを熱交換する第１の熱交換器２と、第１の熱交換器２に熱媒体を搬送する第２のポンプ５とを備えている。第１の熱交換器２は、熱媒体を流す第１の熱媒体流路２Ａ、及び冷媒を流す冷媒流路２Ｂを備えている。給湯装置１００は、圧縮機１、第１の熱交換器２、絞り装置３及び熱交換器４が設けられている冷媒回路ＲＣを備えている。冷媒回路ＲＣには、二酸化炭素冷媒、ＨＦＣ冷媒、ＨＣ冷媒、又はＨＦＯ冷媒を採用することができる。
【００１３】
タンクユニット３０は、１次回路Ｃ１の熱媒体の流路を切り替える流路切替装置６と、１次回路Ｃ１の熱媒体と２次回路Ｃ２の熱媒体とを熱交換する第２の熱交換器７とを備えている。流路切替装置６は、第１の熱媒体流路２Ａに繋がっている入口ａと、第２の熱交換器７に繋がっている出口ｂと、暖房装置４０に繋がっている出口ｃとを備えている。第２の熱交換器７は、１次回路Ｃ１の熱媒体を流し、出口ｂに繋がっている第２の熱媒体流路７Ｂと、２次回路Ｃ２の熱媒体を流す第３の熱媒体流路７Ａとを備えている。
【００１４】
１次回路Ｃ１は、暖房装置４０から流出する熱媒体を流す配管ｐ１と、第２のポンプ５の吐出部に繋がっている配管ｐ２と、第１の熱媒体流路２Ａに繋がっている配管ｐ３と、流路切替装置６に繋がっている配管ｐ４とを備えている。また、１次回路Ｃ１は、暖房装置４０へ流入する熱媒体が流れる配管ｐ５と、第２の熱交換器７を通過した熱媒体を第２のポンプ５の吸入部へ戻す配管ｐ６とを備えている。２次回路Ｃ２は、第１のポンプ８の吸入部に繋がっている配管ｐ７を備えている。また、２次回路Ｃ２は、貯湯タンク９に接続され、第１のポンプ８の吐出部から貯湯タンク９へ熱媒体を流す流入配管ｐ８と、貯湯タンク９に接続され、貯湯タンク９から第２の熱交換器７の第３の熱媒体流路７Ａへ熱媒体を流す流出配管ｐ９とを備えている。
【００１５】
熱媒体回路Ｃは、１次回路Ｃ１及び２次回路Ｃ２以外に次の構成を備える。熱媒体回路Ｃは、貯湯タンク９に接続され、熱媒体の利用部Ｕに熱媒体を供給する出湯配管ｐ１０と、貯湯タンク９に接続され、例えば水道管に繋がっている配管ｐ１１とを備えている。利用部Ｕは、浴室のシャワー、浴室の蛇口、及びキッチンの蛇口である。貯湯タンク９の熱媒体が消費されると、配管ｐ１１から熱媒体が供給される。このため、貯湯タンク９の熱媒体は、通常、満水状態になっている。
【００１６】
タンクユニット３０は、第１の熱交換器２から流出した冷媒の温度を検出する温度センサＳＥ２と、配管ｐ２の熱媒体の温度を検出する温度センサＳＥ３と、配管ｐ３の熱媒体の温度を検出する温度センサＳＥ４とを備えている。タンクユニット３０は、配管ｐ７の熱媒体の温度を検出する温度センサＳＥ５と、流出配管ｐ９の熱媒体の温度を検出する温度センサＳＥ６とを備えている。タンクユニット３０は、貯湯タンク９に設けられ、貯湯タンク９に貯留されている熱媒体の下部温度を検出する下部温度センサＳＥ８と、貯湯タンク９に設けられ、貯湯タンク９に貯留されている熱媒体の上部温度を検出する上部温度センサＳＥ７とを備えている。上部温度センサＳＥ７は、下部温度センサＳＥ８よりも上に設けられている。更に、タンクユニット３０は、第１のポンプ８、第２のポンプ５、流路切替装置６を制御する制御装置Ｃｎｔ１を備えている。制御装置Ｃｎｔ１は制御装置Ｃｎｔ２と通信する。
【００１７】
図２は、実施の形態１に係る給湯装置１００の貯湯タンク９の構成説明図である。出湯配管ｐ１０は、貯湯タンク９内に設けられている第１の開口部ｔ３を含む。流入配管ｐ８は、貯湯タンク９内に設けられている第２の開口部ｔ１を含む。第２の開口部ｔ１は、出湯配管ｐ１０の第１の開口部ｔ３よりも下に設けられている。流入配管ｐ８は、水平面に平行に延びる水平部９０と、鉛直方向に平行に延びる鉛直部９１とを備えている。鉛直部９１の上端部は水平部９０の端部に繋がっている。また、鉛直部９１の下端部には第２の開口部ｔ１が設けられている。流出配管ｐ９は、貯湯タンク９内に設けられている第３の開口部ｔ２を含む。第３の開口部ｔ２は、流入配管ｐ８の第２の開口部ｔ１よりも下に設けられている。つまり、貯湯タンク９内の熱媒体を貯留する空間には、上から順番に、第１の開口部ｔ３、第２の開口部ｔ１及び第３の開口部ｔ２が設けられている。上部温度センサＳＥ７は、出湯配管ｐ１０の第１の開口部ｔ３よりも下であって流入配管ｐ８の第２の開口部ｔ１よりも上に設けられている。また、下部温度センサＳＥ８は、流入配管ｐ８の第２の開口部ｔ１よりも下であって流出配管ｐ９の第３の開口部ｔ２よりも上に設けられている。上部温度センサＳＥ７及び下部温度センサＳＥ８は貯湯タンク９の側面部９Ａに固定されている。配管ｐ１１は、貯湯タンク９内に設けられている開口部ｔ４を含む。開口部ｔ４は第３の開口部ｔ２よりも下に設けられている。
【００１８】
図３は、実施の形態１に係る給湯装置１００の制御機能のブロック図である。制御装置Ｃｎｔ１は、各種センサからデータを取得する取得部５０Ａと、演算を行う演算部５０Ｂと、アクチュエータを制御する制御部５０Ｃと、データを記憶する記憶部５０Ｄとを備えている。取得部５０Ａは、リモートコントローラ７０の制御指示、温度センサＳＥ３の検出温度、温度センサＳＥ４の検出温度、温度センサＳＥ５の検出温度及び温度センサＳＥ６の検出温度を取得する。また、取得部５０Ａは、上部温度センサＳＥ７の検出温度及び下部温度センサＳＥ８の検出温度を取得する。演算部５０Ｂは、上部温度センサＳＥ７の検出温度と予め定められている閾値とを比較する第１の機能を有している。また、演算部５０Ｂは、下部温度センサＳＥ８の検出温度と予め定められている閾値とを比較する第２の機能を有している。演算部５０Ｂは、第１の機能及び第２の機能を発揮することで、沸上運転を実行するか否かを判定する。制御部５０Ｃは、第１のポンプ８、第２のポンプ５及び流路切替装置６を制御する。制御部５０Ｃは、第１のポンプ８の制御目標値及び第２のポンプ５の制御目標値を、記憶部５０Ｄから取得することができる。
【００１９】
制御装置Ｃｎｔ２は、各種センサからデータを取得する取得部６０Ａと、演算を行う演算部６０Ｂと、アクチュエータを制御する制御部６０Ｃと、データを記憶する記憶部６０Ｄとを備えている。取得部６０Ａは、圧力センサＳＥ１の検出圧力、及び温度センサＳＥ２の検出温度を取得する。演算部６０Ｂは、圧縮機１の制御目標値を演算する機能を有している。更に、演算部６０Ｂは、第１の熱交換器２の過冷却度を演算する機能を有している。演算部６０Ｂは、圧力センサＳＥ１の検出圧力に基づいて冷媒の凝縮温度を演算する。そして、演算部６０Ｂは、演算した凝縮温度と、温度センサＳＥ２との差から、第１の熱交換器２の過冷却度を演算する。また、演算部６０Ｂは、圧縮機１の制御目標値を定めている平均加熱能力を演算する機能を有している。平均加熱能力については、後述の図７で説明する。制御部６０Ｃは、圧縮機１、絞り装置３及び送風機４Ａを制御する。制御部６０Ｃは、圧縮機１の制御目標値及び絞り装置３の制御目標値を演算部６０Ｂから取得することができる。
【００２０】
ここで、制御装置Ｃｎｔ１及び制御装置Ｃｎｔ２をここでは制御装置と総称する。制御装置に含まれる各機能部は、専用のハードウェア、又は、メモリに格納されるプログラムを実行するＭＰＵ（Micro Processing Unit）で構成される。制御装置が専用のハードウェアである場合、制御装置は、例えば、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。制御装置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。制御装置がＭＰＵの場合、制御装置が実行する各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、また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。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、メモリに格納される。ＭＰＵは、メモリ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、制御装置の各機能を実現する。メモリは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリである。
【００２１】
＜実施の形態１の動作＞
図４は、実施の形態１に係る給湯装置１００の第１の沸上運転及び第２の沸上運転の動作説明図である。給湯装置１００は、給湯負荷が小さい例えば深夜に実行する第１の沸上運転と、給湯負荷が大きい例えば夕方及び夜に実行する第２の沸上運転とを実行する。図４に示すように、第１の沸上運転及び第２の沸上運転において、冷媒が各構成を流れる順番は同じであり、熱媒体が各構成を流れる順番も同じである。まず、冷媒の流れについて説明する。冷媒は圧縮機１で圧縮された後に圧縮機１から吐出される。圧縮機１から吐出された冷媒は、冷媒流路２Ｂに流入し、第１の熱媒体流路２Ａの熱媒体を加熱する。冷媒は冷媒流路２Ｂを通過する過程で液化する。第１の熱媒体流路２Ａから流出した冷媒は、絞り装置３で減圧される。絞り装置３で減圧された冷媒は気液二相状態になっている。絞り装置３から流出した冷媒は、熱交換器４に流入し、空気から吸熱する。冷媒は熱交換器４を通過する過程でガス化する。
【００２２】
次に、１次回路Ｃ１の熱媒体の流れを説明する。熱媒体は第２のポンプ５で加圧されて第２のポンプ５から吐出される。第２のポンプ５から吐出された熱媒体は、配管ｐ２を介して第１の熱媒体流路２Ａに流入し、冷媒に加熱される。第１の熱媒体流路２Ａから流出した熱媒体は、配管ｐ３を介して流路切替装置６に流入する。熱媒体は入口ａから出口ｂへ流れる。なお、暖房装置４０では暖房負荷が発生していないため、出口ｃは閉となっている。このため、熱媒体は入口ａから出口ｃへ流れない。出口ｂから流出した熱媒体は配管ｐ４を介して第２の熱媒体流路７Ｂに流入し、１次回路Ｃ１の第３の熱媒体流路７Ａの熱媒体を加熱する。第２の熱媒体流路７Ｂから流出した熱媒体は配管ｐ６及び配管ｐ１を介して第２のポンプ５に戻る。
【００２３】
次に、２次回路Ｃ２の熱媒体の流れを説明する。熱媒体は第１のポンプ８で加圧されて第１のポンプ８から吐出される。第１のポンプ８から吐出された熱媒体は、流入配管ｐ８を介して貯湯タンク９に流入する。貯湯タンク９の熱媒体は、流出配管ｐ９を介して第３の熱媒体流路７Ａに流入し、１次回路Ｃ１の第２の熱媒体流路７Ｂの熱媒体に加熱される。第３の熱媒体流路７Ａから流出した熱媒体は配管ｐ７を介して第１のポンプ８に戻る。
【００２４】
図５は、実施の形態１に係る給湯装置１００の制御フローチャートである。図６は、第１の沸上運転の開始時の貯湯タンク９の温度及び第２の沸上運転の開始時の貯湯タンク９の温度の説明図である。制御装置Ｃｎｔ１は第１の沸上運転及び第２の沸上運転に係る制御フローを開始する（ステップＳ０）。本制御フローは、予め定められた時間ごとに開始する。制御装置Ｃｎｔ１は上部温度センサＳＥ７の検出温度が第１の沸上温度Ｔｕｓ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここで、図６に示すように、第１の沸上温度Ｔｕｓ１は例えば４０℃である。上部温度センサＳＥ７の検出温度が第１の沸上温度Ｔｕｓ１未満である場合には、制御装置Ｃｎｔ１は第１の沸上運転を実行する（ステップＳ１０２）。つまり、制御装置Ｃｎｔ１は第１のポンプ８及び第２のポンプ５の運転を開始し、また、制御装置Ｃｎｔ１は圧縮機１等のアクチュエータの運転を開始する指示を制御装置Ｃｎｔ２に出力する。制御装置Ｃｎｔ１から指示を取得した制御装置Ｃｎｔ２は圧縮機１及び送風機４Ａの運転を開始する。その後、制御装置Ｃｎｔ１は下部温度センサＳＥ８の検出温度が第１の停止温度Ｔｄｅ１よりも高いか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ここで、図６に示すように、第１の停止温度Ｔｄｅ１は例えば５５℃である。下部温度センサＳＥ８の検出温度が第１の停止温度Ｔｄｅ１よりも高い場合には、制御装置Ｃｎｔ１は第１のポンプ８及び第２のポンプ５を停止し、制御装置Ｃｎｔ２は圧縮機１及び送風機４Ａを停止する（ステップＳ１０８）。
【００２５】
ステップＳ１０１において上部温度センサＳＥ７の検出温度が第１の沸上温度Ｔｕｓ１以上であった場合には、制御装置Ｃｎｔ１はステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４において、制御装置Ｃｎｔ１は、上部温度センサＳＥ７の検出温度が第２の沸上温度Ｔｕｓ２未満であるか否かを判定する。ここで、図６に示すように、第２の沸上温度Ｔｕｓ２は第１の沸上温度Ｔｕｓ１よりも高く、例えば５０℃である。上部温度センサＳＥ７の検出温度が第２の沸上温度Ｔｕｓ２未満である場合には、制御装置Ｃｎｔ１は下部温度センサＳＥ８の検出温度が第３の沸上温度Ｔｄｓ２未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ここで、図６に示すように、第３の沸上温度Ｔｄｓ２は第１の沸上温度Ｔｕｓ１及び第２の沸上温度Ｔｕｓ２よりも低く、例えば１５℃である。下部温度センサＳＥ８の検出温度が第３の沸上温度Ｔｄｓ２未満である場合には、制御装置Ｃｎｔ１は第２の沸上運転を実行する（ステップＳ１０６）。つまり、制御装置Ｃｎｔ１は第１のポンプ８及び第２のポンプ５の運転を開始し、また、制御装置Ｃｎｔ１は圧縮機１等のアクチュエータの運転を開始する指示を制御装置Ｃｎｔ２に出力する。制御装置Ｃｎｔ１から指示を取得した制御装置Ｃｎｔ２は圧縮機１及び送風機４Ａの運転を開始する。その後、制御装置Ｃｎｔ１は上部温度センサＳＥ７の検出温度が第２の停止温度Ｔｕｅ２よりも高いか否かを判定する（ステップＳ１０７）。ここで、図６に示すように、第２の停止温度Ｔｕｅ２は第１の停止温度Ｔｄｅ１よりも高く、例えば６０℃である。上部温度センサＳＥ７の検出温度が第２の停止温度Ｔｕｅ２よりも高い場合には、制御装置Ｃｎｔ１は第１のポンプ８及び第２のポンプ５を停止し、制御装置Ｃｎｔ２は圧縮機１及び送風機４Ａを停止する（ステップＳ１０８）。
【００２６】
図７は、第１の沸上運転におけるアクチュエータの制御目標値及び第２の沸上運転におけるアクチュエータの制御目標値の説明図である。第１の沸上運転におけるアクチュエータの制御目標値を次のように定義する。つまり、第１のポンプ８の制御目標値をポンプ回転数ｘ１とし、第２のポンプ５の制御目標値をポンプ回転数ｘ２とし、圧縮機１の制御目標値を圧縮機回転数ｘ３とし、絞り装置３の制御目標値を開度ｘ４とする。なお、ポンプ回転数ｘ１は第１のポンプ回転数に対応する。ポンプ回転数ｘ２は第３のポンプ回転数に対応する。ポンプ回転数ｘ１及びポンプ回転数ｘ２は予め定められた回転数である。ポンプ回転数ｘ１及びポンプ回転数ｘ２は記憶部５０Ｄに格納されている。図７に示すように、ポンプ回転数ｘ１は第１のポンプ８の例えば最大回転数である。ポンプ回転数ｘ２は第２のポンプ５の例えば最大回転数である。
【００２７】
第１の沸上運転を開始してから終了するまでにおける貯湯タンク９の増加熱量を、第１の沸上運転を開始してから終了するまでの時間で割った値を第１の平均加熱能力と定義する。また、第２の沸上運転を開始してから終了するまでにおける貯湯タンク９の増加熱量を、第２の沸上運転を開始してから終了するまでの時間で割った値を第２の平均加熱能力と定義する。ここで、第１の沸上運転における温度条件と第２の沸上運転における温度条件とが同じである場合において、圧縮機回転数ｘ３は、第２の平均加熱能力よりも第１の平均加熱能力の方が大きくなるように予め定められている。温度条件は、例えば外気温度及び水道水温度である。
【００２８】
また、第１の沸上運転における第１の熱交換器２の過冷却度を第１の過冷却度とし、第２の沸上運転における第１の熱交換器２の過冷却度を第２の過冷却度とする。ここで、演算部６０Ｂは第１の過冷却度及び第２の過冷却度を演算している。また、記憶部６０Ｄには、第１の沸上運転における第１の目標過冷却度と、第２の沸上運転における第２の目標過冷却度とが格納されている。ここで、第１の目標過冷却度は第２の目標過冷却度よりも小さい。開度ｘ４は、第２の過冷却度よりも第１の過冷却度の方が小さくなるように定められている。
【００２９】
第２の沸上運転におけるアクチュエータの制御目標値は、上記の通り、第１の沸上運転におけるアクチュエータの制御目標値と同じ要領で説明することができる。第２の沸上運転におけるアクチュエータの制御目標値は、第１の沸上運転におけるアクチュエータの制御目標値と異なる部分を説明する。第２の沸上運転におけるアクチュエータの制御目標値を次のように定義する。第１のポンプ８の制御目標値をポンプ回転数ｙ１とし、第２のポンプ５の制御目標値をポンプ回転数ｙ２とし、圧縮機１の制御目標値を圧縮機回転数ｙ３とし、絞り装置３の制御目標値を開度ｙ４とする。なお、ポンプ回転数ｙ１は第２のポンプ回転数に対応する。ポンプ回転数ｙ２は第４のポンプ回転数に対応する。図７に示すように、ポンプ回転数ｙ１は第１のポンプ８の例えば最小回転数である。ポンプ回転数ｘ２は第２のポンプ５の例えば最小回転数である。また、圧縮機回転数ｙ３は、第２の平均加熱能力よりも第１の平均加熱能力の方が大きくなるように定められている。開度ｙ４は、第２の過冷却度よりも第１の過冷却度の方が小さくなるように定められている。
【００３０】
図８は、第１の沸上運転の開始時の貯湯タンク９の温度分布を示している。図９は、第１の沸上運転によって貯湯タンク９の温度が上昇したときの貯湯タンク９の温度分布を示している。図１０は、第１の沸上運転の終了時の貯湯タンク９の温度分布を示している。図８に示すように、貯湯タンク９の放熱によって貯湯タンク９の熱媒体の温度が低下した場合において、貯湯タンク９の熱媒体の温度は、貯湯タンク９の下部側から上部側にかけてなだらかに上昇している。つまり、貯湯タンク９の上部側の熱媒体の温度と貯湯タンク９の下部側の熱媒体の温度との差が小さくなっている。図８において、上部温度センサＳＥ７の検出温度が第１の沸上温度Ｔｕｓ１未満になっている。このため、給湯装置１００は第１の沸上運転を実行する。図９に示すように、給湯装置１００が第１の沸上運転を実行すると、加熱された熱媒体が流入配管ｐ８から貯湯タンク９に流入する。第１の沸上運転では後述の図１４で説明するように加熱された熱媒体が貯湯タンク９の全体に行き渡る。その結果、貯湯タンク９の熱媒体全体の温度が上昇する。図１０に示すように、給湯装置１００が第１の沸上運転を継続すると、更に、貯湯タンク９の熱媒体全体の温度が上昇する。図１０において、下部温度センサＳＥ８の検出温度が第１の停止温度Ｔｄｅ１を超えている。このため、給湯装置１００は第１の沸上運転を終了する。
【００３１】
図１１は、第２の沸上運転の開始時の貯湯タンク９の温度分布を示している。図１２は、第２の沸上運転によって貯湯タンク９の温度が上昇したときの貯湯タンク９の温度分布を示している。図１３は、第２の沸上運転の終了時の貯湯タンク９の温度分布を示している。図１１に示すように、給湯の利用量の増大によって貯湯タンク９の熱媒体の温度が低下した場合において、貯湯タンク９の熱媒体の温度は、貯湯タンク９の下部側から上部側にかけて急激に上昇している。つまり、貯湯タンク９の上部側の熱媒体の温度と貯湯タンク９の下部側の熱媒体の温度との差は大きくなっている。熱媒体の温度が急激に上昇している所が貯湯タンク９の温度成層にあたる。図１１において、上部温度センサＳＥ７の検出温度が第２の沸上温度Ｔｕｓ２未満になっており、また、下部温度センサＳＥ８の検出温度が第３の沸上温度Ｔｄｓ２未満になっている。このため、給湯装置１００は第２の沸上運転を実行する。第２の沸上運転では後述の図１５で説明するように加熱された熱媒体が貯湯タンク９の主に上部に供給される。その結果、貯湯タンク９の上部の熱媒体の温度が上昇する。図１３に示すように、給湯装置１００が第２の沸上運転を継続すると、更に、貯湯タンク９の上部の熱媒体の温度が上昇する。図１３において、上部温度センサＳＥ７の検出温度が第２の停止温度Ｔｕｅ２を超えている。このため、給湯装置１００は第２の沸上運転を終了する。
【００３２】
図１４は、第１の沸上運転における貯湯タンク９の熱媒体の流れを示している。第１の沸上運転における第１のポンプ８の回転数は第２の沸上運転における第１のポンプ８の回転数よりも高い分、第１の沸上運転における第２の開口部ｔ１から貯湯タンク９に流入する熱媒体の流速は高い。このため、第２の開口部ｔ１から貯湯タンク９に流入した熱媒体は、貯湯タンク９の下部へ流動し、その後、浮力で貯湯タンク９の上部へ流動する。このように、第１の沸上運転において、加熱された熱媒体は貯湯タンク９の全体を流動するため、加熱された熱媒体は貯湯タンク９の全体に行き渡る。その結果、貯湯タンク９の熱媒体全体の温度が上昇する。
【００３３】
図１５は、第２の沸上運転における貯湯タンク９の熱媒体の流れを示している。第２の沸上運転における第２のポンプ５の回転数は第１の沸上運転における第２のポンプ５の回転数よりも低い分、第１の熱媒体流路２Ａの出口の温度が上昇しやすい。このため、第２の沸上運転において、第２の熱媒体流路７Ｂには高温の熱媒体が供給される。したがって、第２の沸上運転における第１のポンプ８の回転数は第１の沸上運転における第１のポンプ８の回転数よりも低く、且つ、第２の熱媒体流路７Ｂには高温の熱媒体が供給されるので、第３の熱媒体流路７Ａの出口の温度も上昇しやすい。つまり、第３の熱媒体流路７Ａから貯湯タンク９に流入する熱媒体は温度が高くなっている分、浮力がより大きく働く。更に、第２の沸上運転における第１のポンプ８の回転数は第１の沸上運転における第１のポンプ８の回転数よりも低い分、第２の沸上運転において第２の開口部ｔ１から貯湯タンク９に流入する熱媒体の流速は低い。第２の沸上運転において第２の開口部ｔ１から貯湯タンク９に流入する熱媒体はより大きな浮力が働いており且つ流速が低いため、第２の沸上運転において第２の開口部ｔ１から貯湯タンク９に流入する熱媒体は貯湯タンク９の下部へは流動せずに、貯湯タンク９の上部へ流動する。その結果、貯湯タンク９の上部の熱媒体の温度が上昇する。つまり、第２の沸上運転における貯湯タンク９の上部の熱媒体の温度は、第１の沸上運転における貯湯タンク９の上部の熱媒体の温度よりも上昇しやすい。なお、第２の沸上運転において貯湯タンク９の下部の温度の上昇が抑えられている熱媒体が、流出配管ｐ９から貯湯タンク９外へ流出する。
【００３４】
＜実施の形態１の効果＞
給湯装置１００は上部温度センサＳＥ７及び下部温度センサＳＥ８を備えている。このため、制御装置Ｃｎｔ１は、貯湯タンク９の放熱によって貯湯タンク９の熱媒体の温度が低下した第１の温度分布と、給湯の利用量の増大によって貯湯タンク９の熱媒体の温度が低下した第２の温度分布とをより精度よく判別することができる。
【００３５】
貯湯タンク９の放熱によって貯湯タンク９の熱媒体の温度が低下したときにおける、貯湯タンク９の上部の温度は、給湯の利用量の増大によって貯湯タンク９の熱媒体の温度が低下したときにおける、貯湯タンク９の上部の温度と比較すると、低い傾向がある。そこで、第１の沸上運転の開始の閾値である第１の沸上温度Ｔｕｓ１は、第２の沸上運転の開始の閾値である第２の沸上温度Ｔｕｓ２より低くなっている。このため、制御装置Ｃｎｔ１は第１の温度分布と第２の温度分布とをより精度よく判別することができる。
また、給湯の利用量の増大によって貯湯タンク９の熱媒体の温度が低下した状況では、貯湯タンク９に温度成層が形成されており、貯湯タンク９の下部の熱媒体の温度は、配管ｐ１１から供給される水道水の温度程度である。そこで、第２の沸上運転の開始の閾値には、貯湯タンク９の下部の熱媒体の温度の閾値である第３の沸上温度Ｔｄｓ２が含まれている。このため、制御装置Ｃｎｔ１は第１の温度分布と第２の温度分布とをより精度よく判別することができる。
【００３６】
上述のように、制御装置Ｃｎｔ１は第１の温度分布と第２の温度分布とをより精度よく判別することができる。このため、給湯の利用量の増大によって貯湯タンク９の熱媒体の温度が低下したときにおいて、制御装置Ｃｎｔ１はより確実に第２の沸上運転を実行することができる。つまり、夕方及び夜のように１日の終わりが近づいている状況においては、給湯装置１００が貯湯タンク９の熱媒体全体を沸き上げてしまうと、利用しないお湯が発生する可能性が高まる。しかし、制御装置Ｃｎｔ１はより確実に第２の沸上運転を実行することができるので、利用しないお湯が発生することを抑制することができる。つまり、給湯装置１００は、利用しないお湯が発生することを抑制することができる分、消費電力を抑制することができる。
【００３７】
また、貯湯タンク９の放熱によって貯湯タンク９の熱媒体の温度が低下したときにおいて、制御装置Ｃｎｔ１はより確実に第１の沸上運転を実行することができる。つまり、深夜のように貯湯タンク９の全熱量が大幅に減少してはいるが給湯負荷が小さいうちに、給湯装置１００は熱媒体全体を沸き上げることができる。
【００３８】
貯湯タンク９に高温の熱媒体がある程度の量確保できていても、夕方及び夜のように貯湯タンク９の熱媒体の利用量が増大している状況においては貯湯タンク９の高温の熱媒体が無くなってしまう可能性がある。制御装置Ｃｎｔ１は、第２の沸上運転の開始判定に、第１の沸上温度Ｔｕｓ１より高い第２の沸上温度Ｔｕｓ２を用いている。したがって、貯湯タンク９の上部の熱媒体の温度が高い状態、すなわち貯湯タンク９に高温の熱媒体をある程度の量確保できていている状態であっても、制御装置Ｃｎｔ１は第２の沸上運転を実行し得る。これにより、夕方及び夜のように貯湯タンク９の熱媒体の利用量が増大している状況において、給湯装置１００が高温の熱媒体を利用部Ｕに供給できなくなることを回避することができる。
【００３９】
制御装置Ｃｎｔ１は第１の沸上運転を実行しているときに下部温度センサＳＥ８の検出温度が第１の停止温度Ｔｄｅ１よりも高くなった場合に第１のポンプ８を停止する。つまり、制御装置Ｃｎｔ１は第１の沸上運転の終了判定に上部温度センサＳＥ７でなく、下部温度センサＳＥ８を用いている。ここで、貯湯タンク９の下部の熱媒体の温度は貯湯タンク９の上部の熱媒体の温度よりも低い。このため、制御装置Ｃｎｔ１が第１の沸上運転の終了判定に下部温度センサＳＥ８を用いることで、給湯装置１００は貯湯タンク９の熱媒体全体をより確実に沸き上げることができる。
【００４０】
制御装置Ｃｎｔ１は第２の沸上運転を実行しているときに上部温度センサＳＥ７の検出温度が第２の停止温度Ｔｕｅ２よりも高くなった場合に第１のポンプ８を停止する。つまり、制御装置Ｃｎｔ１は第１の沸上運転の終了判定に下部温度センサＳＥ８でなく、上部温度センサＳＥ７を用いている。ここで、第２の沸上運転において、加熱された熱媒体は、貯湯タンク９の上部へ流動する。このため、制御装置Ｃｎｔ１が第２の沸上運転の終了判定に上部温度センサＳＥ７を用いることで、給湯装置１００は貯湯タンク９の上部の熱媒体をより確実に沸き上げることができる。
【００４１】
また、第２の停止温度Ｔｕｅ２は第１の停止温度Ｔｄｅ１よりも高い。ここで、図１５で説明したように、第２の沸上運転における貯湯タンク９の上部の熱媒体の温度は、第１の沸上運転における貯湯タンク９の上部の熱媒体の温度よりも上昇しやすい。このため、仮に第２の停止温度Ｔｕｅ２が第１の停止温度Ｔｄｅ１以下であると、沸き上げられた熱媒体の量がさほど多くないにもかかわらず、制御装置Ｃｎｔ１が第２の沸上運転を終了してしまう可能性が高まる。このため、第２の停止温度Ｔｕｅ２が第１の停止温度Ｔｄｅ１よりも高いので、給湯装置１００は第２の沸上運転において沸き上げられた熱媒体を確保することができる。
【００４２】
制御装置Ｃｎｔ１は第１の沸上運転において第１のポンプ８だけでなく第２のポンプ５の回転数を例えば最大回転数にする。つまり、第１の沸上運転における第１のポンプ８の回転数は第２の沸上運転における第１のポンプ８の回転数よりも高く、且つ、第１の沸上運転における第２のポンプ５の回転数は第２の沸上運転における第２のポンプ５の回転数よりも高い。このように、制御装置Ｃｎｔ１は、２次回路Ｃ２の熱媒体の流量の増大に合わせて、１次回路Ｃ１の熱媒体の流量も増大させる。これにより、第１の熱交換器２における熱交換効率及び第１の熱交換器２における熱交換効率が向上する。
【００４３】
上部温度センサＳＥ７は、出湯配管ｐ１０の第１の開口部ｔ３よりも下であって流入配管ｐ８の第２の開口部ｔ１よりも上に設けられている。また、下部温度センサＳＥ８は、流入配管ｐ８の第２の開口部ｔ１よりも下であって流出配管ｐ９の第３の開口部ｔ２よりも上に設けられている。このため、上部温度センサＳＥ７が貯湯タンク９の温度成層の上に位置しやすく、下部温度センサＳＥ８が貯湯タンク９の温度成層の下に位置しやすい。したがって、制御装置Ｃｎｔ１は第１の温度分布と第２の温度分布とをより精度よく判別することができる。
【００４４】
制御装置Ｃｎｔ１は、第２の平均加熱能力の方が第１の平均加熱能力よりも小さくなるように圧縮機１を制御している。第２の沸上運転において、第２のポンプ５の回転数は抑えられており、例えば最小回転数である。つまり、第２の沸上運転において、１次回路Ｃ１の熱媒体の流量が抑えられている。これにより、第１の熱交換器２における熱交換量が低下し、第１の熱交換器２の冷媒の凝縮温度が上昇する。そこで、制御装置Ｃｎｔ１が第２の沸上運転において圧縮機１の回転数を抑えることで、給湯装置１００は圧縮機１の吐出圧力が上昇し過ぎることを回避することができる。
制御装置Ｃｎｔ１は、第２の沸上運転のときの第２の過冷却度の方が第１の沸上運転のときの第１の過冷却度よりも大きくなるように絞り装置３を制御している。第２の沸上運転において、第２のポンプ５の回転数は抑えられており、例えば最小回転数である。第１の熱交換器２に流入する熱媒体の流量が抑えられるため、第１の熱交換器２の熱媒体の入口温度と第１の熱交換器２の熱媒体の出口温度との差が増大する傾向がある。そこで、制御装置Ｃｎｔ１が第２の沸上運転において第１の熱交換器２の過冷却度を大きくする。これにより、第１の熱交換器２の冷媒の出口温度がより低下する。つまり、第１の熱交換器２の冷媒の入口温度と第１の熱交換器２の冷媒の出口温度との差が増大する。これにより、第１の熱交換器２における冷媒と熱媒体との熱交換効率が向上する。
【００４５】
＜実施の形態１の変形例＞
図１６は、実施の形態１に係る給湯装置１００の変形例の概要構成図である。図１７は、実施の形態１に係る給湯装置１００の変形例の制御機能のブロック図である。給湯装置１００のタンクユニット３０の熱媒体回路Ｃは、１次回路Ｃ１及び２次回路Ｃ２を備えていた。変形例に係る給湯装置１００Ｂのタンクユニット３０の熱媒体回路Ｃ３は、複数の回路を備えていない。つまり、熱媒体回路Ｃには第１の熱交換器２と及び第１のポンプ８が設けられているが、熱媒体回路Ｃ３には第２のポンプ５、流路切替装置６及び第２の熱交換器７が設けられていない。給湯装置１００Ｂであっても、実施の形態１に係る給湯装置１００と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００４６】
実施の形態２．
実施の形態２では実施の形態１と相違する部分を中心に説明をし、同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。図１８は、実施の形態２に係る給湯装置２００の概要構成図である。図１９は、実施の形態２に係る給湯装置２００の制御機能のブロック図である。
【００４７】
＜実施の形態２の構成＞
給湯装置２００の熱媒体回路Ｃ２０の２次回路Ｃ２２は、熱媒体の流路を切り替える流路切替装置１０を備えている。また、２次回路Ｃ２２の流入配管ｐ８ｂは、貯湯タンク９に接続され、第１の沸上運転のときに熱媒体が流れる第１の流入配管ｐ８２と、貯湯タンク９に接続され、第２の沸上運転のときに熱媒体が流れる第２の流入配管ｐ８３とをそなえている。流路切替装置１０は、第１のポンプ８の吐出部に繋がっている入口ｄと、第１の流入配管ｐ８２を介して貯湯タンク９に繋がっている第１の出口ｆと、第２の流入配管ｐ８３を介して貯湯タンク９に繋がっている第２の出口ｅとを備えている。第１の流入配管ｐ８２は実施の形態１で説明した流入配管ｐ８と同様の構成である。第２の流入配管ｐ８３は、貯湯タンク９内に設けられている第４の開口部ｔ５を含む。第１の流入配管ｐ８２の第２の開口部ｔ１は、出湯配管ｐ１０の第１の開口部ｔ３及び第２の流入配管ｐ８３の第４の開口部ｔ５よりも下に設けられている。また、流出配管ｐ９の第３の開口部ｔ２は、第１の流入配管ｐ８２の第２の開口部ｔ１よりも下に設けられている。図１９に示すように、制御装置Ｃｎｔ１の制御部５０Ｃは、第１のポンプ８、第２のポンプ５及び流路切替装置６に加えて、流路切替装置１０を制御する。
【００４８】
＜実施の形態２の動作＞
図２０は、実施の形態２に係る給湯装置２００の第１の沸上運転の動作説明図である。
制御装置Ｃｎｔ１は、流路切替装置１０の第１の出口ｆを開き且つ流路切替装置１０の第２の出口ｅを閉じる。したがって、２次回路Ｃ２２の熱媒体は、第１のポンプ８、入口ｄ、第１の出口ｆ及び第１の流入配管ｐ８２を介して、貯湯タンク９に流入する。
【００４９】
図２１は、実施の形態２に係る給湯装置２００の第２の沸上運転の動作説明図である。
制御装置Ｃｎｔ１は、流路切替装置１０の第１の出口ｆを閉じ且つ流路切替装置１０の第２の出口ｅを開く。したがって、２次回路Ｃ２２の熱媒体は、第１のポンプ８、入口ｄ、第２の出口ｅ及び第２の流入配管ｐ８３を介して、貯湯タンク９に流入する。
【００５０】
＜実施の形態２の効果＞
第２の流入配管ｐ８３の第４の開口部ｔ５は第１の流入配管ｐ８２の第２の開口部ｔ１よりも上に設けられている。つまり、第２の流入配管ｐ８３の第４の開口部ｔ５は貯湯タンク９内の上部に設けられている。このため、第２の流入配管ｐ８３の第４の開口部ｔ５は温度成層の上に位置する。したがって、第２の沸上運転において、加熱された熱媒体は第４の開口部ｔ５から、貯湯タンク９のうち温度成層よりも上側の部分に流入する。そして、温度成層の上の部分に流入した熱媒体は、温度が高い分、下方へ流動することが抑制されている。したがって、給湯装置２００は貯湯タンク９の温度成層をより確実に保持することができる。つまり、給湯装置２００は、温度成層よりも上に位置する、給湯に利用する熱媒体の温度が低下することを抑制することができる。
【００５１】
実施の形態３．
実施の形態３では実施の形態１，２と相違する部分を中心に説明をし、同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。図２２は、実施の形態３に係る給湯装置３００の概要構成図である。図２３は、実施の形態３に係る給湯装置３００の貯湯タンク９及び流入配管ｐ８ｃの説明図である。図２４は、図２３に示す流入配管ｐ８ｃの拡大図である。
【００５２】
＜実施の形態３の構成＞
給湯装置３００の熱媒体回路Ｃ３０の２次回路Ｃ３２の流入配管ｐ８ｃは、実施の形態１で説明した熱媒体回路Ｃの２次回路Ｃ２の流入配管ｐ８と構成が相違する。しかし、熱媒体回路Ｃ３０のその他の構成は、給湯装置１００の熱媒体回路Ｃの構成と同じである。図２３及び図２４に示すように、流入配管ｐ８ｃは、貯湯タンク９内に設けられている第１の流入口ｔ６と、貯湯タンク９内に設けられ、第１の流入口ｔ６よりも熱媒体の流れ方向の下流側に設けられている第２の流入口ｔ７とを備えている。第１の流入口ｔ６及び第２の流入口ｔ７は流入配管ｐ８ｃに形成されている開口部である。第１の流入口ｔ６の開口面積は第２の流入口ｔ７の開口面積よりも狭い。また、流入配管ｐ８ｃは、第１の流入口ｔ６よりも熱媒体の流れ方向の下流側であって第２の流入口ｔ７よりも熱媒体の流れ方向の上流側に設けられ、流入配管ｐ８ｃを流れる熱媒体の流量に応じて開閉するように構成されている開閉機構部１２を備えている。また、流入配管ｐ８ｃは、開閉機構部１２が設けられている空間Ｓｐと、空間Ｓｐよりも熱媒体の流れ方向の上流側に設けられ、開閉機構部１２に開閉される流路ｐｔと、が形成されている。空間Ｓｐは、第１の流入口ｔ６よりも熱媒体の流れ方向の下流側であって第２の流入口ｔ７よりも熱媒体の流れ方向の上流側に設けられている。開閉機構部１２は流路ｐｔを開閉する開閉部１２Ａと、開閉部１２Ａを回転自在に支持するヒンジ部１２Ｂとを備えている。開閉部１２Ａは開閉部１２Ａの自重によって流路ｐｔを閉じている。
【００５３】
図２３及び図２４に示すように、流入配管ｐ８ｃは、水平面に平行に延びる水平部９０ｂと、鉛直方向に平行に延びる鉛直部９１ｂとを備えている。水平部９０ｂには流路ｐｔ及び第１の流入口ｔ６が設けられている。鉛直部９１ｂには空間Ｓｐ、第２の流入口ｔ７及び開閉機構部１２が設けられている。
【００５４】
＜実施の形態３の動作＞
図２５は、第１の沸上運転における開閉機構部１２を示している。第１の沸上運転における第１のポンプ８の回転数は、第２の沸上運転における第１のポンプ８の回転数よりも高い。このため、第１の沸上運転における流路ｐｔの熱媒体の圧力は、第２の沸上運転における流路ｐｔの熱媒体の圧力よりも高くなる。したがって、第１の沸上運転における流路ｐｔの熱媒体は、開閉部１２Ａを押し上げる。その結果、流路ｐｔの熱媒体は、空間Ｓｐ及び第２の流入口ｔ７を介して、貯湯タンク９に流入する。また、流路ｐｔを流れる熱媒体の一部は、第１の流入口ｔ６から貯湯タンク９に流入する。
【００５５】
図２６は、第２の沸上運転における開閉機構部１２を示している。第２の沸上運転における第１のポンプ８の回転数は低く抑えられているので、第２の沸上運転における流路ｐｔの熱媒体は開閉部１２Ａを押し上げることができない。つまり、流路ｐｔは開閉部１２Ａに閉じられている。したがって、流路ｐｔの熱媒体は、第１の流入口ｔ６から貯湯タンク９に流入する。
【００５６】
＜実施の形態３の効果＞
流入配管ｐ８ｃには熱媒体の流量に応じて開閉するように構成されている開閉機構部１２が設けられている。ここで、第１の沸上運転における、流入配管ｐ８ｃの熱媒体の流量は、第２の沸上運転における、流入配管ｐ８ｃの熱媒体の流量よりも大きい。このため、第１の沸上運転において、熱媒体は開閉機構部１２の開閉部１２Ａを押し上げ、流路ｐｔが開く。そして、流路ｐｔを流れる熱媒体の一部は、第２の流入口ｔ７から下向きに流れ、貯湯タンク９内に至る。これにより、第２の流入口ｔ７から貯湯タンク９内に流入した熱媒体は、貯湯タンク９内の下部へ流動し、その後、浮力で貯湯タンク９内の上部へ流動する。その結果、貯湯タンク９の熱媒体全体の温度が上昇する。また、流路ｐｔを流れる熱媒体の他部は、第１の流入口ｔ６から上向きに流れ、貯湯タンク９内に至る。流路ｐｔを流れる熱媒体の他部は、貯湯タンク９の上部の熱媒体の温度上昇に寄与する。
【００５７】
また、第２の沸上運転において、熱媒体は開閉機構部１２の開閉部１２Ａを押し上げることができず、流路ｐｔが閉じている。このため、流路ｐｔを流れる熱媒体は、第１の流入口ｔ６から上向きに流れ、貯湯タンク９内に至る。また、流路ｐｔを流れる熱媒体は第２の熱交換器７で加熱されているため、流路ｐｔから貯湯タンク９内に至った熱媒体にはその分、大きな浮力が働く。これにより、第１の流入口ｔ６から貯湯タンク９内に流入した熱媒体は、貯湯タンク９内の下部へは流動しにくく、貯湯タンク９内の上部へ流動する。つまり、第１の流入口ｔ６から貯湯タンク９内に流入した熱媒体は、貯湯タンク９内を流動する過程で、温度成層を通過しにくい。したがって、温度成層は第１の流入口ｔ６から貯湯タンク９内に流入した熱媒体によって乱されにくい。よって、給湯装置２００は貯湯タンク９の温度成層をより確実に保持することができる。つまり、給湯装置３００は、温度成層よりも上に位置する、給湯に利用する熱媒体の温度が低下することを抑制することができる。
【００５８】
制御装置Ｃｎｔ１が開閉機構部１２を制御しなくても、開閉機構部１２が流路ｐｔを開閉することができる。このため、流入配管ｐ８ｃの機構が複雑化することを回避することができる。なお、実施の形態３において、流路ｐｔの開閉には、開閉部１２Ａの自重の作用が利用されていたが、この作用に限定されない。流路ｐｔの開閉には、バネの弾性力及び磁石の磁力が利用されていてもよい。
【００５９】
第２の流入口ｔ７の開口面積は第１の流入口ｔ６の開口面積よりも広い。このため、第１の沸上運転において、第２の流入口ｔ７から貯湯タンク９内に流入する熱媒体の流量の方が、第１の流入口ｔ６から貯湯タンク９内に流入する熱媒体の流量よりも多くなる。したがって、流入配管ｐ８ｃを流れる熱媒体は、主に第２の流入口ｔ７から貯湯タンク９内に流入する。貯湯タンク９内に流入した熱媒体は、貯湯タンク９の下部へ流動し、その後、浮力で貯湯タンク９の上部へ流動する。つまり、第２の流入口ｔ７の開口面積が第１の流入口ｔ６の開口面積よりも広いので、第１の沸上運転において加熱された熱媒体は貯湯タンク９の全体に行き渡りやすい。
【００６０】
また、第１の流入口ｔ６の開口面積は第２の流入口ｔ７の開口面積より狭くなっているので、第２の沸上運転において、第１の流入口ｔ６から貯湯タンク９に流入する熱媒体の流速が上昇する。このため、第１の流入口ｔ６から貯湯タンク９に流入する熱媒体はすみやかに貯湯タンク９の上部に至る。したがって、給湯装置３００は貯湯タンク９の温度成層をより確実に保持することができる。つまり、給湯装置３００は、温度成層よりも上に位置する、給湯に利用する熱媒体の温度が低下することを抑制することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  圧縮機、２  第１の熱交換器、２Ａ  第１の熱媒体流路、２Ｂ  冷媒流路、３  絞り装置、４  熱交換器、４Ａ  送風機、５  第２のポンプ、６  流路切替装置、７  第２の熱交換器、７Ａ  第３の熱媒体流路、７Ｂ  第２の熱媒体流路、８  第１のポンプ、９  貯湯タンク、９Ａ  側面部、１０  流路切替装置、１２  開閉機構部、１２Ａ  開閉部、１２Ｂ  ヒンジ部、２０  ヒートポンプユニット、３０  タンクユニット、４０  暖房装置、５０Ａ  取得部、５０Ｂ  演算部、５０Ｃ  制御部、５０Ｄ  記憶部、６０Ａ  取得部、６０Ｂ  演算部、６０Ｃ  制御部、６０Ｄ  記憶部、７０  リモートコントローラ、９０  水平部、９０ｂ  水平部、９１  鉛直部、９１ｂ  鉛直部、１００  給湯装置、１００Ｂ  給湯装置、２００  給湯装置、３００  給湯装置、Ｃ  熱媒体回路、Ｃ１  １次回路、Ｃ２  ２次回路、Ｃ２０  熱媒体回路、Ｃ２２  ２次回路、Ｃ３  熱媒体回路、Ｃ３０  熱媒体回路、Ｃ３２  ２次回路、Ｃｎｔ１  制御装置、Ｃｎｔ２  制御装置、Ｈｘ  加熱用熱交換器、Ｐ１  ガス管、Ｐ２  液管、ＲＣ  冷媒回路、ＳＥ１  圧力センサ、ＳＥ２  温度センサ、ＳＥ３  温度センサ、ＳＥ４  温度センサ、ＳＥ５  温度センサ、ＳＥ６  温度センサ、ＳＥ７  上部温度センサ、ＳＥ８  下部温度センサ、Ｓｐ  空間、Ｕ  利用部、ａ  入口、ｂ  出口、ｃ  出口、ｄ  入口、ｅ  第２の出口、ｆ  第１の出口、ｐ１  配管、ｐ１０  出湯配管、ｐ１１  配管、ｐ２  配管、ｐ３  配管、ｐ４  配管、ｐ５  配管、ｐ６  配管、ｐ７  配管、ｐ８  流入配管、ｐ８２  第１の流入配管、ｐ８３  第２の流入配管、ｐ８ｂ  流入配管、ｐ８ｃ  流入配管、ｐ９  流出配管、ｐｔ  流路、ｔ１  第２の開口部、ｔ２  第３の開口部、ｔ３  第１の開口部、ｔ４  開口部、ｔ５  第４の開口部、ｔ６  第１の流入口、ｔ７  第２の流入口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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