(57)【要約】【課題】形成される中間層域の中温湯の有効利用ができて貯湯量の低下を防止できるヒートポンプ式給湯装置を提供する。【解決手段】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、第１貯湯タンク３ａの底部と第２貯湯タンク３ｂの頂部とが連結配管２６を介して接続された給湯装置である。第１貯湯タンク３ａの底部に中間温度湯取出口２８を設ける。第２貯湯タンク３ｂの頂部に中間温度湯取出口２９を設ける。中間温度湯取出口２８、２９の少なくともいずれか一方からの中間温度湯出湯を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、第１貯湯タンク（３ａ）の底部と第２貯湯タンク（３ｂ）の頂部とが連結配管（２６）を介して接続された給湯装置であって、上記第１貯湯タンク（３ａ）の底部に上記中間温度湯取出口（２８）を設けると共に、上記第２貯湯タンク（３ｂ）の頂部に上記中間温度湯取出口（２９）を設け、上記中間温度湯取出口（２８）（２９）の少なくともいずれか一方からの中間温度湯出湯を行うことを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
第１貯湯タンク（３ａ）の底部の温度と第２貯湯タンク（３ｂ）の頂部の温度の低い方の中間温度湯取出口（２８）（２９）から出湯することを特徴とする請求項１の給湯装置。
【請求項３】
上記制御を、上記第１貯湯タンク（３ａ）の底部の温度と第２貯湯タンク（３ｂ）の頂部の温度とが予め設定した中温給湯設定温度よりも高いときに行うことを特徴とする請求項１又は請求項２の給湯装置。
【請求項４】
第１貯湯タンク（３ａ）の底部の温度と第２貯湯タンク（３ｂ）の頂部の温度のいずれかが、予め設定した中温給湯設定温度よりも低いときには、中間温度湯出湯を行わずに第１貯湯タンク（３ａ）の頂部からの高温湯出湯を行うことを特徴とする請求項１の給湯装置。
【請求項５】
第１貯湯タンク（３ａ）の底部の温度と第２貯湯タンク（３ｂ）の頂部の温度のいずれかもが予め設定した中温給湯設定温度よりも低いときには、中間温度湯出湯を行わずに第１貯湯タンク（３ａ）の頂部からの高温湯出湯を行うことを特徴とする請求項１の給湯装置。
【請求項６】
配管接続位置を貯湯タンク（３ａ）（３ｂ）の下方に配置すると共に、貯湯タンク（３ｂ）に水を供給する給水用配管（３６）に介設される減圧弁（３５）を機外取付けとしたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかの給湯装置。
【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、家庭用の貯湯ユニット（貯湯タンク等にて構成されるユニット）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、ヒートポンプ式の給湯機（給湯装置）では、積層沸き上げ方式としているため、貯湯ユニット（システム）を直列配置することは高温湯の再加熱となり、沸き上げ効率が低下していた。しかし、夜間電力の有効利用を考えると貯湯タンクを連結することが必要となり、貯湯タンクのみを直列設置方式で増設していくことが容易にできるシステムが要望されている。また、連結の繋ぎ部分は放熱ロスも発生し易く、中間温度層ができることで貯湯量の低下という課題があった。さらに、貯湯ユニットを直列位置することによって、装置の設置スペースを大きくとる必要があった。
【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、形成される中間層域の中温湯の有効利用ができて貯湯量の低下を防止でき、また貯湯ユニットを直列配置しても無駄なスペースが無く装置全体としてコンパクト化を図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、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、第１貯湯タンク３ａの底部と第２貯湯タンク３ｂの頂部とが連結配管２６を介して接続された給湯装置であって、上記第１貯湯タンク３ａの底部に上記中間温度湯取出口２８を設けると共に、上記第２貯湯タンク３ｂの頂部に上記中間温度湯取出口２９を設け、上記中間温度湯取出口２８、２９の少なくともいずれか一方からの中間温度湯出湯を行うことを特徴としている。
【０００６】
上記請求項１の給湯装置では、上記中間温度湯取出口２８、２９の少なくともいずれか一方からの中間温度湯出湯を行うことができるので、中間温度湯の有効利用を図ることができる。
【０００７】
請求項２の給湯装置は、第１貯湯タンク３ａの底部の温度と第２貯湯タンク３ｂの頂部の温度の低い方の中間温度湯取出口２８、２９から出湯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、温度の低い方から取出すことができるので、使用する際に温度調整用の給水量を少なくできる。
【０００９】
請求項３の給湯装置は、上記制御を、上記第１貯湯タンク３ａの底部の温度と第２貯湯タンク３ｂの頂部の温度とが予め設定した中温給湯設定温度よりも高いときに行うことを特徴としている。
【００１０】
上記請求項３の給湯装置では、設定した中温給湯設定温度よりも高い中間温度湯を出湯でき、中間温度湯の安定した利用が可能となる。
【００１１】
請求項４の給湯装置は、第１貯湯タンク３ａの底部の温度と第２貯湯タンク３ｂの頂部の温度のいずれかが、予め設定した中温給湯設定温度よりも低いときには、中間温度湯出湯を行わずに第１貯湯タンク３ａの頂部からの高温湯出湯を行うことを特徴としている。
【００１２】
上記請求項４の給湯装置では、第１貯湯タンク３ａの底部の温度と第２貯湯タンク３ｂの頂部の温度のいずれかが、予め設定した中温給湯設定温度よりも低いときには、形成される中間温度湯範囲が小さく、このようなときに中間温度湯を出湯すれば、中間温度湯の供給が安定せず、高温湯出湯を行うことによって、ユーザ所望する温度の湯を得ることができる。
【００１３】
請求項５の給湯装置は、第１貯湯タンク３ａの底部の温度と第２貯湯タンク３ｂの頂部の温度のいずれかもが予め設定した中温給湯設定温度よりも低いときには、中間温度湯出湯を行わずに第１貯湯タンク３ａの頂部からの高温湯出湯を行うことを特徴としている。
【００１４】
上記請求項５の給湯装置では、第１貯湯タンク３ａの底部の温度と第２貯湯タンク３ｂの頂部の温度のいずれかもが予め設定した中温給湯設定温度よりも低いときには、各中間温度湯取出口２８、２９から出湯される中間温度湯が、ユーザが所望する温度でないので、高温湯出湯を行うことによって、ユーザが所望する温度の湯を得ることができる。
【００１５】
請求項６の給湯装置は、配管接続位置を貯湯タンク３ａ、３ｂの下方に配置すると共に、貯湯タンク３ｂに水を供給する給水用配管３６に介設される減圧弁３５を機外取付けとしたことを特徴としている。
【００１６】
上記請求項６の給湯装置では、配管接続位置を貯湯タンク３ａ、３ｂの下方に配置するので、貯湯タンク３ａ、３ｂの下方のいわゆるデットスペースで配管接続処理を行うことができる。また、貯湯タンク３ｂに供給する給水用配管３６に介設される減圧弁３５を機外取付けとしたので、減圧弁３５の取付け・取外し作業が容易となる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の給湯装置によれば、中間温度湯の有効利用を図ることができるので、高温湯の使用量を少なくでき、使用する湯が無くなるいわゆる「湯切れ」を回避することができる。しかも、中間温度湯領域の少なくして高温湯の貯湯量を増やすことができる。
【００１８】
請求項２の給湯装置によれば、温度の低い方から取出すことができるので、使用する際に温度調整用の給水量を少なくでき、省エネ化を達成できる。
【００１９】
請求項３の給湯装置によれば、中間温度湯の安定した利用が可能となるので、高温湯の貯湯量の減少を有効に防止して、「湯切れ」回避の信頼性が向上する。
【００２０】
請求項４又は請求項５の給湯装置によれば、ユーザが所望する温度の湯を得ることができ、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できる。
【００２１】
請求項６の給湯装置によれば、貯湯タンクの下方のいわゆるデットスペースで配管接続処理を行うことができる。このため、スペースの有効利用を図ることができ、コンパクト化を達成できる。また、減圧弁の取付け・取外し作業が容易となって、この給湯装置の施工の簡略化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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、第１貯湯タンク３ａと、第２貯湯タンク３ｂと、第１給湯ユニット４ａと、第２給湯ユニット４ｂとを備えている。
【００２３】
各給湯ユニット（熱源ユニット）４ａ、４ｂは、図２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１に示すように、各給湯ユニット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給湯ユニット４ａからは湯供給配管１２が突出され、第２給湯ユニット４ｂからは湯供給配管１３が突出される。そして、第１給湯ユニット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給湯ユニット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２参照）が介設される。
【００２４】
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。
【００２５】
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の上部とは接続配管（連結配管）２６を介して接続されている。また、第２貯湯タンク３ｂの上部に中間温度湯取出口（中間温湯取出口）２９が開設され、この中間温度湯取出口２９に出湯管２７が接続され、上記高温湯用出湯管２５には接続配管３２が接続されて、この接続配管３２に混合栓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の下部に中間温度湯取出口（中間温湯取出口）２８が開設され、この中間温度湯取出口２８に出湯管３３が接続され、この出湯管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に上記混合栓３０に接続される給水配管３７が接続されている。
【００２６】
そして、この給湯装置においては、配管１７、出湯管２５、連結配管２６等の各種の配管接続位置を貯湯タンク３ａ、３ｂの下方に配置するようにしている。また、給水用配管３６に介設される減圧弁３５を機外取付けとしている。すなわち、給水用配管３６を、この装置側の第１配管３６ａと装置外の第２配管３６ｂとに分け、減圧弁３５をこの第２配管３６ｂ側に設けるようにしている。
【００２７】
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。各給湯ユニット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。
【００２８】
この際、各給湯ユニット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給湯ユニット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給湯ユニット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３ｂ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結配管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。なお、沸上運転開始時等において各給湯ユニット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。
【００２９】
ところで、このように貯湯タンク３を有する給湯装置は、図３に示すように、貯湯タンク３に温度検出器を付設して、この温度検出器にて検出した温度に基づいて沸き上げ制御を行う。この図３に示す場合、温度検出器として４個複数のサーミスタ３８、３９、４０、４１を付設している。そして貯湯タンク３の下部のサーミスタを給水サーミスタ３８とし、他のサーミスタを残湯サーミスタ３９、４０、４１としている。
【００３０】
この場合、給水サーミスタ３８にて高温の湯が使用されたこと（第１の設定温度以下）を検知すると、沸き上げ運転を開始し、この給水サーミスタ３８が全量沸き上げ（第２の設定温度以上）を検知すると、この沸き上げ運転を停止する。すなわち、給水サーミスタ３８にて検出した温度が第１の設定温度以下であれば、この貯湯タンク３の下部の湯が低温であり、この貯湯タンク３全体に高温の湯が溜まっていないので、沸き上げ運転を行うことになる。また、給水サーミスタ３８にて検出した温度が上記第２の設定温度以上となれば、貯湯タンク３の下部の湯が高温であり、貯湯タンク３全体に高温の湯が溜まっていることになるので、沸き上げ運転を停止することになる。なお、上記図３においては、運転操作用等のリモコン４５に、各サーミスタ３８、３９、４０、４１に対応するインジケータ表示部４６、４７、４８、４９を設けている。各サーミスタ３８、３９、４０、４１が上記第２の設定温度以上を検知（検出）すると、その対応するインジケータ表示部４６、４７、４８、４９を表示（発光ダイオード等の点灯）を行い、サーミスタ３８、３９、４０、４１が上記第１の設定温度を検知すると、その対応するインジケータ表示部４６、４７、４８、４９の消灯することになる。
【００３１】
上記図３においては、貯湯タンク３が一つであったが、図１のように、貯湯タンク３が２つの場合であっても、残湯サーミスタ（残湯センサー）の数が増加するのみであって、同様の沸き上げ運転を行うことができる。すなわち、給水サーミタ３８を第２の貯湯タンク３ｂの下部に付設すればよい。これによって、第１貯湯タンク３ａと第２貯湯タンク３ｂに高温に湯を溜めることができる。
【００３２】
ところで、この給湯装置では、第１貯湯タンク３ａの下部側に温度検出器（残湯サーミスタ）４２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（残湯サーミスタ）４３が付設されている。すなわち、これらの温度検出器４２、４３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（中間温度湯）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。すなわち、この給湯装置では、出湯管２７を使用する中温湯給湯用第１回路５０と、出湯管３３を使用する中温湯給湯用第２回路５１と、高温湯用出湯管２５を使用する高温湯給湯用配管回路５２とを備えることになる。
【００３３】
この場合、中温湯給湯設定温度を予め設定し、この給湯設定温度と上記温度サーミスタ（残湯センサー）４２、４３の温度とを比較することによって、上記回路５０、５１、５２の切換えを行う。具体的には、中温湯給湯設定温度が残湯センサー４２、４３の温度以下である場合において、第１貯湯タンク３ａの残湯センサー４２が第２貯湯タンク３ｂの残湯センサー４３よりも温度が高いとき、つまり、（残湯センサー４２の温度＞残湯センサー４３の温度）のときには、上記中温湯給湯用第１回路５０を使用して、中温湯給湯を行い、また、（残湯センサー４２の温度≦残湯センサー４３の温度）のときには、上記中温湯給湯用第２回路５１を使用して、中温湯給湯を行う。そして、残湯センサー４２の温度と残湯センサー４３の温度とのいずれかのみ上記設定温度よりも高い場合には、その高い方の貯湯タンク３ａ、３ｂから中温湯給湯を行う。また、給湯設定温度が残湯センサー４２、４３の温度よりも高い場合には、高温湯給湯用回路５２を使用した高温湯給湯を行う。ここで、高温湯とは約８０℃程度をいい、中間温度湯（中温湯）とは５０℃程度をいい。また、中温湯給湯の際の各回路５０、５１からの中間温度湯の温度が中温湯給湯設定温度よりも高いので、混合栓３０において給水を混合して、その中温湯給湯設定温度に近づけて出湯することになる。
【００３４】
すなわち、上記給湯装置では、中間温度湯給湯の際には、上記中間温度湯取出口２８、２９の少なくともいずれか一方から行うことになり、この際、上記中温湯給湯設定温度よりも高い必要がある。また、第１貯湯タンク３ａの底部の温度と第２貯湯タンク３ｂの頂部の温度の低い方の中間温度湯取出口２８、２９から出湯することになる。さらに、第１貯湯タンク３ａの底部の温度と第２貯湯タンク３ｂの頂部の温度のいずれかが、上記中温給湯設定温度よりも低いときには、中間温度湯出湯を行わずに第１貯湯タンク３ａの頂部からの高温湯出湯を行うことになる。そして、第１貯湯タンク３ａの底部の温度と第２貯湯タンク３ｂの頂部の温度のいずれかもが予め設定した中温給湯設定温度よりも低いときには、中間温度湯出湯を行わずに第１貯湯タンク３ａの頂部からの高温湯出湯を行うことになる。
【００３５】
上記給湯装置では、中間温度湯の有効利用を図ることができるので、高温湯の使用量を少なくでき、使用する湯が無くなるいわゆる「湯切れ」を回避することができる。しかも、中間温度湯領域の少なくして高温湯の貯湯量を増やすことができる。また、中間温度湯を給湯する際には、第１貯湯タンク３ａの底部の温度と第２貯湯タンク３ｂの頂部の温度の低い方から取出すことができるので、使用する際に温度調整用の給水量を少なくでき、省エネ化を達成できる。さらに、設定した中温給湯設定温度よりも高い中間温度湯を出湯できるので、中間温度湯の安定した利用が可能となるので、高温湯の貯湯量の減少を有効に防止して、「湯切れ」回避の信頼性が向上する。また、第１貯湯タンク３ａの底部の温度と第２貯湯タンク３ｂの頂部の温度のいずれかが、予め設定した中温給湯設定温度よりも低いときに、又は第１貯湯タンク３ａの底部の温度と第２貯湯タンク３ｂの頂部の温度のいずれかもが予め設定した中温給湯設定温度よりも低いときには、中間温度湯出湯を行わずに第１貯湯タンク３ａの頂部からの高温湯出湯を行うのでユーザが所望する温度の湯を得ることができ、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できる。
【００３６】
また、この給湯装置では、配管接続位置を貯湯タンク３ａ、３ｂの下方に配置するので、貯湯タンク３ａ、３ｂの下方のいわゆるデットスペースで配管接続処理を行うことができる。このため、スペースの有効利用を図ることができ、コンパクト化を達成できる。また、貯湯タンク３ｂに供給する給水用配管３６に介設される減圧弁３５を機外取付けとしたので、減圧弁３５の取付け・取外し作業が容易となって、この給湯装置の施工の簡略化を図ることができる。
【００３７】
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、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】
【００３８】
【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】上記給湯装置の沸き上げ制御を示す簡略図である。
【００３９】
３ａ、３ｂ・・貯湯タンク、２６・・連絡配管、２８、２９・・中間温度湯取出口、３５・・減圧弁、３６・・給水用配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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