(57)【要約】【課題】起動電流、温度変動による運転効率の低下を小さくし、またタンク放熱ロスを少なくすることができるヒートポンプ式給湯装置を提供する。【解決手段】高温湯出湯要求と、それよりも低温の中温湯出湯要求との混在する給湯回路に用いる給湯装置である。熱源と、この熱源によって加熱された温湯を貯湯する貯湯タンク３と有する給湯ユニット１を複数台有する。全ての給湯ユニット１に高温湯を貯湯する高負荷モードを設ける。給湯ユニット１の内の特定の給湯ユニット１に高温湯を貯湯する一方、残りの給湯ユニットにそれよりも低温の中温湯を貯湯する低負荷モードを設ける。両モードを要求負荷に応じて切換可能とした。【選択図】図１
2006038427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温湯出湯要求と、それよりも低温の中温湯出湯要求との混在する給湯回路に用いる給湯装置であって、熱源と、この熱源によって加熱された温湯を貯湯する貯湯タンク（３）とを有する給湯ユニット（１）を複数台有し、上記全ての給湯ユニット（１）-に高温湯を貯湯する高負荷モードと、上記給湯ユニット（１）の内の特定の給湯ユニット（１）に高温湯を貯湯する一方、残りの給湯ユニット（１）にそれよりも低温の中温湯を貯湯する低負荷モードを設け、上記両モードを要求負荷に応じて切換可能としたことを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
上記高負荷モードにおいて特定の給湯ユニット（１）を、他の給湯ユニット（１）に優先して追焚きを行う優先追焚きユニットとすることを特徴とする請求項１の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、家庭用給湯機の分野では高温給湯が可能で、機器効率の高いヒートポンプ式給湯機が普及してきた（例えば、特許文献１参照）。さらに、業務用給湯市場にも給湯容量を拡大した製品が求められている。そのため、家庭用の熱源ユニットを組み合わせることで、中規模外食店等の給湯使用量に対応した製品とすることが可能である。そして、貯湯タンクの多連結システムとして電気温水器の並列設置例がある。
【特許文献１】特開２００１−２６３８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、各電気温水器の同時発停運転が行われることがあり、このような場合には、システム効率低下を招くと共に、沸上温度が必要以上に高くなり、貯湯タンクからの放熱量が大きい等の問題があった。
【０００４】
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、起動電流、温度変動による運転効率の低下を小さくし、またタンク放熱ロスを少なくすることができる給湯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで請求項１の給湯装置は、高温湯出湯要求と、それよりも低温の中温湯出湯要求との混在する給湯回路に用いる給湯装置であって、熱源と、この熱源によって加熱された温湯を貯湯する貯湯タンク３と有する給湯ユニット１を複数台有し、上記全ての給湯ユニット１に高温湯を貯湯する高負荷モードと、上記給湯ユニット１の内の特定の給湯ユニット１に高温湯を貯湯する一方、残りの給湯ユニット１にそれよりも低温の中温湯を貯湯する低負荷モードを設け、上記両モードを要求負荷に応じて切換可能としたことを特徴としている。
【０００６】
上記請求項１の給湯装置では、使用する給湯量が多い週末等の高負荷時には、全ての給湯ユニット１に高温湯を貯湯する高負荷モードとすることができ、その使用する給湯量に十分対応して、湯がなくなるいわゆる「湯切れ」状態を回避することができる。また、使用する給湯量があまり多くない平日等の低負荷時には、給湯ユニット１の内の特定の給湯ユニット１に高温湯を貯湯する一方、残りの給湯ユニットにそれよりも低温の中温湯を貯湯する低負荷モードとすることができ、その使用する給湯量に十分対応して、湯が無くなるいわゆる「湯切れ」状態を回避することができる。しかも、この低負荷モードでは、特定の給湯ユニット１のみ高温湯の貯湯を行い、残りの給湯ユニットでは中温湯の貯湯を行うものであり、この中温湯の貯湯の貯湯タンク３では貯湯温度を必要以上に上げる必要がなくなる。また、高温給湯と中温給湯の同時取出しが可能である給湯ユニット１・・から、全体給湯負荷の変動に対し、高温給湯と中温給湯をコントロールできる。
【０００７】
請求項２の給湯装置は、上記高負荷モードにおいて特定の給湯ユニットを、他の給湯ユニットに優先して追焚きを行う優先追焚きユニットとすることを特徴としている。
【０００８】
上記請求項２の給湯装置では、高負荷モードにおいて特定の給湯ユニットを、他の給湯ユニットに優先して追焚きを行う優先追焚きユニットとするので、給湯量不足となることを回避することができる。また、給湯に応じて、各給湯ユニットに貯湯することができ、装置の発停ロスを少なくすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の給湯装置によれば、週末等の高負荷時及び平日等の低負荷時において、湯がなくなるいわゆる「湯切れ」状態を回避することができるので、中規模外食店等における給湯使用量に対応することができる。しかも、平日等の低負荷時には、貯湯タンク内の貯湯温度を必要以上に上げる必要がなくなるので、タンク放熱ロスを減少させて省エネを達成できる。また、高温給湯と中温給湯の同時取出しが可能である給湯ユニットから、全体給湯負荷の変動に対し、高温給湯と中温給湯をコントロールできるので、起動電流、温度変動による運転効率の低下を小さくすることができる。
【００１０】
請求項２の給湯装置によれば、給湯量不足となることを回避することができるので、ユーザの使用する給湯量に十分対応して、湯が無くなるいわゆる「湯切れ」状態を回避することができる。また、発停ロスを少なくすることができ、省エネを達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、この発明の給湯装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は給湯装置の簡略図である。この給湯装置は、複数（この場合、３つ）の給湯ユニット１・・を備える。各給湯ユニット１はそれぞれ図２に示すように、貯湯タンク３として、第１貯湯タンク３ａと、第２貯湯タンク３ｂとを備えると共に、熱源ユニットとして、第１熱源ユニット４ａと第１熱源ユニット４ｂとを備えている。
【００１２】
各熱源ユニット４ａ、４ｂは、図３に示すように、冷媒回路（冷凍サイクル）５を備える。そして、冷凍サイクル５は、圧縮機６と、水熱交換器７と、膨張弁８と、蒸発器（空気熱交換器）９等を順に接続して構成される。そして、図２に示すように、各熱源ユニット４ａ、４ｂは連結配管１０を介して連結され、この連結配管１０には第２貯湯タンク３ｂの底部に接続される低温水供給用配管１１が接続されている。この際、連結配管１０は、第１部１０ａと、第２部１０ｂと、第１部１０ａと第２部１０ｂとを連結する連結部１０ｂとからなリ、低温水供給用配管１１がこの連結部１０ｂに接続されている。また、第１熱源ユニット４ａからは湯供給配管１２が突出され、第２熱源ユニット４ｂからは湯供給配管１３が突出される。そして、第１熱源ユニット４ａにおいて、湯供給配管１２と、連結配管１０の第１部１０ａとが接続路１４を介して接続され、第２熱源ユニット４ｂにおいて、湯供給配管１３と連結配管１０の第２部１０ｂとが接続路１５を介して接続される。この際、各接続路１４、１５に水熱交換器７にて構成される熱交換路１６（図３参照）が介設される。
【００１３】
また、第１貯湯タンク３ａの上部と第２貯湯タンク３ｂの底部とが配管１７にて接続されている。この配管１７は、第１貯湯タンク３ａの上部に接続される第１配管１８と、第２貯湯タンク３ｂの底部に接続される第２配管１９と、第１配管１８と第２配管１９とを接続する第３配管２０及び第４配管２１とからなる。そして、湯供給配管１２が切換弁（三方弁）２２を介して第４配管２１に接続され、湯供給配管１３が切換弁（三方弁）２３を介して第３配管２０に接続される。なお、連結配管１０の第１部１０ａ及び第２部１０ｂに水循環用ポンプＰ、Ｐが介設されている。
【００１４】
さらに、第１貯湯タンク３ａの上部（頂部）には高温湯用出湯管２５が接続され、第１貯湯タンク３ａの下部と第２貯湯タンク３ｂの上部とは連絡配管２６を介して接続されている。また、第２貯湯タンク３ｂの上部には出湯管２７が接続されている。この場合、上記高温湯用出湯管２５には接続配管３２が接続され、この接続配管３２に混合弁３０が接続される。そして、この接続配管３２に上記出湯管２７が三方弁３４を介して接続される。また、第１貯湯タンク３ａの下部に排出配管３３が接続され、この排出配管３３が三方弁３４を介して出湯管２７に接続される。また、第２貯湯タンク３ｂの下部には減圧弁３５が介設された給水用配管３６が接続され、この給水用配管３６に上記混合弁３０に接続される給水用配管３７が接続されている。
【００１５】
次に、上記のように構成された給湯装置における沸き上げ運転について説明する。各熱源ユニット４ａ、４ｂの圧縮機６を駆動すると共に、連結配管１０の水循環用ポンプＰ、Ｐを駆動する。すると、第２貯湯タンク３ｂの底部の低温水が低温水供給用配管１１から連結配管１０の第３部１０ｃを介して第１部１０ａと第２部１０ｂにそれぞれ流入する。そして、第１部１０ａに入った低温水（未加熱水）は熱交換路１６を介して湯供給配管１２に流入する。また、第２部１０ｂに入った低温水（未加熱水）は熱交換路１６を介して湯供給配管１３に流入する。
【００１６】
この際、各熱源ユニット４ａ、４ｂにおいては、圧縮機６からの吐出冷媒が、水熱交換器７、膨張弁８、空気熱交換器（蒸発器）９等を順次経由して圧縮機６へと返流する。そのため、熱交換路１６を流通する未加熱水が水熱交換器７によって加熱される。そして、第１熱源ユニット４ａにて加熱された加熱水が湯供給配管１２から三方弁２２を介して第１配管１８に入り、この第１配管１８から第１貯湯タンク３ａに流入する。また、第２熱源ユニット４ｂにて加熱された加熱水が湯供給配管１３から三方弁２３を介して、第３配管２０から第１配管１８に入り、この第１配管１８から第１貯湯タンク３ａに流入する。すなわち、第２貯湯タンク３ａの低温水が低温水供給用配管１１から流出し、それに応じて第１貯湯タンク３ａの温水が低部から連絡配管２６を介して、第２貯湯タンク３ｂの上部に流入して、第１貯湯タンク３ａにおいて高温の湯が上部から順次溜まっていくことになる。
【００１７】
ところで、第１貯湯タンク３ａの下部側に温度検出器（温度サーミスタ）３８が付設される共に、第２貯湯タンク３ｂの上部側に温度検出器（温度サーミスタ）３９が付設されている。すなわち、これらの温度検出器３８、３９の温度に基づいて、上記三方弁３４を切換えることによって、第１貯湯タンク３ａ又は第２貯湯タンク３ｂから中温湯を出湯することができる。また、この中温湯出湯以外に、高温湯用出湯管２５からの高温湯を出湯することができる。ここで、高温湯としては例えば８０℃程度の湯であり、中温湯とは例えば５０℃程度の湯である。
なお、沸上運転開始時等において各熱源ユニット４ａ、４ｂにて十分加熱されていない状態では、第１貯湯タンク３ａの上部に低温の湯が供給されないように各三方弁２２、２３を切換え、この低温の湯を配管１７の第３配管を介して第２貯湯タンク３ｂに返流するようにする。
【００１８】
このように、各給湯ユニット１（つまり、第１給湯ユニット１ａと第２給湯ユニット１ｂと第３給湯ユニット１ｃ）は、高温湯と中温湯との貯湯が可能である。すなわち、この給湯装置は、高温湯出湯要求と、それよりも低温の中温湯出湯要求との混在する給湯回路に用いる給湯装置であって、熱源（熱源ユニット）と、この熱源によって加熱された温湯を貯湯する貯湯タンク３と有する給湯ユニット１を複数台有することになる。そのため、この給湯装置では、図１に示すように、高温湯供給用配管４０と中温湯供給用配管４１とを備え、高温湯供給用配管４０に各第１給湯ユニット１ａと第２給湯ユニット１ｂと第３給湯ユニット１ｃの高温湯用出湯管２５・・が接続され、中温湯供給用配管４１に各第１給湯ユニット１ａと第２給湯ユニット１ｂと第３給湯ユニット１ｃの中温湯出湯管４２が接続される。なお、第１給湯ユニット１ａと第２給湯ユニット１ｂの中温湯出湯管４２には電磁弁４３が介設され、第３給湯ユニット１ｃの高温湯用出湯管２５には電磁弁４４が介設されている。すなわち、各電磁弁４３・・にて、各給湯ユニット１ａ、１ｂにおいて、中温湯出湯管４２からの中温湯供給用配管４１への中温湯の供給を停止することができ、電磁弁４４にて、給湯ユニット１ｃにおいて高温湯出湯管２５からの高温湯供給用配管４０への高温湯の供給を停止することができる。
【００１９】
この際、週末（土曜日及び日曜日）のように使用する湯が多いとき（高負荷時）には、上記全ての給湯ユニット１ａ、１ｂ、１ｃに高温湯を貯湯する高負荷モードとし、平日のように使用する湯が少ないとき（低負荷時）には、上記給湯ユニット１ａ、１ｂ、１ｃの内の特定の給湯ユニット１ａ、１ｂに高温湯を貯湯する一方、残りの給湯ユニット１ｃにそれよりも低温の中温湯を貯湯する低負荷モードを設けている。そして、上記両モードを要求負荷に応じて切換可能とした。
【００２０】
すなわち、高負荷時には、給湯ユニット１ａ、１ｂ、１ｃの各高温湯用出湯管２５・・からの高温湯を高温湯供給用配管４０に供給すると共に、給湯ユニット１ａ、１ｂの各中温湯出湯管４２からの中温湯を中温湯供給用配管４１に供給するようにする。これによって、高温湯及び中温湯の十分な給湯量を確保でき、ユーザは安定して使用することができる。また、平日のように使用する湯が少ないとき（低負荷時）には、図１の低負荷時として記載しているように、給湯ユニット１ａ、１ｂの各高温湯用出湯管２５、２５からの高温湯を高温湯供給用配管４０に供給すると共に、給湯ユニット１ｃの中温湯出湯管４２からの中温湯を中温湯供給用配管４１に供給するようにする。このように、高温湯供給用配管４０に供給することができる高温湯の量、及び中温湯供給用配管４１に供給することができる高温湯の量が上記高負荷時に比べて少なくなるが、低負荷時であるので、その使用量に十分対応することができる。
【００２１】
上記給湯装置では、使用する給湯量が多い週末等の高負荷時には、全ての給湯ユニット１に高温湯を貯湯する高負荷モードとすることができ、その使用する給湯量に十分対応して、湯がなくなるいわゆる「湯切れ」状態を回避することができる。また、使用する給湯量があまり多くない平日等の低負荷時には、給湯ユニット１の内の特定の給湯ユニット１に高温湯を貯湯する一方、残りの給湯ユニットにそれよりも低温の中温湯を貯湯する低負荷モードとすることができ、その使用する給湯量に十分対応して、湯が無くなるいわゆる「湯切れ」状態を回避することができる。すなわち、週末等の高負荷時及び平日等の低負荷時において、湯がなくなるいわゆる「湯切れ」状態を回避することができるので、中規模外食店等における給湯使用量に対応することができる。しかも、この低負荷モードでは、特定の給湯ユニット１のみ高温湯の貯湯を行い、残りの給湯ユニット１では中温湯の貯湯を行うものであり、この中温湯の貯湯の貯湯タンク３では貯湯温度を必要以上に上げる必要がなくなる。このため、タンク放熱ロスを減少させて省エネを達成できる。また、高温給湯と中温給湯の同時取出しが可能である給湯ユニット１・・から、全体給湯負荷の変動に対し、高温給湯と中温給湯をコントロールでき、起動電流、温度変動による運転効率の低下を小さくすることができる。
【００２２】
ところで、上記給湯装置では、３つの給湯ユニット１ａ、１ｂ、１ｃを備えたものであるが、高負荷モードにおいて、２台の給湯ユニット１ａ、１ｂのみを使用して沸き上げた場合、加熱能力不足（給湯量不足）が生じるときがある。このようなときには、２つの給湯ユニットの貯湯量不足（給湯量不足）を補うために、給湯ユニット１ｃを、追焚きに使用するようにするようにできる。すなわち、図４の実線で示すように、まず２台の第１貯湯ユニット１ａと第２貯湯ユニット１ｂを使用して沸き上げ、給湯量不足（実線で示す加熱能力不足ラインのとき）となるとき、この第１貯湯ユニット１ａと第２貯湯ユニット１ｂに加えて第３貯湯ユニット１ｃを使用して、給湯量不足となるのを解消する。そして、３台の貯湯ユニット１ａ、１ｂ、１ｃの沸き上げによる給湯量が過剰（実線で示す加熱能力余剰ラインのとき）となるときには、第３貯湯ユニット１ｃの運転を停止する。その後、再び給湯量不足となれば、第３貯湯ユニット１ｃの運転を行う。
【００２３】
上記のように制御すれば、高負荷モードにおいて、特定の給湯ユニット（この場合、第３給湯ユニット１ｃ）を、他の給湯ユニット（この場合、第１給湯ユニット１ａと第２給湯ユニット１ｂ）に優先して沸き上げる運転（追焚き運転）を行う優先追焚きユニットとすることになる。
【００２４】
このため、優先追焚きユニット１ｃにて、第１給湯ユニット１ａと第２給湯ユニット１ｂとの給湯量不足を補うことになるので、給湯量不足となることを回避することができる。これにより、ユーザの使用する給湯量に十分対応して、湯が無くなるいわゆる「湯切れ」状態を回避することができる。また、給湯に応じて、各貯湯ユニット１ａ、１ｂ、１ｃを運転することになり、発停ロスを少なくすることができ、省エネを達成できる。
【００２５】
また、３つの給湯ユニット１ａ、１ｂ、１ｃを備えたものにおいて次のように制御することも可能である。まず、３台同時に運転して、この３台の給湯ユニット１ａ、１ｂ、１ｃの沸き上げによる給湯量が過剰（破線で示す加熱能力余剰ラインのとき）となるときには、給湯ユニット１ａ、１ｂ、１ｃの運転を停止する。その後、再び給湯量不足（破線で示す加熱能力不足ラインのとき）となれば、３台の給湯ユニット１ａ、１ｂ、１ｃの運転を行う。
【００２６】
上記のように、優先追焚きユニット１ｃにて他の給湯ユニット１ａ、１ｂの給湯量不足を補うものである場合、各給湯ユニット１ａ、１ｂ、１ｃにおいては複数の貯湯タンク３を必ずしも設けなくてもよく、１個の貯湯タンク３を備えたものであってもよい。この場合、例えば、図５に示すように、貯湯タンク３に、夜間沸上用の判別レベル４５と、昼間沸上用の判別レベル４６とを設け、残湯が夜間沸上用の判別レベル４５と昼間沸上用の判別レベル４６との間であれば、給湯ユニット１ａ、１ｂの２台の運転を行い、残湯が昼間沸上用の判別レベル４６よりも上であれば、各給湯ユニット１ａ、１ｂ、１ｃの３台の運転を行うようにすることができる。なお、判別レベル４５、４６は、この貯湯タンク３に付設される温度検出器（温度サーミスタ）４７、４８にて決定することができる。
【００２７】
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、図１に示す実施の形態では、各給湯ユニット１ａ、１ｂ、１ｃはそれぞれ２個の貯湯タンク３ａ、３ｂ備えていたが、この場合、各給湯ユニット１ａ、１ｂ、１ｃにおいて、高温給湯と中温給湯とが可能であれば、貯湯タンクを１個としても３個以上であってもよい。さらに、熱源ユニット４ａ、４ｂとしても１個であってもよい。また、給湯ユニットの増減も可能である。なお、上記実施の形態では、加熱源としてヒートポンプを使用したが、電気ヒータ等の他の熱源であってもよい。また、ヒートポンプを利用する場合の冷凍サイクルの冷媒として、ジクロロジフルオロメタン（Ｒ−１２）やクロロジフルオロメタン（Ｒ−２２）や１，１，１，２−テトラフルオロエタン（Ｒ−１３４ａ）等のような冷媒であっても、炭酸ガス、エチレン、エタン、酸化窒素等の自然系冷媒であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の給湯装置の実施形態を示す簡略図である。
【図２】上記給湯装置の給湯ユニットの簡略図である。
【図３】上記給湯装置の熱源ユニットの簡略図である。
【図４】この発明の給湯装置の他の実施形態の制御方法を示す簡略図である。
【図５】上記給湯装置の貯湯タンクを示す簡略図である。
【符号の説明】
【００２９】
１・・給湯ユニット、３・・貯湯タンク
【図１】
2006038427.tif 000003
【図２】
2006038427.tif 000004
【図３】
2006038427.tif 000005
【図４】
2006038427.tif 000006
【図５】
2006038427.tif 000007