(57)【要約】【課題】  エア抜き弁によるエア抜き操作を不要として、初期のヒートポンプ循環回路内のエア抜きを可能とする貯湯式給湯装置を提供する。【解決手段】  第２循環回路１４０の第２循環ポンプ１４１の吐出側から第１循環回路１２０への接続を可能とする接続手段１４３、１４４を設け、制御装置１５０は、貯湯タンク１１０内に初回給水が行われた後の第１循環回路１２０内のエア抜き制御実行のために、接続手段１４３、１４４によって第２循環回路１４０を第１循環回路１２０へ接続して、第２循環ポンプ１４１を作動させる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温の湯および補充される給湯水を貯えると共に、前記高温の湯を出湯する貯湯タンク（１１０）と、
前記貯湯タンク（１１０）内の前記給湯水を外部に流出させ、前記貯湯タンク（１１０）内の前記高温の湯側に戻す第１循環回路（１２０）と、
前記第１循環回路（１２０）に配設される第１循環ポンプ（１３１）によって循環される前記給湯水を加熱して前記高温の湯とするヒートポンプ（１３０）と、
前記貯湯タンク（１１０）内の高温の湯を所定流体の加熱用として外部に流出させ、前記貯湯タンク（１１０）内の前記給湯水側に戻す第２循環回路（１４０）と、
前記第２循環回路（１４０）内の前記高温の湯を循環させる第２循環ポンプ（１４１）と、
前記貯湯タンク（１１０）からの出湯、前記ヒートポンプ（１３０）、前記第２循環ポンプ（１４１）を制御する制御装置（１５０）とを備える貯湯式給湯装置において、
前記第２循環回路（１４０）の前記第２循環ポンプ（１４１）の吐出側から前記第１循環回路（１２０）への接続を可能とする接続手段（１４３、１４４）を設け、
前記制御装置（１５０）は、前記貯湯タンク（１１０）内に初回給水が行われた後の前記第１循環回路（１２０）内のエア抜き制御実行のために、前記接続手段（１４３、１４４）によって前記第２循環回路（１４０）を前記第１循環回路（１２０）へ接続して、前記第２循環ポンプ（１４１）を作動させることを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記制御装置（１５０）は、初回電源が投入された時、あるいは制御信号入力用の操作部（１５１）から初回信号が入力された時に、前記エア抜き制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
【請求項３】
前記制御装置（１５０）は、予め定めた所定時間経過後、あるいは前記第１循環回路（１２０）を流通する前記給湯水が所定流量に達した時点で前記エア抜き制御を停止することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプを加熱手段として加熱された高温の湯を貯えると共に、この高温の湯を蛇口、風呂等に給湯、あるいは暖房装置等の加熱源に使用可能とする貯湯式給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の貯湯式給湯装置として、例えば特許文献1に示されるものが知られている。即ち、この貯湯式給湯装置１００は、図４に示すように、下側から給湯水が補充され、上側に高温の湯を貯湯する貯湯タンク１１０と、加熱手段としてのヒートポンプ１３０と、貯湯タンク１１０の下側からヒートポンプ１３０を通り貯湯タンク１１０の上側に接続される環状のヒートポンプ循環回路１２０とを有している。そして、ヒートポンプ循環回路１２０を循環する給湯水が、ヒートポンプ１３０によって加熱され（沸き上げされて）、高温の湯として貯湯タンク１１０に貯められ、この貯湯された高温の湯が導出管１１０ｂから蛇口、風呂等に給湯されるようになっている。
【特許文献１】特開２００３−１１４０５３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１３０は、外気から吸熱して給湯水を加熱するものであるので、通常屋外に設置される。そして、多くの場合、貯湯タンク１１０とヒートポンプ１３０とを接続するヒートポンプ循環回路１２０は、長い配管として設定されることになるため、以下のようなエアの停滞が発生する。
【０００４】
即ち、貯湯式給湯装置１００の施工時において、配管後に貯湯タンク１１０およびヒートポンプ循環回路１２０内を給湯水で満たす際に、通常ヒートポンプ循環回路１２０の貯湯タンク１１０上部側に設けられる逃がし弁１２１を開いて給水を行うが、給湯水の満たされ方はヒートポンプ循環回路１２０に比べて貯湯タンク１１０の方が速いため、ヒートポンプ循環回路１２０内にエアが停滞してしまう訳である。この状況ではヒートポンプ循環回路１２０内の循環ポンプ１３１ａを作動させても給湯水の吸引はできないため、循環ポンプ１３１ａによってヒートポンプ循環回路１２０内を給湯水で満たすことができない。
【０００５】
そこで、このエアを抜くために予めヒートポンプ循環回路１２０とヒートポンプ１３０との接続部近傍にエア抜き弁１２２（給湯水排出用の排出弁を兼ねる）を設け、貯湯タンク１１０およびヒートポンプ循環回路１２０内への給水時に循環ポンプ１３１ａを作動させながら、エア抜き弁１２２を開き、エアが抜けるのを確認して、エア抜き弁１２２を閉じ、ヒートポンプ循環回路１２０内を給湯水で満たすようにしている。このように、エア抜きのために多くの時間と手間を要している。
【０００６】
尚、ヒートポンプ循環回路１２０内にエアが停滞したままヒートポンプ１３０を作動させて給湯水の加熱（沸き上げ）を行うと、ヒートポンプ循環回路１２０における循環流量が不安定となり、沸き上げ温度が安定しない。
【０００７】
本発明の目的は、上記点に鑑みてなされたもので、エア抜き弁によるエア抜き操作を不要として、初期のヒートポンプ循環回路内のエア抜きを可能とする貯湯式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】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、高温の湯および補充される給湯水を貯えると共に、高温の湯を出湯する貯湯タンク（１１０）と、貯湯タンク（１１０）内の給湯水を外部に流出させ、貯湯タンク（１１０）内の高温の湯側に戻す第１循環回路（１２０）と、第１循環回路（１２０）に配設される第１循環ポンプ（１３１）によって循環される給湯水を加熱して高温の湯とするヒートポンプ（１３０）と、貯湯タンク（１１０）内の高温の湯を所定流体の加熱用として外部に流出させ、貯湯タンク（１１０）内の給湯水側に戻す第２循環回路（１４０）と、第２循環回路（１４０）内の高温の湯を循環させる第２循環ポンプ（１４１）と、貯湯タンク（１１０）からの出湯、ヒートポンプ（１３０）、第２循環ポンプ（１４１）を制御する制御装置（１５０）とを備える貯湯式給湯装置において、第２循環回路（１４０）の第２循環ポンプ（１４１）の吐出側から第１循環回路（１２０）への接続を可能とする接続手段（１４３、１４４）を設け、制御装置（１５０）は、貯湯タンク（１１０）内に初回給水が行われた後の第１循環回路（１２０）内のエア抜き制御実行のために、接続手段（１４３、１４４）によって第２循環回路（１４０）を第１循環回路（１２０）へ接続して、第２循環ポンプ（１４１）を作動させることを特徴としている。
【００１０】
これにより、初回給水による貯湯タンク（１１０）内の給湯水を第２循環回路（１４０）から第１循環回路（１２０）に流すことができるので、第１循環回路（１２０）内に停滞するエアを抜くことができ、従来技術のような、エア抜き弁（１２２）によるエア抜き操作を不要とすることができる。そして、第１循環回路（１２０）を循環する給湯水の循環流量を安定させ、沸き上げ温度を安定させることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、制御装置（１５０）は、初回電源が投入された時、あるいは制御信号入力用の操作部（１５１）から初回信号が入力された時に、エア抜き制御を実行することを特徴としている。
【００１２】
これにより、エア抜き用の特別な操作を不要として、自動的にエア抜き制御が実行されることになるので、エア抜き制御忘れを防止することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、制御装置（１５０）は、予め定めた所定時間経過後、あるいは第１循環回路（１２０）を流通する給湯水が所定流量に達した時点でエア抜き制御を停止することを特徴としている。
【００１４】
これにより、無駄な時間、エネルギーを使わずにエア抜きを完了できる。
【００１５】
尚、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図１、図２に基づいて説明する。尚、図１は第１実施形態における貯湯式給湯装置（以下、給湯装置）１００の概略構成を示す模式図、図２はエア抜き制御時の制御処理を示すフローチャートである。
【００１７】
給湯装置１００は、ヒートポンプ１３０によって加熱された高温の湯を貯める貯湯タンク１１０を有し、蛇口、シャワー、風呂等への給湯を行うと共に、貯湯タンク１１０内の高温の湯を用いた床暖房や風呂の追い焚き機能を有するものとしている。
【００１８】
貯湯タンク１１０は、耐食性に優れた金属製（例えばステンレス製）のタンクであり、外周部に図示しない断熱材が配置されており、高温の湯を長時間に渡って保温することができるようにしている。貯湯タンク１１０は縦長形状であり、その底面には導入口１１１が設けられ、この導入口１１１には貯湯タンク１１０内の下側部に給湯水（水道水）を導入する導入管１１０ａが接続されている。
【００１９】
一方、貯湯タンク１１０の上面には導出口１１２が設けられ、導出口１１２には貯湯タンク１１０内の高温の湯を導出するための導出管１１０ｂが接続されている。そして、導出管１１０ｂの出口側は蛇口、シャワー、風呂等へ接続されている。
【００２０】
また、導出管１１０ｂには、導入管１１０ａから分岐する配管１１０ｃが接続されており、導出管１１０ｂおよび配管１１０ｃの合流点には混合弁１１０ｄが配設されている。混合弁１１０ｄは合流点における導出管１１０ｂと配管１１０ｃとの開口面積比を調節することにより、導出管１１０ｂからの高温の湯と配管１１０ｃからの給湯水との混合比を調節できるようにしている。
【００２１】
尚、混合弁１１０ｄはサーボモータ等の駆動源により弁体を駆動して導出管１１０ｂおよび配管１１０ｃの開度を調節する電動弁であり、後述する制御装置１５０からの制御信号により作動すると共に、作動状態を制御装置１５０に出力するようにしている。
【００２２】
貯湯タンク１１０の底面には、貯湯タンク１１０内の下側部の給湯水を吐出する低温吐出口１１３が設けられ、貯湯タンク１１０の上面には、貯湯タンク１１０内の給湯水の上側部に湯を吸入する（貯える）高温吸入口１１４が設けられている。低温吐出口１１３と高温吸入口１１４とはヒートポンプ循環回路（本発明における第１循環回路に対応）１２０によって接続されている。そして、ヒートポンプ循環回路１２０の貯湯タンク１１０上部側で最上部となる位置には、手動操作によって開閉される逃がし弁１２１が設けられている。
【００２３】
ヒートポンプ１３０は、上記ヒートポンプ循環回路１２０に配設される第１ポンプ（第１循環ポンプ）１３１と、周知のヒートポンプサイクル（圧縮機、冷媒水熱交換器１３２、膨張弁、蒸発器が環状に接続された回路であり詳細図示省略）とを有している。そして、ヒートポンプ循環回路１２０が、ヒートポンプサイクルの冷媒水熱交換器１３２の水側を流通するようにしている。よって、第１ポンプ１３１によってヒートポンプ循環回路１２０を流通する給湯水は、冷媒水熱交換器１３２によって加熱され高温の湯となって（沸き上げされて）、高温吸入口１１４から貯湯タンク１１０内に貯められる。
【００２４】
尚、ヒートポンプ１３０の第１ポンプ１３１、圧縮機は、回転数可変のものであって、後述する制御装置１５０からの制御信号により作動すると共に、作動状態を制御装置１５０に出力するようにしている。
【００２５】
因みに、ヒートポンプサイクルは、ここでは冷媒として二酸化炭素を用いて、冷媒を臨界圧力以上に圧縮するようにしている。従って、この超臨界域を用いることで圧縮機からの冷媒吐出温度を高くすることができ、フロン冷媒等を採用した場合より高温の湯（例えば９０℃）を効率良く沸き上げることが可能である。
【００２６】
貯湯タンク１１０の上面および底面には、更に高温吐出口１１５、低温吸入口１１６がそれぞれ設けられており、この高温吐出口１１５と低温吸入口１１６とは加熱用循環回路（本発明における第２循環回路に対応）１４０によって接続されている。この加熱用循環回路１４０には第２ポンプ（第２循環ポンプ）１４１が設けられており、第２ポンプ１４１の作動によって、高温吐出口１１５から高温の湯が吐出され、低温吸入口１１６（給湯水側）に戻されるようにしている。
【００２７】
尚、第２ポンプ１４１は回転数可変式のポンプとしており、後述する制御装置１５０からの制御信号によって加熱用循環回路１４０内の循環流量を可変可能として作動すると共に、作動状態を制御装置１５０に出力するようにしている。
【００２８】
そして、加熱用循環回路１４０の途中には熱交換器１４２が配設されている。熱交換器１４２は対向流型の熱交換器としており、加熱用循環回路１４０を流れる高温の湯と、第３ポンプ１４６によって循環回路１４５を流れる床暖房用水あるいは風呂の残り湯（本発明における所定流体に対応）との間で熱交換を行い、床暖房用水あるいは残り湯を加熱するようにしている。
【００２９】
尚、第３ポンプ１４６は上記第２ポンプ１４１と同様に、回転数可変式のポンプとしており、後述する制御装置１５０からの制御信号によって循環回路１４５内の循環流量を可変可能として作動すると共に、作動状態を制御装置１５０に出力するようにしている。
【００３０】
本発明においては、上記加熱用循環回路１４０の第２ポンプ１４１の吐出側からヒートポンプ循環回路１２０に接続可能とする接続手段を設けている。ここでは、接続手段は分岐流路１４３と切替え弁１４４とから成るようにしている。
【００３１】
即ち、分岐流路１４３は、加熱用循環回路１４０の第２ポンプ１４１の吐出側から分岐してヒートポンプ循環回路１２０の低温吐出口１１３側に接続される流路としている。そして、分岐流路１４３の分岐点に切替え弁１４４を配設している。切替え弁１４４は、貯湯タンク１１０側とヒートポンプ循環回路１２０側との開口面積比（開度）を調節することにより、熱交換器１４２を通過した高温の湯の貯湯タンク１１０あるいはヒートポンプ循環回路１２０への流量比を調節できるものとしている。
【００３２】
制御装置１５０は、通常ユーザが操作するリモコン（本発明における操作部に対応）１５１を有しており、電源スイッチ１５２が投入されると電源１６０から電力が供給されて作動し、ユーザがリモコン１５１に入力する給湯設定温度信号、床暖房設定温度信号、追い焚き設定温度信号等に基づいて、給湯、床暖房、風呂の追い焚き、沸き上げ等の制御を行う。
【００３３】
具体的には、給湯時には混合弁１１０ｄの開口面積比を調節し、高温の湯と給湯水との混合比を調節して、導出管１１０ｂの先端部から出湯する湯の温度が給湯設定温度になるようにする。
【００３４】
また、床暖房作動時あるいは風呂の追い焚き実施時には切替え弁１４４の貯湯タンク１１０側を開き（ヒートポンプ循環回路１２０側を閉じる）、第２ポンプ１４１を作動させ、加熱用循環回路１４０（熱交換器１４２）に高温の湯を循環させる。そして、第３ポンプ１４６を作動させ、循環回路１４５内の床暖房用水あるいは残り湯を加熱する。
【００３５】
上記のように貯湯タンク１１０内の高温の湯が使用される中で（高温の湯が使用された分、導入管１１０ａから給湯水が補充される）、制御装置１５０は、湯の沸き上げを行う。即ち、主に電力料金の安価な深夜の時間帯（例えば、当日の２３時から翌日の７時）に、ヒートポンプ１３０（第１ポンプ１３１、圧縮機）を作動させ貯湯タンク１１０内の給湯水を加熱して高温の湯として貯湯タンク１１０内に貯える（湯の沸き上げを行う）。尚、深夜の時間帯外でも貯湯タンク１１０内の高温の湯の熱量が所定熱量以下になると、上記と同様にヒートポンプ１３０を作動させ、湯の沸き増しを行う。
【００３６】
本発明においては、上記のように形成される給湯装置１００の施工時に、貯湯タンク１１０、ヒートポンプ循環回路１２０、加熱用循環回路１４０内に初回給水を行う際の、エア抜き制御を実行するところに特徴を持たせている。以下、図２に示すフローチャートを用いて、エア抜き制御の内容を説明する。
【００３７】
まず、給湯装置１００の施工において、施工人によって貯湯タンク１１０、ヒートポンプ１３０、熱交換器１４２等が設置され、ヒートポンプ循環回路１２０、加熱用循環回路１４０、循環回路１４５等が配管された後に、逃がし弁１２１が開かれ、導入管１１０ａから貯湯タンク１１０内に初回給水される。逃がし弁１２１から給湯水が溢れる時点で逃がし弁は閉じられる。この時貯湯タンク１１０、およびこの貯湯タンク１１０に近接する加熱用循環回路１４０には給湯水が満たされた状態となるが、ヒートポンプ循環回路１２０内には、上記課題の項で説明したようにエアの停滞が発生する。
【００３８】
そして、施工人によって制御装置１５０の電源スイッチ１５１が初めて投入されると、図２に示す制御フローがスタートし、同時に電源投入信号が、ステップＳ１００におけるエア抜き指示信号に対応し、制御装置１５０はＹＥＳと判定してステップＳ１１０に進む。
【００３９】
そして、ステップＳ１１０で切替え弁１４４のヒートポンプ循環回路１２０側を開き（貯湯タンク１１０側を閉じる）、第１ポンプ１３１、第２ポンプ１４１を作動させる。尚、各ポンプ１３１、１４１の作動タイミングについては、第１、第２ポンプ１３１、１４１を同時作動、第１ポンプ１３１作動の後に第２ポンプ１４１を作動、第２ポンプ１４１作動の後に第１ポンプ１３１を作動のいずれでも良い。または、第２ポンプ１４１のみの作動でも良い。
【００４０】
そして、ステップＳ１２０で予め定めた所定時間（各ポンプ１３１、１４１の作動によってヒートポンプ循環回路１２０内のエアが逃がし弁１２１から抜けるのに必要と考えられる時間）経過したら、ステップＳ１３０で切替え弁１４４の貯湯タンク１１０側を開き（ヒートポンプ循環回路１２０側を閉じる）、第１ポンプ１３１、ポンプ１４１を停止させる（エア抜き制御停止）。
【００４１】
これにより、初回給水による貯湯タンク１１０内の給湯水を加熱用循環回路１４０からヒートポンプ循環回路１２０に流すことができるので、ヒートポンプ循環回路１２０内に停滞するエアを逃がし弁１２１側に押しやって抜くことができ、従来技術のような、エア抜き弁１２２によるエア抜き操作を不要とすることができる。そして、ヒートポンプ循環回路１２０を循環する給湯水の循環流量を安定させ、沸き上げ温度を安定させることができる。
【００４２】
また、エア抜き制御を開始する際の判定信号を制御装置１５０自身への初回電源投入信号としているので、エア抜き用の特別な操作を不要として、自動的にエア抜き制御が実行されることになるので、エア抜き制御忘れを防止することができる。
【００４３】
また、エア抜き制御を停止させる際に、所定時間の経過をもって判定するようにしているので、無駄な時間、エネルギーを使わずにエア抜きを完了できる。
【００４４】
尚、ステップＳ１００におけるエア抜き指示に対応する信号は、上記電源投入時の信号に代えて、リモコン１５１から入力される初回信号（例えば、施工人が入力する試運転実行信号や沸き上げ制御のための時刻設定信号等）としても良い。
【００４５】
更に、ステップＳ１２０におけるエア抜き制御の停止判定は、所定時間の経過判定に代えて、ヒートポンプ循環回路１２０を流通する給湯水が予め定めた所定流量（ヒートポンプ循環回路１２０内のエアを逃がし弁１２１から抜くのに必要と考えられる流量）になった時として判定するようにしても良い。尚、給湯水の流量については、各ポンプ１３１、１４１の回転数に応じたポンプ特性とヒートポンプ循環回路１２０の通水抵抗とから算出可能である。あるいは、ヒートポンプ循環回路１２０に流量カウンタを設けて、直接的に流量を検出して対応することもできる。
【００４６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図３に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、接続手段を変更したものである。
【００４７】
ここでは、上記第１実施形態における低温吸入口１１６を廃止して、加熱用循環回路１４０の第２ポンプ１４１下流側をヒートポンプ循環回路１２０の低温吐出口１１３側に接続し、ヒートポンプ循環回路１２０と加熱用循環回路１４０との接続点に切替え弁１４４ａを設けている。尚、本第２実施形態では切替え弁１４４ａが接続手段に対応する。
【００４８】
切替え弁１４４ａは、以下のように作動するようにしている。即ち、図３中において各循環回路１２０、１４０の各部位をａ部、ｂ部、ｃ部とした時に、ヒートポンプ１３０作動時には、切替え弁１４４ａは、ａ、ｂ部側を開き、ｃ部側を閉じ、ヒートポンプ１３０による湯の沸き上げを可能とする。また、加熱用循環回路１４０作動時には、切替え弁１４４ａは、ａ、ｃ部側を開き、ｂ部側を閉じ、床暖房用水の加熱あるいは風呂の残り湯の追い焚きを可能とする。尚、ヒートポンプ１３０および加熱用循環回路１４０の同時作動時には、切替え弁１４４ａは、ａ、ｂ、ｃ部側の３者を開き、各部の開口面積比を任意に調節するように作動する。
【００４９】
そして、エア抜き制御時には、切替え弁１４４ａは、ｂ、ｃ部側を開き、ａ部側を閉じる（あるいは、ａ、ｂ、ｃ部側の３者を開き、各部の開口面積比を任意に調節する）ように作動する。即ち、加熱用循環回路１４０がヒートポンプ循環回路１２０に接続されるように作動する。
【００５０】
これにより、エア抜き制御時に加熱用循環回路１４０の高温の湯をヒートポンプ循環回路１２０に流すことができ、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、上記第１実施形態における切替え弁１４４から低温吸入口１１６への配管を廃止でき、簡略化できる。
【００５１】
（その他の実施形態）
上記第１、第２実施形態に対して、加熱用循環回路１４０を循環する高温の湯は、床暖房や風呂の追い焚きに代えて浴室乾燥機等の加熱源として使用されるものとしても良い。
【００５２】
また、ヒートポンプ１３０の冷媒として二酸化炭素を用いるものとしたが、これに限らず、フロン冷媒（Ｒ４１０等）を用いるものとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施形態における貯湯式給湯装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】エア抜き制御時の制御処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態における貯湯式給湯装置の概略構成を示す模式図である。
【図４】従来技術における貯湯式給湯装置の概略構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
１００  貯湯式給湯装置
１１０  貯湯タンク
１２０  ヒートポンプ循環回路（第１循環回路）
１３０  ヒートポンプ
１３１  第１ポンプ（第１循環ポンプ）
１４０  加熱用循環回路（第２循環回路）
１４１  第２ポンプ（第２循環ポンプ）
１４３  分岐流路（接続手段）
１４４  切替え弁（接続手段）
１５０  制御装置
１５１  リモコン（操作部）
【図１】
2006118753.tif 000003
【図２】
2006118753.tif 000004
【図３】
2006118753.tif 000005
【図４】
2006118753.tif 000006