(57)【要約】【課題】簡単な構成で効率よく貯湯タンク内の湯水を沸き上げることができる給湯装置を提供する。【解決手段】貯湯タンク３の上部からの出湯水と貯湯タンク３の下部からの水とを混合する混合弁５０と、貯湯タンク３の下部から混合弁５０と沸き上げ熱交換器１０を介して貯湯タンク３の上部に接続された沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)と、沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)に配設された沸き上げ用循環ポンプＰ１と、混合弁５０の出水側からの水を沸き上げ熱交換器１０により沸き上げるヒートポンプユニット２と、混合弁５０と沸き上げ用循環ポンプＰ１とヒートポンプユニット２を制御する制御装置１００とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンク(３)の上部からの湯水と上記貯湯タンク(３)の下部からの湯水とを混合する混合弁(５０)と、
上記貯湯タンク(３)の下部から上記混合弁(５０)と沸き上げ熱交換器(１０)を介して上記貯湯タンク(３)の上部に接続された沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)と、
上記沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)に配設された沸き上げポンプ(Ｐ１)と、
上記混合弁(５０)の出水側からの湯水を上記沸き上げ熱交換器(１０)により沸き上げるヒートポンプユニット(２)と、
上記混合弁(５０)と上記沸き上げポンプ(Ｐ１)と上記ヒートポンプユニット(２)を制御する制御装置(１００)と
を備えたことを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
請求項１に記載の給湯装置において、
上記制御装置(１００)は、
沸き上げ運転時に、上記貯湯タンク(３)の上部の水温が予め設定された上部判定温度以上で、かつ、上記貯湯タンク(３)の下部の水温が予め設定された下部判定温度未満のとき、上記混合弁(５０)の上記貯湯タンク(３)の下部側の開度が全開になるように上記混合弁(５０)を制御することを特徴とする給湯装置。
【請求項３】
請求項１に記載の給湯装置において、
上記制御装置(１００)は、
沸き上げ運転時に、上記貯湯タンク(３)の上部の水温が予め設定された上部判定温度未満で、かつ、上記貯湯タンク(３)の下部の水温が予め設定された下部混合判定温度未満のとき、上記混合弁(５０)の開度を制御して、上記貯湯タンク(３)の上部からの湯水と上記貯湯タンク(３)の下部からの湯水とを混合することを特徴とする給湯装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１つに記載の給湯装置において、
上記制御装置(１００)は、
上記混合弁(５０)の上記貯湯タンク(３)の下部側の開度を全開にして沸き上げ運転を行う効率優先モードと、上記貯湯タンク(３)の下部の湯水に上記貯湯タンク(３)の上部の湯水を上記混合弁(５０)で混合して沸き上げ運転を行う湯量優先モードのいずれか一方を選択する運転モード選択部を有することを特徴とする給湯装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１つに記載の給湯装置において、
上記貯湯タンク(３)の上部に設けられた出湯口(３b)は、追い焚き熱交換器(２０)が配設された風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)を介して上記混合弁(５０)の入水側に接続されていることを特徴とする給湯装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１つに記載の給湯装置において、
上記混合弁(５０)の出水側は、上記沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)を介して上記貯湯タンク(３)の上部に設けられた戻り口(３a)に接続されており、
上記貯湯タンク(３)内かつ上記戻り口(３a)近傍に設けられ、上記貯湯タンク(３)の上部に設けられた出湯口(３b)側への流れを抑制する整流板(７０)を備えたことを特徴とする給湯装置。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１つに記載の給湯装置において、
上記沸き上げ熱交換器(１０)の入水温度を検出する入水温度センサ(Ｔ１１)を備え、
上記制御装置(１００)は、
上記入水温度センサ(Ｔ１１)により検出された上記沸き上げ熱交換器(１０)の入水温度が予め設定された温度範囲内になるように、上記混合弁(５０)の開度をフィードバック制御することを特徴とする給湯装置。
【請求項８】
請求項７に記載の給湯装置において、
上記沸き上げ熱交換器(１０)の出湯温度を検出する出湯温度センサ(Ｔ１１)を備え、
上記制御装置(１００)は、
上記出湯温度センサ(Ｔ１１)により検出された上記沸き上げ熱交換器(１０)の出湯温度が目標出湯温度になるように、上記沸き上げポンプ(Ｐ１)の回転数をフィードバック制御すると共に、
上記混合弁(５０)のフィードバック制御の間隔を上記沸き上げポンプ(Ｐ１)のフィードバック制御の間隔よりも長くしたことを特徴とする給湯装置。
【請求項９】
請求項７に記載の給湯装置において、
上記沸き上げ熱交換器(１０)の出湯温度を検出する出湯温度センサ(Ｔ１１)を備え、
上記制御装置(１００)は、
上記出湯温度センサ(Ｔ１１)により検出された上記沸き上げ熱交換器(１０)の出湯温度が目標出湯温度になるように、上記沸き上げポンプ(Ｐ１)の回転数をフィードバック制御すると共に、
上記混合弁(５０)のフィードバック制御におけるフィードバックゲインを上記沸き上げポンプ(Ｐ１)のフィードバック制御におけるフィードバックゲインよりも小さくしたことを特徴とする給湯装置。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１つに記載の給湯装置において、
上記混合弁(５０)の上記貯湯タンク(３)の上部側の開度に上限値を設けたことを特徴とする給湯装置。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１つに記載の給湯装置において、
上記ヒートポンプユニット(２)にＨＦＣ冷媒を用いたことを特徴とする給湯装置。
【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。
【背景技術】
【０００２】
従来、給湯装置としては、貯湯タンク内の温水を加熱するヒートポンプユニットと、水道水に排熱する蓄熱剤を収容する熱回収タンクと、蓄熱剤から排熱された水道水と貯湯タンクに蓄えられる温水とを混合弁により混合して出湯するものがある(例えば、特開２００６−１３２８７３号公報(特許文献１)参照)。
【０００３】
上記給湯装置では、貯湯タンク内の温水を追い焚き熱交換器を介して循環する循環回路において、追い焚き熱交換器からの追焚戻り湯に対して蓄熱剤により吸熱することによって、貯湯タンク内に中間温度の温水が大量に貯まるのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１３２８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の給湯装置では、蓄熱剤を設けるスペースが必要となると共に回路構成が複雑になるので、コストが高くなるという問題がある。
【０００６】
そこで、この発明の課題は、簡単な構成で効率よく貯湯タンク内の湯水を沸き上げ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】
【０００７】
上記課題を解決するため、この発明の給湯装置は、
貯湯タンクの上部からの湯水と上記貯湯タンクの下部からの湯水とを混合する混合弁と、
上記貯湯タンクの下部から上記混合弁と沸き上げ熱交換器を介して上記貯湯タンクの上部に接続された沸き上げ回路と、
上記沸き上げ回路に配設された沸き上げポンプと、
上記混合弁の出水側からの湯水を上記沸き上げ熱交換器により沸き上げるヒートポンプユニットと、
上記混合弁と上記沸き上げポンプと上記ヒートポンプユニットを制御する制御装置と
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、制御装置により混合弁と沸き上げポンプとヒートポンプユニットを制御して、貯湯タンク内の湯水を沸き上げ回路を介して循環させて沸き上げを行う沸き上げ運転時に、貯湯タンク内の上部からの中温水と貯湯タンクの下部からの湯水とを混合弁により混合することによって、貯湯タンク内の中温水を沸かすことが可能になる。したがって、蓄熱剤などを設けることなく、簡単な構成で効率よく貯湯タンク内の湯水を沸き上げることができる。
【０００９】
また、一実施形態の給湯装置では、
上記制御装置は、
沸き上げ運転時に、上記貯湯タンクの上部の水温が予め設定された上部判定温度以上で、かつ、上記貯湯タンクの下部の水温が予め設定された下部判定温度未満のとき、上記混合弁の上記貯湯タンクの下部側の開度が全開になるように上記混合弁を制御する。
【００１０】
上記実施形態によれば、貯湯タンクの上部の水温が予め設定された上部判定温度以上であるときは、貯湯タンク内に沸き直しする中温水の領域が少ないものとし、貯湯タンクの下部の水温が予め設定された下部判定温度未満であるときは、貯湯タンク内に蓄えられた熱量が少なく沸き上げが必要であるものとする。そうすることによって、沸き上げ運転時に、貯湯タンクの上部の水温が上部判定温度以上で、かつ、貯湯タンクの下部の水温が下部判定温度未満のときは、中温水の少ない状態で沸き上げが必要であるので、沸き上げ回路のみで循環させて沸き上げ運転を行うため、混合弁の貯湯タンクの下部側の開度が全開になるように混合弁を制御する。これにより、貯湯タンク内の上部からの湯水と貯湯タンクの下部からの湯水とを混合弁により混合することなく、貯湯タンク内の湯水を沸き上げ回路を介して循環させて効率よく沸き上げることができる。
【００１１】
また、一実施形態の給湯装置では、
上記制御装置は、
沸き上げ運転時に、上記貯湯タンクの上部の水温が予め設定された上部判定温度未満で、かつ、上記貯湯タンクの下部の水温が予め設定された下部混合判定温度未満のとき、上記混合弁の開度を制御して、上記貯湯タンクの上部からの湯水と上記貯湯タンク(３)の下部からの湯水とを混合する。
【００１２】
上記実施形態によれば、貯湯タンクの上部の水温が予め設定された上部判定温度未満であるときは、貯湯タンク内の上側に沸き直しする中温水の領域が多いものとし、貯湯タンクの下部の水温が予め設定された下部混合判定温度未満であるときは、貯湯タンク内の上部と下部の湯水を混合弁により混合しても、混合後の温度が沸き終い温度を越えない。そうすることによって、沸き上げ運転時に、貯湯タンクの上部の水温が上部判定温度未満で、かつ、貯湯タンクの下部の水温が下部混合判定温度未満のとき、混合弁の開度を制御して、貯湯タンクの上部からの湯水と貯湯タンクの下部からの湯水とを混合する。これにより、貯湯タンク内の温度分布の状態から貯湯タンク内の上部と下部の湯水を混合弁により混合するか否かを正確に判断することが可能になる。
【００１３】
また、一実施形態の給湯装置では、
上記制御装置は、
上記混合弁の上記貯湯タンクの下部側の開度を全開にして沸き上げ運転を行う効率優先モードと、上記貯湯タンクの下部の湯水に上記貯湯タンクの上部の湯水を上記混合弁で混合して沸き上げ運転を行う湯量優先モードのいずれか一方を選択する運転モード選択部を有する。
【００１４】
上記実施形態によれば、混合弁の貯湯タンクの下部側の開度を全開にして沸き上げ運転を行う効率優先モードと、貯湯タンクの下部の湯水に貯湯タンクの上部の湯水を上記混合弁で混合して沸き上げ運転を行う湯量優先モードのいずれか一方を運転モード選択部により選択することによって、一般的に、沸き上げ熱交換器の入水温度が下がるほど、沸き上げ効率は向上するため、ユーザーは、効率のよい沸き上げ運転を希望するときは、効率優先モードを運転モード選択部により選択し、貯湯タンクの湯切れが起きないように希望するときは、湯量優先モードを運転モード選択部により選択することができ、利便性が向上する。
【００１５】
また、一実施形態の給湯装置では、
上記貯湯タンクの上部に設けられた出湯口は、追い焚き熱交換器が配設された風呂追い焚き回路を介して上記混合弁の入水側に接続されている。
【００１６】
上記実施形態によれば、貯湯タンクの上部に設けられた出湯口を、追い焚き熱交換器が配設された風呂追い焚き回路を介して混合弁の入水側に接続していることによって、貯湯タンクの上部から混合弁の入水側への回路として風呂追い焚き回路を兼用でき、回路構成を簡略化できる。
【００１７】
また、一実施形態の給湯装置では、
上記混合弁の出水側は、上記沸き上げ回路を介して上記貯湯タンクの上部に設けられた戻り口に接続されており、
上記貯湯タンク内かつ上記戻り口近傍に設けられ、上記貯湯タンクの上部に設けられた出湯口側への流れを抑制する整流板を備えた。
【００１８】
上記実施形態によれば、貯湯タンク内かつ戻り口近傍に設けられた整流板により、貯湯タンクの上部に設けられた出湯口側への流れを抑制することによって、沸き上げられた湯が出湯口から出て再び沸き上げられるのを防ぐことができる。
【００１９】
また、一実施形態の給湯装置では、
上記沸き上げ熱交換器の入水温度を検出する入水温度センサを備え、
上記制御装置は、
上記入水温度センサにより検出された上記沸き上げ熱交換器の入水温度が予め設定された温度範囲内になるように、上記混合弁の開度をフィードバック制御する。
【００２０】
上記実施形態によれば、沸き上げ運転において、入水温度センサにより検出された沸き上げ熱交換器の入水温度が予め設定された温度範囲内になるように、制御装置により混合弁の開度をフィードバック制御することによって、沸き上げ熱交換器の入水温度が、沸き終い温度を越えないように制御できる。
【００２１】
また、一実施形態の給湯装置では、
上記沸き上げ熱交換器の出湯温度を検出する出湯温度センサを備え、
上記制御装置は、
上記出湯温度センサにより検出された上記沸き上げ熱交換器の出湯温度が目標出湯温度になるように、上記沸き上げポンプの回転数をフィードバック制御すると共に、
上記混合弁のフィードバック制御の間隔を上記沸き上げポンプのフィードバック制御の間隔よりも長くした。
【００２２】
上記実施形態によれば、沸き上げ運転において、出湯温度センサにより検出された沸き上げ熱交換器の出湯温度が目標出湯温度になるように、制御装置により沸き上げポンプの回転数をフィードバック制御することによって、沸き上げ熱交換器の出湯温度を目標出湯温度に安定させることができる。さらに、制御装置による混合弁のフィードバック制御の間隔を沸き上げポンプのフィードバック制御の間隔よりも長くすることによって、混合弁の開度が変更されて出湯温度が一時的に変動しても、沸き上げポンプのフィードバック制御が早いため、すぐに目標出湯温度に合わせることができる。
【００２３】
また、一実施形態の給湯装置では、
上記沸き上げ熱交換器の出湯温度を検出する出湯温度センサを備え、
上記制御装置は、
上記出湯温度センサにより検出された上記沸き上げ熱交換器の出湯温度が目標出湯温度になるように、上記沸き上げポンプの回転数をフィードバック制御すると共に、
上記混合弁のフィードバック制御におけるフィードバックゲインを上記沸き上げポンプのフィードバック制御におけるフィードバックゲインよりも小さくした。
【００２４】
上記実施形態によれば、沸き上げ運転において、出湯温度センサにより検出された沸き上げ熱交換器の出湯温度が目標出湯温度になるように、制御装置により沸き上げポンプの回転数をフィードバック制御することによって、沸き上げ熱交換器の出湯温度を目標出湯温度に安定させることができる。さらに、制御装置による混合弁のフィードバック制御におけるフィードバックゲインを沸き上げポンプのフィードバック制御におけるフィードバックゲインよりも小さくすることによって、混合弁の開度が変更されて出湯温度が一時的に変動しても、沸き上げポンプのフィードバック制御が早いため、すぐに目標出湯温度に合わせることができる。
【００２５】
また、一実施形態の給湯装置では、
上記混合弁の上記貯湯タンクの上部側の開度に上限値を設けた。
【００２６】
上記混合弁の貯湯タンクの上部側の開度を大きくしすぎると、沸き上げ熱交換器の入水温度が上昇して沸き上げ効率が低下するため、上記実施形態によれば、混合弁の貯湯タンクの上部側の開度に上限値を設けることによって、沸き上げ効率が低下しすぎるのを防止できる。
【００２７】
また、一実施形態の給湯装置では、
上記ヒートポンプユニットにＨＦＣ冷媒を用いた。
【００２８】
上記実施形態によれば、ＨＦＣ冷媒を用いたヒートポンプユニットでは、高温出湯が可能なＣＯ２冷媒に比べて湯切れが生じやすいが、貯湯タンクの上部と下部の湯水を混合して中間水を沸き上げることにより、貯湯タンクに貯める熱量を多くでき、湯切れを防ぐ効果が大きい。
【発明の効果】
【００２９】
以上より明らかなように、この発明によれば、貯湯タンク内の湯水を沸き上げ回路を介して循環させて沸き上げるときに、貯湯タンク内の上部の中温水と貯湯タンクの下部の湯水を混合弁により混合することによって、貯湯タンク内の中温水を沸かすことができ、簡単な構成で効率よく貯湯タンク内の湯水を沸き上げることができる給湯装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１はこの発明の実施の一形態のヒートポンプ式の給湯装置の配管系統図である。
【図２】図２は上記給湯装置の制御ブロック図である。
【図３】図３は上記給湯装置の貯湯タンク内の沸き上げ前後の温度分布の変化を説明するための図である。
【図４】図４は貯湯タンク内の沸き上げ前後の温度分布の変化の比較例の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、この発明の給湯装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３２】
図１はこの発明の実施の一形態のヒートポンプ式の給湯装置の配管系統図を示している。
【００３３】
この給湯装置は、図１に示すように、貯湯ユニット１と、上記貯湯ユニット１に接続されたヒートポンプユニット２を備えている。上記貯湯ユニット１は、貯湯タンク３と、沸き上げ熱交換器１０と、追い焚き熱交換器２０と、制御装置１００(図２に示す)等を有する。
【００３４】
上記貯湯タンク３の下部に配管Ｌ１の一端を接続し、配管Ｌ１の他端を混合弁の一例としての沸き上げ用混合弁５０の第１入水ポートに接続している。上記沸き上げ用混合弁５０の出水ポートに配管Ｌ２の一端を接続し、配管Ｌ２の他端を沸き上げ熱交換器１０の一端に接続している。また、上記沸き上げ熱交換器１０の他端を配管Ｌ３の一端に接続し、配管Ｌ３の他端を貯湯タンク３の上部に設けられた戻り口３aに接続している。上記配管Ｌ２に沸き上げポンプの一例としての沸き上げ用循環ポンプＰ１を配設している。また、貯湯タンク３内かつ戻り口３a近傍には、貯湯タンク３の上部に設けられた出湯口３b側への流れを抑制する整流板７０を設けている。
【００３５】
上記配管Ｌ１,配管Ｌ２,沸き上げ熱交換器１０,配管Ｌ３で沸き上げ回路を構成している。
【００３６】
上記沸き上げ用混合弁５０の第１入水ポート側(貯湯タンク３側)の開度を全開にした状態で沸き上げ用循環ポンプＰ１を駆動することにより、貯湯タンク３内の湯水を、配管Ｌ１,沸き上げ用混合弁５０,配管Ｌ２,沸き上げ熱交換器１０,配管Ｌ３を介して循環させる。
【００３７】
また、上記沸き上げ熱交換器１０を冷媒配管Ｌ４,Ｌ５を介してヒートポンプユニット２に接続している。上記ヒートポンプユニット２は、ＨＦＣ冷媒を用いており、沸き上げ熱交換器１０からの出湯温度を例えば５０℃〜７０℃の範囲で制御することが可能である。このヒートポンプユニット２に用いられるＨＦＣ冷媒としては、Ｒ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃなどがある。
【００３８】
次に、上記貯湯タンク３の下部に配管Ｌ１１を介して外部の給水管を接続している。この配管Ｌ１１に、減圧弁１１と逆止弁１２を上流側から順に配設している。この逆止弁１２は、給水管側から貯湯タンク３側への流れのみを許容する。
【００３９】
また、上記貯湯タンク３の上部に設けられた出湯口３bに配管Ｌ２１の一端を接続し、配管Ｌ２１の他端を追い焚き熱交換器２０の１次側の入水ポートに接続している。上記追い焚き熱交換器２０の１次側の出水ポートに配管Ｌ２２の一端を接続し、配管Ｌ２２の他端を沸き上げ用混合弁５０の第２入水ポートに接続している。
【００４０】
上記配管Ｌ２１,追い焚き熱交換器２０,配管Ｌ２２で風呂追い焚き回路を構成している。
【００４１】
上記沸き上げ用混合弁５０の第２入水ポート側(風呂追い焚き回路側)の開度を全開にした状態で沸き上げ用循環ポンプＰ１を駆動することにより、貯湯タンク３内の上部の湯水を、配管Ｌ２１,追い焚き熱交換器２０(１次側),配管Ｌ２２,沸き上げ用混合弁５０,配管Ｌ２,沸き上げ熱交換器１０,配管Ｌ３を介して循環させる。
【００４２】
また、上記貯湯タンク３の上部に配管Ｌ３１の一端を接続し、配管Ｌ３１の他端を給湯用混合弁２２の第１入水ポートに接続している。上記配管Ｌ３１に、貯湯タンク３側から給湯用混合弁２２への流れのみを許容する逆止弁２１を配設している。また、給湯用混合弁２２の第２入水ポートに、分岐配管Ｌ１２の一端を接続し、分岐配管Ｌ１２の他端を、配管Ｌ１１の減圧弁１１と逆止弁１２の間に接続している。上記分岐配管Ｌ１２に、配管Ｌ１１側から給湯用混合弁２２への流れのみを許容する逆止弁２３を配設している。
【００４３】
そして、上記給湯用混合弁２２の出水ポートに配管Ｌ３２の一端を接続し、配管Ｌ３２の他端を給湯栓６０(この実施形態では蛇口)に接続している。上記配管Ｌ３２に水量センサ２４を配設している。
【００４４】
上記分岐配管Ｌ１２と配管Ｌ３１と配管Ｌ３２と逆止弁２１と給湯用混合弁２２と逆止弁２３および水量センサ２４で給湯回路を構成している。
【００４５】
また、上記配管Ｌ３２の水量センサ２４の上流側に配管Ｌ３３の一端を接続し、配管Ｌ３３の他端を、浴槽４に設けられた接続アダプタ９の給湯口９aに接続している。この配管Ｌ３３の上流側から順に、湯張り用電磁弁２５と、逆止弁２６と、水量センサ２７と、逆止弁２８を配設している。この逆止弁２６,２８は、給湯用混合弁２２側から浴槽４への流れのみを許容する。
【００４６】
上記配管Ｌ３３と湯張り用電磁弁２５と逆止弁２６,２８および水量センサ２７で、給湯回路の配管Ｌ３２から分岐して浴槽４に接続された風呂給湯回路を構成している。
【００４７】
上記接続アダプタ９の追焚用吸水口９bに配管Ｌ３５の一端を接続し、配管Ｌ３５の他端を追い焚き熱交換器２０の２次側の入水ポートに接続している。上記配管Ｌ３５に風呂用循環ポンプＰ２を配設している。また、配管Ｌ３３の水量センサ２７よりも下流側に配管Ｌ３４の一端を接続し、配管Ｌ３４の他端を追い焚き熱交換器２０の２次側の出水ポートに接続している。
【００４８】
上記風呂用循環ポンプＰ２により、浴槽４内の湯水を、配管Ｌ３５,追い焚き熱交換器２０(２次側),配管Ｌ３４,配管Ｌ３３(一部)を介して循環させる。
【００４９】
上記配管Ｌ３５,追い焚き熱交換器２０(２次側),配管Ｌ３４,配管Ｌ３３(一部)で風呂循環回路を構成している。
【００５０】
さらに、上記配管Ｌ２１に配管Ｌ４１の一端を接続し、配管Ｌ４１の他端を排水口に接続している。また、上記配管Ｌ４１に逃し弁３１を配設している。
【００５１】
上記貯湯タンク３には、下側から上側に向かって略等間隔に４つの温度センサＴ１〜Ｔ４を設けている。また、配管Ｌ２に入水温度を検出する温度センサＴ１１を設けると共に、配管Ｌ３に出湯温度を検出する温度センサＴ１２を設けている。上記温度センサＴ３は、上部温度センサの一例であり、温度センサＴ１は、下部温度センサの一例であり、温度センサＴ１１は、入水温度センサの一例であり、温度センサＴ１２は、出湯温度センサの一例である。
【００５２】
また、沸き上げ熱交換器１０に温度センサＴ１３を設けている。また、給湯栓６０に接続された配管Ｌ３２には、水量センサ２４よりも下流側に給湯温度を検出する温度センサＴ２１を設けている。また、浴槽４に接続された配管Ｌ３５には、浴槽４側の接続アダプタ９と風呂用循環ポンプＰ２との間に、水位センサＬＳと、水流スイッチＳＷと、温度センサＴ２３を接続アダプタ９側から順に設けている。さらに、浴槽４に接続された配管Ｌ３３の逆止弁２８の下流側でかつ配管Ｌ３３と配管Ｌ３４との接続点に、浴槽４に供給される給湯水の温度を検出する温度センサＴ２２を設けている。
【００５３】
また、上記給湯装置は、図２に示すように、マイクロコンピュータと入出力回路などからなる制御装置１００と、上記制御装置１００との間で信号を送受信するリモートコントローラ２００とを備えている。上記制御装置１００は、温度センサＴ１〜Ｔ４,Ｔ１１〜Ｔ１３,Ｔ２１〜Ｔ２３と水位センサＬＳと水流スイッチＳＷと水量センサ２４,２７と外気温度センサ(図示せず)およびリモートコントローラ２００などからの信号を受けて、ヒートポンプユニット２と沸き上げ用循環ポンプＰ１と風呂用循環ポンプＰ２と給湯用混合弁２２と湯張り用電磁弁２５と沸き上げ用混合弁５０などを制御する。
【００５４】
また、上記制御装置１００は、貯湯タンク３内の湯水を沸き上げる運転を制御する沸き上げ制御部１００aと、給湯栓６０への給湯温度を制御する給湯制御部１００bと、「風呂湯張り運転」などを含む浴槽４への注湯運転を制御する注湯制御部１００cと、「風呂追い焚き運転」を制御する追い焚き制御部１００dとを有する。
【００５５】
上記構成の給湯装置において、給湯制御部１００bは、温度センサＴ２１により検出された給湯温度が給湯設定温度になるように、給湯用混合弁２２の混合比率を制御する。
【００５６】
<沸き上げ運転>
上記ヒートポンプユニット２により貯湯タンク３内の湯水を沸き上げる「沸き上げ運転」では、制御装置１００の沸き上げ制御部１００aにより、沸き上げ用混合弁５０の第１入水ポート側(貯湯タンク３側)の開度を全開にした状態で沸き上げ用循環ポンプＰ１を運転して、貯湯タンク３内の湯水を、配管Ｌ１,沸き上げ用混合弁５０,配管Ｌ２,沸き上げ熱交換器１０,配管Ｌ３を介して循環させる。
【００５７】
上記沸き上げ制御部１００aは、沸き上げ運転時、沸き上げ用混合弁５０の開度を制御すると共に、温度センサＴ１２により検出された出湯温度が目標出湯温度ＴＳになるように、ヒートポンプユニット２と沸き上げ用循環ポンプＰ１を制御する。ここで、目標出湯温度ＴＳは、貯湯タンク３から給湯される湯量などに基づいて制御装置１００で算出される。例えば、使用される湯量が多い場合、目標出湯温度ＴＳは例えば７０℃と高くなり、使用される湯量が少ない場合、目標出湯温度ＴＳは例えば５０℃と低くなる。
【００５８】
そして、温度センサＴ１１により検出された沸き上げ熱交換器１０の入水温度が４０℃〜４５℃(沸き終い温度)になると沸き上げ運転を終了する。
【００５９】
<風呂湯張り運転>
次に、上記貯湯タンク３から風呂の浴槽４内に給湯する「風呂湯張り運転」を行う場合、制御装置１００の注湯制御部１００cにより湯張り用電磁弁２５を開いて、貯湯タンク３内の湯を給湯用混合弁２２と風呂給湯回路(Ｌ３３,２５,２６,２７,２８)を介して浴槽４内に供給する。このとき、注湯制御部１００cは、給湯用混合弁２２を制御して、目標設定温度に基づいて、貯湯タンク３からの高温の湯と外部からの給水とを混合すると共に、水位センサＬＳにより検出された浴槽４内の水位が設定水位になると、湯張り用電磁弁２５を閉じる。
【００６０】
<風呂追い焚き運転>
次に、上記貯湯タンク３から風呂の浴槽４内の湯を追い焚きする「風呂追い焚き運転」を行う場合、制御装置１００の追い焚き制御部１００dにより、湯張り用電磁弁２５を閉じた状態で風呂用循環ポンプＰ２を運転して、浴槽４内の湯を、配管Ｌ３５,追い焚き熱交換器２０(２次側),配管Ｌ３４,配管Ｌ３３(一部)を介して循環させる。
【００６１】
そして、温度センサＴ２３により検出された浴槽４内の湯の風呂温度に基づいて、追い焚き制御部１００dは、ヒートポンプユニット２を用いずに貯湯タンク３内の湯を熱源とする風呂追い焚き運転を行うか、または、貯湯タンク３の熱量だけでは足らないときにヒートポンプユニット２を用いて風呂追い焚き運転を行う。
【００６２】
上記ヒートポンプユニット２を用いた風呂追い焚き運転では、沸き上げ熱交換器１０からの湯を沸き上げ用循環ポンプＰ１により貯湯タンク３と沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)と風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)を介して循環させて風呂の追い焚きをする。
【００６３】
上記構成の給湯装置によれば、制御装置１００により沸き上げ用混合弁５０と沸き上げ用循環ポンプＰ１とヒートポンプユニット２を制御して、貯湯タンク３内の湯水を沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)を介して循環させて沸き上げを行う沸き上げ運転時に、貯湯タンク３内の上部からの中温水と貯湯タンク３の下部からの湯水とを沸き上げ用混合弁５０により混合することによって、貯湯タンク３内の中温水を沸かすことが可能になる。したがって、蓄熱剤などを設けることなく、簡単な構成で効率よく貯湯タンク３内の湯水を沸き上げることができる。
【００６４】
図３(a),(b)は上記給湯装置の貯湯タンク３内の沸き上げ前後の温度分布の変化を示している。上記給湯装置では、沸き上げ運転時の沸き終い温度が４０℃に設定されており、沸き上げ熱交換器１０の入水温度が沸き終い温度４０℃になると沸き上げ運転を終了する。
【００６５】
図３(a)に示すように、貯湯タンク３内において、中間水(５０℃前後)の層と低温水(４０℃前後)の層と低温水(２０℃前後)の層が積層された温度分布状態から、貯湯タンク３内の上部の中間水(５０℃前後)と貯湯タンク３の下部の低温水(２０℃前後)とを沸き上げ用混合弁５０により混合して、貯湯タンク３内の湯を沸き上げ直すと、図３(b)に示すように、高温水(６０℃前後)と中間水(５０℃前後)の層と低温水(４０℃前後)の層が積層された状態に沸き上がる。これにより、貯湯タンク３内の高温水(６０℃前後)の占める領域が大幅に増え、中間水(５０℃前後)の層は少なくなって、貯湯タンク３内に貯める熱量を多くできる。このように、貯湯タンク３内の中温水域が多い温度分布状態から、貯湯タンク３内の下部から上部に向かって水温が高く中温水域が少ない温度分布に積層状態を回復させることができる。
【００６６】
これに対して、図４(a)に示すように、図３(a)と同じ貯湯タンク３内の温度分布状態から、貯湯タンク３内の上部と下部の湯水を沸き上げ用混合弁５０により混合することなく、貯湯タンク３内の湯を沸き上げ直すと、図４(b)に示すように、高温水(６０℃前後)と中間水(５０℃前後)の層と低温水(４０℃前後)の層が積層された状態に沸き上がる。このとき、貯湯タンク３内の高温水(６０℃前後)の占める領域は上部の一部にしかなく、多くが中間水(５０℃前後)の層となっている。この場合、貯湯タンク３内に貯められた熱量が少なく、湯切れが発生しやすい。
【００６７】
また、上記実施の形態の給湯装置において、上部温度センサである温度センサＴ３により検出された貯湯タンク３の上部の水温が所定の上部判定温度(例えば５５℃)以上であるときは、貯湯タンク３内に沸き直しする中温水の領域が少ないものとする。また、下部温度センサである温度センサＴ１により検出された貯湯タンク３の下部の水温が所定の下部判定温度(例えば３０℃)未満であるときは、貯湯タンク３内に蓄えられた熱量が少なく沸き上げが必要であるものとする。そうすることによって、沸き上げ運転時に、温度センサＴ３により検出された貯湯タンク３の上部の水温が上部判定温度以上で、かつ、温度センサＴ１により検出された貯湯タンク３の下部の水温が下部判定温度未満のときは、中温水の少ない状態で沸き上げが必要であるので、沸き上げ回路のみで循環させて沸き上げ運転を行うため、沸き上げ用混合弁５０の貯湯タンク３の下部側の開度が全開になるように沸き上げ用混合弁５０を制御する。これにより、貯湯タンク３内の上部と下部の湯水を沸き上げ用混合弁５０により混合することなく、貯湯タンク３内の湯水を沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)を介して循環させて効率よく沸き上げることができる。
【００６８】
また、上記上部温度センサである温度センサＴ３により検出された貯湯タンク３の上部の水温が所定の上部判定温度(例えば５５℃)未満であるときは、貯湯タンク３内の上側に沸き直しする中温水の領域が多いものとする。また、下部温度センサである温度センサＴ１により検出された上記貯湯タンク３の下部の水温が所定の下部混合判定温度(例えば３５℃)未満であるときは、貯湯タンク３内の上部と下部の湯水を沸き上げ用混合弁５０により混合しても、混合後の温度が沸き終い温度を越えないものとする。そうすることによって、沸き上げ運転時に、温度センサＴ３により検出された貯湯タンク３の上部の水温が上部判定温度未満で、かつ、温度センサＴ１により検出された貯湯タンク３の下部の水温が下部混合判定温度未満のとき、沸き上げ用混合弁５０の開度を制御して、貯湯タンク３の上部からの湯水と貯湯タンク３の下部からの湯水とを混合する。これにより、貯湯タンク内の温度分布の状態から貯湯タンク３内の上部と下部の湯水を沸き上げ用混合弁５０により混合するか否かを正確に判断することが可能になる。
【００６９】
また、上記貯湯タンク３の上部に設けられた出湯口３bを、追い焚き熱交換器２０が配設された風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)を介して沸き上げ用混合弁５０の入水側に接続していることによって、貯湯タンク３の上部から沸き上げ用混合弁５０の入水側への回路として風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)を兼用でき、回路構成を簡略化できる。
【００７０】
また、上記貯湯タンク３内かつ戻り口３a近傍に設けられた整流板７０により、貯湯タンク３の上部に設けられた出湯口３b側への流れを抑制することによって、沸き上げられた湯が出湯口３bから出て再び沸き上げられることがないようにできる。
【００７１】
また、上記沸き上げ運転において、入水温度センサである温度センサＴ１１により検出された沸き上げ熱交換器１０の入水温度が予め設定された温度範囲内になるように、制御装置１００により沸き上げ用混合弁５０の開度をフィードバック制御する。
【００７２】
上記の予め設定された温度範囲とは、貯湯タンク３の下部の温度以上で、沸き終い温度未満に設定される。多くの場合、３５℃〜４０℃程度である。
【００７３】
また、上記沸き上げ運転において、出湯温度センサである温度センサＴ１２により検出された沸き上げ熱交換器１０の出湯温度が目標出湯温度ＴＳになるように、制御装置１００により沸き上げ用循環ポンプＰ１の回転数をフィードバック制御することによって、沸き上げ熱交換器１０の出湯温度を目標出湯温度ＴＳに安定させることができる。さらに、制御装置１００による沸き上げ用混合弁５０のフィードバック制御の間隔(この実施形態では３秒)を沸き上げ用循環ポンプＰ１のフィードバック制御の間隔(この実施形態では１秒)よりも長くすることによって、沸き上げ用混合弁５０の開度が変更されて出湯温度が一時的に変動しても、沸き上げ用循環ポンプＰ１のフィードバック制御が早いため、すぐに目標出湯温度ＴＳに合わせることができる。
【００７４】
あるいは、上記沸き上げ運転において、出湯温度センサである温度センサＴ１２により検出された沸き上げ熱交換器１０の出湯温度が目標出湯温度ＴＳになるように、制御装置１００により沸き上げ用循環ポンプＰ１の回転数をフィードバック制御することによって、沸き上げ熱交換器１０の出湯温度を目標出湯温度ＴＳに安定させることができる。さらに、制御装置１００による沸き上げ用混合弁５０のフィードバック制御におけるフィードバックゲインを沸き上げ用循環ポンプＰ１のフィードバック制御におけるフィードバックゲインよりも小さくしてもよい。これによって、沸き上げ用混合弁５０の開度が変更されて出湯温度が一時的に変動しても、沸き上げ用循環ポンプＰ１のフィードバック制御が早いため、すぐに目標出湯温度ＴＳに合わせることができる。
【００７５】
また、上記給湯装置では、沸き上げ用混合弁５０の第２入水ポート側(風呂追い焚き回路側)の開度を大きくしすぎると、沸き上げ熱交換器１０の入水温度が上昇して沸き上げ効率が低下するため、沸き上げ用混合弁５０の第２入水ポート側(風呂追い焚き回路側)の開度に上限値を設けることによって、沸き上げ効率が低下しすぎるのを防止できる。
【００７６】
また、ＨＦＣ冷媒を用いたヒートポンプユニット２では、高温出湯が可能なＣＯ２冷媒に比べて湯切れが生じやすいが、貯湯タンク３内の上部と下部の湯水を混合して中間水を沸き上げることにより、貯湯タンク３に貯める熱量を多くでき、湯切れを防ぐ効果が大きい。
【００７７】
また、上記貯湯タンク３と沸き上げ用混合弁５０と風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)と沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)などを収容する貯湯ユニット１内に沸き上げ熱交換器１０を配置していることによって、ヒートポンプユニット２側に沸き上げ熱交換器１０が内蔵されている場合に比べて、ヒートポンプユニット２と貯湯ユニット１との間の配管での湯の放熱がなく、貯湯タンク３内の湯水を効率よく沸き上げることができる。
【００７８】
なお、上記実施の形態では、ヒートポンプユニット２にＨＦＣ冷媒を用いたが、ヒートポンプユニットに用いる冷媒はこれに限らず、ＣＯ２冷媒や他の冷媒を用いてもよい。
【００７９】
例えば、ヒートポンプユニットにＣＯ２冷媒を用いることで、出湯温度を高い温度範囲(例えば６５℃〜９０℃)で制御することが可能になる。
【００８０】
上記実施の形態では、貯湯ユニット１内に沸き上げ熱交換器１０を配置した給湯装置について説明したが、ヒートポンプユニット２内に沸き上げ熱交換器１０を配置した給湯装置にこの発明を適用してもよい。
【００８１】
また、上記実施の形態では、貯湯タンク３の上部を風呂追い焚き回路を介して沸き上げ用混合弁５０の入水側に接続した給湯装置について説明したが、貯湯タンクの上部を混合用の別回路を介して混合弁の入水側に接続した給湯装置にこの発明を適用してもよい。
【００８２】
また、この発明の給湯装置は、沸き上げ用混合弁５０の貯湯タンク３の下部側の開度を全開にして沸き上げ運転を行う効率優先モードと、貯湯タンク３の下部の湯水に貯湯タンク３の上部の湯水を沸き上げ用混合弁５０で混合して沸き上げ運転を行う湯量優先モードのいずれか一方を選択する運転モード選択部(図示せず)を例えばリモートコントローラを備えてもよい。
【００８３】
この場合、一般的に、沸き上げ熱交換器１０の入水温度が下がるほど沸き上げ効率が向上するため、ユーザーは、効率のよい沸き上げ運転を希望するときは、効率優先モードを運転モード選択部により選択し、貯湯タンク３の湯切れが起きないように希望するときは、湯量優先モードを運転モード選択部により選択することができ、利便性が向上する。
【００８４】
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の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。
【符号の説明】
【００８５】
１…貯湯ユニット
２…ヒートポンプユニット
３…貯湯タンク
３a…戻り口
３b…出湯口
４…浴槽
９…接続アダプタ
９a…給湯口
９b…追焚用吸水口
１０…沸き上げ熱交換器
１１…減圧弁
１２,２１,２３,２６,２８…逆止弁
２０…追い焚き熱交換器
２２…給湯用混合弁
２４,２７…水量センサ
２５…湯張り用電磁弁
３１…逃し弁
５０…沸き上げ用混合弁
６０…給湯栓
７０…整流板
１００…制御装置
１００a…沸き上げ制御部
１００b…給湯制御部
１００c…注湯制御部
１００d…追い焚き制御部
２００…リモートコントローラ
Ｌ１,Ｌ２,Ｌ３,Ｌ１１,Ｌ２１,Ｌ２２,Ｌ３１〜Ｌ３５,Ｌ４１…配管
Ｌ４,Ｌ５…冷媒配管
Ｌ１２…分岐配管
ＬＳ…水位センサ
Ｐ１…沸き上げ用循環ポンプ
Ｐ２…風呂用循環ポンプ
ＳＷ…水流スイッチ
Ｔ１〜Ｔ４,Ｔ１１〜Ｔ１３,Ｔ２１〜Ｔ２３…温度センサ
【図１】
2015124989.tif 000003
【図２】
2015124989.tif 000004
【図３】
2015124989.tif 000005
【図４】
2015124989.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月25日(2015.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンク(３)の上部からの湯水と上記貯湯タンク(３)の下部からの湯水とを混合する混合弁(５０)と、
上記貯湯タンク(３)の下部から上記混合弁(５０)と沸き上げ熱交換器(１０)を介して上記貯湯タンク(３)の上部に接続された沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)と、
上記沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)に配設された沸き上げポンプ(Ｐ１)と、
上記混合弁(５０)の出水側からの湯水を上記沸き上げ熱交換器(１０)により沸き上げるヒートポンプユニット(２)と、
上記混合弁(５０)と上記沸き上げポンプ(Ｐ１)と上記ヒートポンプユニット(２)を制御する制御装置(１００)と
を備え、
上記制御装置(１００)は、
上記混合弁(５０)の上記貯湯タンク(３)の下部側の開度を全開にして沸き上げ運転を行う効率優先モードと、上記貯湯タンク(３)の下部の湯水に上記貯湯タンク(３)の上部の湯水を上記混合弁(５０)で混合して沸き上げ運転を行う湯量優先モードのいずれか一方を選択する運転モード選択部を有することを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
貯湯タンク(３)の上部からの湯水と上記貯湯タンク(３)の下部からの湯水とを混合する混合弁(５０)と、
上記貯湯タンク(３)の下部から上記混合弁(５０)と沸き上げ熱交換器(１０)を介して上記貯湯タンク(３)の上部に接続された沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)と、
上記沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)に配設された沸き上げポンプ(Ｐ１)と、
上記混合弁(５０)の出水側からの湯水を上記沸き上げ熱交換器(１０)により沸き上げるヒートポンプユニット(２)と、
上記混合弁(５０)と上記沸き上げポンプ(Ｐ１)と上記ヒートポンプユニット(２)を制御する制御装置(１００)と
を備え、
上記混合弁(５０)の出水側は、上記沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)を介して上記貯湯タンク(３)の上部に設けられた戻り口(３a)に接続されており、
上記貯湯タンク(３)内かつ上記戻り口(３a)近傍に設けられ、上記貯湯タンク(３)の上部に設けられた出湯口(３b)側への流れを抑制する整流板(７０)を備えたことを特徴とする給湯装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の給湯装置において、
上記制御装置(１００)は、
沸き上げ運転時に、上記貯湯タンク(３)の上部の水温が予め設定された上部判定温度以上で、かつ、上記貯湯タンク(３)の下部の水温が予め設定された下部判定温度未満のとき、上記混合弁(５０)の上記貯湯タンク(３)の下部側の開度が全開になるように上記混合弁(５０)を制御することを特徴とする給湯装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の給湯装置において、
上記制御装置(１００)は、
沸き上げ運転時に、上記貯湯タンク(３)の上部の水温が予め設定された上部判定温度未満で、かつ、上記貯湯タンク(３)の下部の水温が予め設定された下部混合判定温度未満のとき、上記混合弁(５０)の開度を制御して、上記貯湯タンク(３)の上部からの湯水と上記貯湯タンク(３)の下部からの湯水とを混合することを特徴とする給湯装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１つに記載の給湯装置において、
上記貯湯タンク(３)の上部に設けられた出湯口(３b)は、追い焚き熱交換器(２０)が配設された風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)を介して上記混合弁(５０)の入水側に接続されていることを特徴とする給湯装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１つに記載の給湯装置において、
上記沸き上げ熱交換器(１０)の入水温度を検出する入水温度センサ(Ｔ１１)を備え、
上記制御装置(１００)は、
上記入水温度センサ(Ｔ１１)により検出された上記沸き上げ熱交換器(１０)の入水温度が予め設定された温度範囲内になるように、上記混合弁(５０)の開度をフィードバック制御することを特徴とする給湯装置。
【請求項７】
請求項６に記載の給湯装置において、
上記沸き上げ熱交換器(１０)の出湯温度を検出する出湯温度センサ(Ｔ１２)を備え、
上記制御装置(１００)は、
上記出湯温度センサ(Ｔ１２)により検出された上記沸き上げ熱交換器(１０)の出湯温度が目標出湯温度になるように、上記沸き上げポンプ(Ｐ１)の回転数をフィードバック制御すると共に、
上記混合弁(５０)のフィードバック制御の間隔を上記沸き上げポンプ(Ｐ１)のフィードバック制御の間隔よりも長くしたことを特徴とする給湯装置。
【請求項８】
請求項６に記載の給湯装置において、
上記沸き上げ熱交換器(１０)の出湯温度を検出する出湯温度センサ(Ｔ１２)を備え、
上記制御装置(１００)は、
上記出湯温度センサ(Ｔ１２)により検出された上記沸き上げ熱交換器(１０)の出湯温度が目標出湯温度になるように、上記沸き上げポンプ(Ｐ１)の回転数をフィードバック制御すると共に、
上記混合弁(５０)のフィードバック制御におけるフィードバックゲインを上記沸き上げポンプ(Ｐ１)のフィードバック制御におけるフィードバックゲインよりも小さくしたことを特徴とする給湯装置。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１つに記載の給湯装置において、
上記混合弁(５０)の上記貯湯タンク(３)の上部側の開度に上限値を設けたことを特徴とする給湯装置。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１つに記載の給湯装置において、
上記ヒートポンプユニット(２)にＨＦＣ冷媒を用いたことを特徴とする給湯装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【背景技術】
【０００２】
従来、給湯装置としては、貯湯タンク内の温水を加熱するヒートポンプユニットと、水道水に排熱する蓄熱剤を収容する熱回収タンクと、蓄熱剤から排熱された水道水と貯湯タンクに蓄えられる温水とを混合弁により混合して出湯するものがある(例えば、特開２００６−１３２８７３号公報(特許文献１)参照)。
【０００３】
上記給湯装置では、貯湯タンク内の温水を追い焚き熱交換器を介して循環する循環回路において、追い焚き熱交換器からの追焚戻り湯に対して蓄熱剤により吸熱することによって、貯湯タンク内に中間温度の温水が大量に貯まるのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１３２８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の給湯装置では、蓄熱剤を設けるスペースが必要となると共に回路構成が複雑になるので、コストが高くなるという問題がある。
【０００６】
そこで、この発明の課題は、簡単な構成で効率よく貯湯タンク内の湯水を沸き上げ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】
【０００７】
上記課題を解決するため、この発明の給湯装置は、
貯湯タンクの上部からの湯水と上記貯湯タンクの下部からの湯水とを混合する混合弁と、
上記貯湯タンクの下部から上記混合弁と沸き上げ熱交換器を介して上記貯湯タンクの上部に接続された沸き上げ回路と、
上記沸き上げ回路に配設された沸き上げポンプと、
上記混合弁の出水側からの湯水を上記沸き上げ熱交換器により沸き上げるヒートポンプユニットと、
上記混合弁と上記沸き上げポンプと上記ヒートポンプユニットを制御する制御装置と
を備え、
上記制御装置は、
上記混合弁の上記貯湯タンクの下部側の開度を全開にして沸き上げ運転を行う効率優先モードと、上記貯湯タンクの下部の湯水に上記貯湯タンクの上部の湯水を上記混合弁で混合して沸き上げ運転を行う湯量優先モードのいずれか一方を選択する運転モード選択部を有することを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、制御装置により混合弁と沸き上げポンプとヒートポンプユニットを制御して、貯湯タンク内の湯水を沸き上げ回路を介して循環させて沸き上げを行う沸き上げ運転時に、貯湯タンク内の上部からの中温水と貯湯タンクの下部からの湯水とを混合弁により混合することによって、貯湯タンク内の中温水を沸かすことが可能になる。したがって、蓄熱剤などを設けることなく、簡単な構成で効率よく貯湯タンク内の湯水を沸き上げることができる。
また、混合弁の貯湯タンクの下部側の開度を全開にして沸き上げ運転を行う効率優先モードと、貯湯タンクの下部の湯水に貯湯タンクの上部の湯水を上記混合弁で混合して沸き上げ運転を行う湯量優先モードのいずれか一方を運転モード選択部により選択することによって、一般的に、沸き上げ熱交換器の入水温度が下がるほど、沸き上げ効率は向上するため、ユーザーは、効率のよい沸き上げ運転を希望するときは、効率優先モードを運転モード選択部により選択し、貯湯タンクの湯切れが起きないように希望するときは、湯量優先モードを運転モード選択部により選択することができ、利便性が向上する。
また、この発明の給湯装置は、
貯湯タンクの上部からの湯水と上記貯湯タンクの下部からの湯水とを混合する混合弁と、
上記貯湯タンクの下部から上記混合弁と沸き上げ熱交換器を介して上記貯湯タンクの上部に接続された沸き上げ回路と、
上記沸き上げ回路に配設された沸き上げポンプと、
上記混合弁の出水側からの湯水を上記沸き上げ熱交換器により沸き上げるヒートポンプユニットと、
上記混合弁と上記沸き上げポンプと上記ヒートポンプユニットを制御する制御装置と
を備え、
上記混合弁の出水側は、上記沸き上げ回路を介して上記貯湯タンクの上部に設けられた戻り口に接続されており、
上記貯湯タンク内かつ上記戻り口近傍に設けられ、上記貯湯タンクの上部に設けられた出湯口側への流れを抑制する整流板を備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、制御装置により混合弁と沸き上げポンプとヒートポンプユニットを制御して、貯湯タンク内の湯水を沸き上げ回路を介して循環させて沸き上げを行う沸き上げ運転時に、貯湯タンク内の上部からの中温水と貯湯タンクの下部からの湯水とを混合弁により混合することによって、貯湯タンク内の中温水を沸かすことが可能になる。したがって、蓄熱剤などを設けることなく、簡単な構成で効率よく貯湯タンク内の湯水を沸き上げることができる。
また、貯湯タンク内かつ戻り口近傍に設けられた整流板により、貯湯タンクの上部に設けられた出湯口側への流れを抑制することによって、沸き上げられた湯が出湯口から出て再び沸き上げられるのを防ぐことができる。
【０００９】
また、一実施形態の給湯装置では、
上記制御装置は、
沸き上げ運転時に、上記貯湯タンクの上部の水温が予め設定された上部判定温度以上で、かつ、上記貯湯タンクの下部の水温が予め設定された下部判定温度未満のとき、上記混合弁の上記貯湯タンクの下部側の開度が全開になるように上記混合弁を制御する。
【００１０】
上記実施形態によれば、貯湯タンクの上部の水温が予め設定された上部判定温度以上であるときは、貯湯タンク内に沸き直しする中温水の領域が少ないものとし、貯湯タンクの下部の水温が予め設定された下部判定温度未満であるときは、貯湯タンク内に蓄えられた熱量が少なく沸き上げが必要であるものとする。そうすることによって、沸き上げ運転時に、貯湯タンクの上部の水温が上部判定温度以上で、かつ、貯湯タンクの下部の水温が下部判定温度未満のときは、中温水の少ない状態で沸き上げが必要であるので、沸き上げ回路のみで循環させて沸き上げ運転を行うため、混合弁の貯湯タンクの下部側の開度が全開になるように混合弁を制御する。これにより、貯湯タンク内の上部からの湯水と貯湯タンクの下部からの湯水とを混合弁により混合することなく、貯湯タンク内の湯水を沸き上げ回路を介して循環させて効率よく沸き上げることができる。
【００１１】
また、一実施形態の給湯装置では、
上記制御装置は、
沸き上げ運転時に、上記貯湯タンクの上部の水温が予め設定された上部判定温度未満で、かつ、上記貯湯タンクの下部の水温が予め設定された下部混合判定温度未満のとき、上記混合弁の開度を制御して、上記貯湯タンクの上部からの湯水と上記貯湯タンクの下部からの湯水とを混合する。
【００１２】
上記実施形態によれば、貯湯タンクの上部の水温が予め設定された上部判定温度未満であるときは、貯湯タンク内の上側に沸き直しする中温水の領域が多いものとし、貯湯タンクの下部の水温が予め設定された下部混合判定温度未満であるときは、貯湯タンク内の上部と下部の湯水を混合弁により混合しても、混合後の温度が沸き終い温度を越えない。そうすることによって、沸き上げ運転時に、貯湯タンクの上部の水温が上部判定温度未満で、かつ、貯湯タンクの下部の水温が下部混合判定温度未満のとき、混合弁の開度を制御して、貯湯タンクの上部からの湯水と貯湯タンクの下部からの湯水とを混合する。これにより、貯湯タンク内の温度分布の状態から貯湯タンク内の上部と下部の湯水を混合弁により混合するか否かを正確に判断することが可能になる。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
また、一実施形態の給湯装置では、
上記貯湯タンクの上部に設けられた出湯口は、追い焚き熱交換器が配設された風呂追い焚き回路を介して上記混合弁の入水側に接続されている。
【００１６】
上記実施形態によれば、貯湯タンクの上部に設けられた出湯口を、追い焚き熱交換器が配設された風呂追い焚き回路を介して混合弁の入水側に接続していることによって、貯湯タンクの上部から混合弁の入水側への回路として風呂追い焚き回路を兼用でき、回路構成を簡略化できる。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
また、一実施形態の給湯装置では、
上記沸き上げ熱交換器の入水温度を検出する入水温度センサを備え、
上記制御装置は、
上記入水温度センサにより検出された上記沸き上げ熱交換器の入水温度が予め設定された温度範囲内になるように、上記混合弁の開度をフィードバック制御する。
【００２０】
上記実施形態によれば、沸き上げ運転において、入水温度センサにより検出された沸き上げ熱交換器の入水温度が予め設定された温度範囲内になるように、制御装置により混合弁の開度をフィードバック制御することによって、沸き上げ熱交換器の入水温度が、沸き終い温度を越えないように制御できる。
【００２１】
また、一実施形態の給湯装置では、
上記沸き上げ熱交換器の出湯温度を検出する出湯温度センサを備え、
上記制御装置は、
上記出湯温度センサにより検出された上記沸き上げ熱交換器の出湯温度が目標出湯温度になるように、上記沸き上げポンプの回転数をフィードバック制御すると共に、
上記混合弁のフィードバック制御の間隔を上記沸き上げポンプのフィードバック制御の間隔よりも長くした。
【００２２】
上記実施形態によれば、沸き上げ運転において、出湯温度センサにより検出された沸き上げ熱交換器の出湯温度が目標出湯温度になるように、制御装置により沸き上げポンプの回転数をフィードバック制御することによって、沸き上げ熱交換器の出湯温度を目標出湯温度に安定させることができる。さらに、制御装置による混合弁のフィードバック制御の間隔を沸き上げポンプのフィードバック制御の間隔よりも長くすることによって、混合弁の開度が変更されて出湯温度が一時的に変動しても、沸き上げポンプのフィードバック制御が早いため、すぐに目標出湯温度に合わせることができる。
【００２３】
また、一実施形態の給湯装置では、
上記沸き上げ熱交換器の出湯温度を検出する出湯温度センサを備え、
上記制御装置は、
上記出湯温度センサにより検出された上記沸き上げ熱交換器の出湯温度が目標出湯温度になるように、上記沸き上げポンプの回転数をフィードバック制御すると共に、
上記混合弁のフィードバック制御におけるフィードバックゲインを上記沸き上げポンプのフィードバック制御におけるフィードバックゲインよりも小さくした。
【００２４】
上記実施形態によれば、沸き上げ運転において、出湯温度センサにより検出された沸き上げ熱交換器の出湯温度が目標出湯温度になるように、制御装置により沸き上げポンプの回転数をフィードバック制御することによって、沸き上げ熱交換器の出湯温度を目標出湯温度に安定させることができる。さらに、制御装置による混合弁のフィードバック制御におけるフィードバックゲインを沸き上げポンプのフィードバック制御におけるフィードバックゲインよりも小さくすることによって、混合弁の開度が変更されて出湯温度が一時的に変動しても、沸き上げポンプのフィードバック制御が早いため、すぐに目標出湯温度に合わせることができる。
【００２５】
また、一実施形態の給湯装置では、
上記混合弁の上記貯湯タンクの上部側の開度に上限値を設けた。
【００２６】
上記混合弁の貯湯タンクの上部側の開度を大きくしすぎると、沸き上げ熱交換器の入水温度が上昇して沸き上げ効率が低下するため、上記実施形態によれば、混合弁の貯湯タンクの上部側の開度に上限値を設けることによって、沸き上げ効率が低下しすぎるのを防止できる。
【００２７】
また、一実施形態の給湯装置では、
上記ヒートポンプユニットにＨＦＣ冷媒を用いた。
【００２８】
上記実施形態によれば、ＨＦＣ冷媒を用いたヒートポンプユニットでは、高温出湯が可能なＣＯ２冷媒に比べて湯切れが生じやすいが、貯湯タンクの上部と下部の湯水を混合して中間水を沸き上げることにより、貯湯タンクに貯める熱量を多くでき、湯切れを防ぐ効果が大きい。
【発明の効果】
【００２９】
以上より明らかなように、この発明によれば、貯湯タンク内の湯水を沸き上げ回路を介して循環させて沸き上げるときに、貯湯タンク内の上部の中温水と貯湯タンクの下部の湯水を混合弁により混合することによって、貯湯タンク内の中温水を沸かすことができ、簡単な構成で効率よく貯湯タンク内の湯水を沸き上げることができる給湯装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１はこの発明の実施の一形態のヒートポンプ式の給湯装置の配管系統図である。
【図２】図２は上記給湯装置の制御ブロック図である。
【図３】図３は上記給湯装置の貯湯タンク内の沸き上げ前後の温度分布の変化を説明するための図である。
【図４】図４は貯湯タンク内の沸き上げ前後の温度分布の変化の比較例の図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、この発明の給湯装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３２】
図１はこの発明の実施の一形態のヒートポンプ式の給湯装置の配管系統図を示している。
【００３３】
この給湯装置は、図１に示すように、貯湯ユニット１と、上記貯湯ユニット１に接続されたヒートポンプユニット２を備えている。上記貯湯ユニット１は、貯湯タンク３と、沸き上げ熱交換器１０と、追い焚き熱交換器２０と、制御装置１００(図２に示す)等を有する。
【００３４】
上記貯湯タンク３の下部に配管Ｌ１の一端を接続し、配管Ｌ１の他端を混合弁の一例としての沸き上げ用混合弁５０の第１入水ポートに接続している。上記沸き上げ用混合弁５０の出水ポートに配管Ｌ２の一端を接続し、配管Ｌ２の他端を沸き上げ熱交換器１０の一端に接続している。また、上記沸き上げ熱交換器１０の他端を配管Ｌ３の一端に接続し、配管Ｌ３の他端を貯湯タンク３の上部に設けられた戻り口３aに接続している。上記配管Ｌ２に沸き上げポンプの一例としての沸き上げ用循環ポンプＰ１を配設している。また、貯湯タンク３内かつ戻り口３a近傍には、貯湯タンク３の上部に設けられた出湯口３b側への流れを抑制する整流板７０を設けている。
【００３５】
上記配管Ｌ１,配管Ｌ２,沸き上げ熱交換器１０,配管Ｌ３で沸き上げ回路を構成している。
【００３６】
上記沸き上げ用混合弁５０の第１入水ポート側(貯湯タンク３側)の開度を全開にした状態で沸き上げ用循環ポンプＰ１を駆動することにより、貯湯タンク３内の湯水を、配管Ｌ１,沸き上げ用混合弁５０,配管Ｌ２,沸き上げ熱交換器１０,配管Ｌ３を介して循環させる。
【００３７】
また、上記沸き上げ熱交換器１０を冷媒配管Ｌ４,Ｌ５を介してヒートポンプユニット２に接続している。上記ヒートポンプユニット２は、ＨＦＣ冷媒を用いており、沸き上げ熱交換器１０からの出湯温度を例えば５０℃〜７０℃の範囲で制御することが可能である。このヒートポンプユニット２に用いられるＨＦＣ冷媒としては、Ｒ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃなどがある。
【００３８】
次に、上記貯湯タンク３の下部に配管Ｌ１１を介して外部の給水管を接続している。この配管Ｌ１１に、減圧弁１１と逆止弁１２を上流側から順に配設している。この逆止弁１２は、給水管側から貯湯タンク３側への流れのみを許容する。
【００３９】
また、上記貯湯タンク３の上部に設けられた出湯口３bに配管Ｌ２１の一端を接続し、配管Ｌ２１の他端を追い焚き熱交換器２０の１次側の入水ポートに接続している。上記追い焚き熱交換器２０の１次側の出水ポートに配管Ｌ２２の一端を接続し、配管Ｌ２２の他端を沸き上げ用混合弁５０の第２入水ポートに接続している。
【００４０】
上記配管Ｌ２１,追い焚き熱交換器２０,配管Ｌ２２で風呂追い焚き回路を構成している。
【００４１】
上記沸き上げ用混合弁５０の第２入水ポート側(風呂追い焚き回路側)の開度を全開にした状態で沸き上げ用循環ポンプＰ１を駆動することにより、貯湯タンク３内の上部の湯水を、配管Ｌ２１,追い焚き熱交換器２０(１次側),配管Ｌ２２,沸き上げ用混合弁５０,配管Ｌ２,沸き上げ熱交換器１０,配管Ｌ３を介して循環させる。
【００４２】
また、上記貯湯タンク３の上部に配管Ｌ３１の一端を接続し、配管Ｌ３１の他端を給湯用混合弁２２の第１入水ポートに接続している。上記配管Ｌ３１に、貯湯タンク３側から給湯用混合弁２２への流れのみを許容する逆止弁２１を配設している。また、給湯用混合弁２２の第２入水ポートに、分岐配管Ｌ１２の一端を接続し、分岐配管Ｌ１２の他端を、配管Ｌ１１の減圧弁１１と逆止弁１２の間に接続している。上記分岐配管Ｌ１２に、配管Ｌ１１側から給湯用混合弁２２への流れのみを許容する逆止弁２３を配設している。
【００４３】
そして、上記給湯用混合弁２２の出水ポートに配管Ｌ３２の一端を接続し、配管Ｌ３２の他端を給湯栓６０(この実施形態では蛇口)に接続している。上記配管Ｌ３２に水量センサ２４を配設している。
【００４４】
上記分岐配管Ｌ１２と配管Ｌ３１と配管Ｌ３２と逆止弁２１と給湯用混合弁２２と逆止弁２３および水量センサ２４で給湯回路を構成している。
【００４５】
また、上記配管Ｌ３２の水量センサ２４の上流側に配管Ｌ３３の一端を接続し、配管Ｌ３３の他端を、浴槽４に設けられた接続アダプタ９の給湯口９aに接続している。この配管Ｌ３３の上流側から順に、湯張り用電磁弁２５と、逆止弁２６と、水量センサ２７と、逆止弁２８を配設している。この逆止弁２６,２８は、給湯用混合弁２２側から浴槽４への流れのみを許容する。
【００４６】
上記配管Ｌ３３と湯張り用電磁弁２５と逆止弁２６,２８および水量センサ２７で、給湯回路の配管Ｌ３２から分岐して浴槽４に接続された風呂給湯回路を構成している。
【００４７】
上記接続アダプタ９の追焚用吸水口９bに配管Ｌ３５の一端を接続し、配管Ｌ３５の他端を追い焚き熱交換器２０の２次側の入水ポートに接続している。上記配管Ｌ３５に風呂用循環ポンプＰ２を配設している。また、配管Ｌ３３の水量センサ２７よりも下流側に配管Ｌ３４の一端を接続し、配管Ｌ３４の他端を追い焚き熱交換器２０の２次側の出水ポートに接続している。
【００４８】
上記風呂用循環ポンプＰ２により、浴槽４内の湯水を、配管Ｌ３５,追い焚き熱交換器２０(２次側),配管Ｌ３４,配管Ｌ３３(一部)を介して循環させる。
【００４９】
上記配管Ｌ３５,追い焚き熱交換器２０(２次側),配管Ｌ３４,配管Ｌ３３(一部)で風呂循環回路を構成している。
【００５０】
さらに、上記配管Ｌ２１に配管Ｌ４１の一端を接続し、配管Ｌ４１の他端を排水口に接続している。また、上記配管Ｌ４１に逃し弁３１を配設している。
【００５１】
上記貯湯タンク３には、下側から上側に向かって略等間隔に４つの温度センサＴ１〜Ｔ４を設けている。また、配管Ｌ２に入水温度を検出する温度センサＴ１１を設けると共に、配管Ｌ３に出湯温度を検出する温度センサＴ１２を設けている。上記温度センサＴ３は、上部温度センサの一例であり、温度センサＴ１は、下部温度センサの一例であり、温度センサＴ１１は、入水温度センサの一例であり、温度センサＴ１２は、出湯温度センサの一例である。
【００５２】
また、沸き上げ熱交換器１０に温度センサＴ１３を設けている。また、給湯栓６０に接続された配管Ｌ３２には、水量センサ２４よりも下流側に給湯温度を検出する温度センサＴ２１を設けている。また、浴槽４に接続された配管Ｌ３５には、浴槽４側の接続アダプタ９と風呂用循環ポンプＰ２との間に、水位センサＬＳと、水流スイッチＳＷと、温度センサＴ２３を接続アダプタ９側から順に設けている。さらに、浴槽４に接続された配管Ｌ３３の逆止弁２８の下流側でかつ配管Ｌ３３と配管Ｌ３４との接続点に、浴槽４に供給される給湯水の温度を検出する温度センサＴ２２を設けている。
【００５３】
また、上記給湯装置は、図２に示すように、マイクロコンピュータと入出力回路などからなる制御装置１００と、上記制御装置１００との間で信号を送受信するリモートコントローラ２００とを備えている。上記制御装置１００は、温度センサＴ１〜Ｔ４,Ｔ１１〜Ｔ１３,Ｔ２１〜Ｔ２３と水位センサＬＳと水流スイッチＳＷと水量センサ２４,２７と外気温度センサ(図示せず)およびリモートコントローラ２００などからの信号を受けて、ヒートポンプユニット２と沸き上げ用循環ポンプＰ１と風呂用循環ポンプＰ２と給湯用混合弁２２と湯張り用電磁弁２５と沸き上げ用混合弁５０などを制御する。
【００５４】
また、上記制御装置１００は、貯湯タンク３内の湯水を沸き上げる運転を制御する沸き上げ制御部１００aと、給湯栓６０への給湯温度を制御する給湯制御部１００bと、「風呂湯張り運転」などを含む浴槽４への注湯運転を制御する注湯制御部１００cと、「風呂追い焚き運転」を制御する追い焚き制御部１００dとを有する。
【００５５】
上記構成の給湯装置において、給湯制御部１００bは、温度センサＴ２１により検出された給湯温度が給湯設定温度になるように、給湯用混合弁２２の混合比率を制御する。
【００５６】
<沸き上げ運転>
上記ヒートポンプユニット２により貯湯タンク３内の湯水を沸き上げる「沸き上げ運転」では、制御装置１００の沸き上げ制御部１００aにより、沸き上げ用混合弁５０の第１入水ポート側(貯湯タンク３側)の開度を全開にした状態で沸き上げ用循環ポンプＰ１を運転して、貯湯タンク３内の湯水を、配管Ｌ１,沸き上げ用混合弁５０,配管Ｌ２,沸き上げ熱交換器１０,配管Ｌ３を介して循環させる。
【００５７】
上記沸き上げ制御部１００aは、沸き上げ運転時、沸き上げ用混合弁５０の開度を制御すると共に、温度センサＴ１２により検出された出湯温度が目標出湯温度ＴＳになるように、ヒートポンプユニット２と沸き上げ用循環ポンプＰ１を制御する。ここで、目標出湯温度ＴＳは、貯湯タンク３から給湯される湯量などに基づいて制御装置１００で算出される。例えば、使用される湯量が多い場合、目標出湯温度ＴＳは例えば７０℃と高くなり、使用される湯量が少ない場合、目標出湯温度ＴＳは例えば５０℃と低くなる。
【００５８】
そして、温度センサＴ１１により検出された沸き上げ熱交換器１０の入水温度が４０℃〜４５℃(沸き終い温度)になると沸き上げ運転を終了する。
【００５９】
<風呂湯張り運転>
次に、上記貯湯タンク３から風呂の浴槽４内に給湯する「風呂湯張り運転」を行う場合、制御装置１００の注湯制御部１００cにより湯張り用電磁弁２５を開いて、貯湯タンク３内の湯を給湯用混合弁２２と風呂給湯回路(Ｌ３３,２５,２６,２７,２８)を介して浴槽４内に供給する。このとき、注湯制御部１００cは、給湯用混合弁２２を制御して、目標設定温度に基づいて、貯湯タンク３からの高温の湯と外部からの給水とを混合すると共に、水位センサＬＳにより検出された浴槽４内の水位が設定水位になると、湯張り用電磁弁２５を閉じる。
【００６０】
<風呂追い焚き運転>
次に、上記貯湯タンク３から風呂の浴槽４内の湯を追い焚きする「風呂追い焚き運転」を行う場合、制御装置１００の追い焚き制御部１００dにより、湯張り用電磁弁２５を閉じた状態で風呂用循環ポンプＰ２を運転して、浴槽４内の湯を、配管Ｌ３５,追い焚き熱交換器２０(２次側),配管Ｌ３４,配管Ｌ３３(一部)を介して循環させる。
【００６１】
そして、温度センサＴ２３により検出された浴槽４内の湯の風呂温度に基づいて、追い焚き制御部１００dは、ヒートポンプユニット２を用いずに貯湯タンク３内の湯を熱源とする風呂追い焚き運転を行うか、または、貯湯タンク３の熱量だけでは足らないときにヒートポンプユニット２を用いて風呂追い焚き運転を行う。
【００６２】
上記ヒートポンプユニット２を用いた風呂追い焚き運転では、沸き上げ熱交換器１０からの湯を沸き上げ用循環ポンプＰ１により貯湯タンク３と沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)と風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)を介して循環させて風呂の追い焚きをする。
【００６３】
上記構成の給湯装置によれば、制御装置１００により沸き上げ用混合弁５０と沸き上げ用循環ポンプＰ１とヒートポンプユニット２を制御して、貯湯タンク３内の湯水を沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)を介して循環させて沸き上げを行う沸き上げ運転時に、貯湯タンク３内の上部からの中温水と貯湯タンク３の下部からの湯水とを沸き上げ用混合弁５０により混合することによって、貯湯タンク３内の中温水を沸かすことが可能になる。したがって、蓄熱剤などを設けることなく、簡単な構成で効率よく貯湯タンク３内の湯水を沸き上げることができる。
【００６４】
図３(a),(b)は上記給湯装置の貯湯タンク３内の沸き上げ前後の温度分布の変化を示している。上記給湯装置では、沸き上げ運転時の沸き終い温度が４０℃に設定されており、沸き上げ熱交換器１０の入水温度が沸き終い温度４０℃になると沸き上げ運転を終了する。
【００６５】
図３(a)に示すように、貯湯タンク３内において、中間水(５０℃前後)の層と低温水(４０℃前後)の層と低温水(２０℃前後)の層が積層された温度分布状態から、貯湯タンク３内の上部の中間水(５０℃前後)と貯湯タンク３の下部の低温水(２０℃前後)とを沸き上げ用混合弁５０により混合して、貯湯タンク３内の湯を沸き上げ直すと、図３(b)に示すように、高温水(６０℃前後)と中間水(５０℃前後)の層と低温水(４０℃前後)の層が積層された状態に沸き上がる。これにより、貯湯タンク３内の高温水(６０℃前後)の占める領域が大幅に増え、中間水(５０℃前後)の層は少なくなって、貯湯タンク３内に貯める熱量を多くできる。このように、貯湯タンク３内の中温水域が多い温度分布状態から、貯湯タンク３内の下部から上部に向かって水温が高く中温水域が少ない温度分布に積層状態を回復させることができる。
【００６６】
これに対して、図４(a)に示すように、図３(a)と同じ貯湯タンク３内の温度分布状態から、貯湯タンク３内の上部と下部の湯水を沸き上げ用混合弁５０により混合することなく、貯湯タンク３内の湯を沸き上げ直すと、図４(b)に示すように、高温水(６０℃前後)と中間水(５０℃前後)の層と低温水(４０℃前後)の層が積層された状態に沸き上がる。このとき、貯湯タンク３内の高温水(６０℃前後)の占める領域は上部の一部にしかなく、多くが中間水(５０℃前後)の層となっている。この場合、貯湯タンク３内に貯められた熱量が少なく、湯切れが発生しやすい。
【００６７】
また、上記実施の形態の給湯装置において、上部温度センサである温度センサＴ３により検出された貯湯タンク３の上部の水温が所定の上部判定温度(例えば５５℃)以上であるときは、貯湯タンク３内に沸き直しする中温水の領域が少ないものとする。また、下部温度センサである温度センサＴ１により検出された貯湯タンク３の下部の水温が所定の下部判定温度(例えば３０℃)未満であるときは、貯湯タンク３内に蓄えられた熱量が少なく沸き上げが必要であるものとする。そうすることによって、沸き上げ運転時に、温度センサＴ３により検出された貯湯タンク３の上部の水温が上部判定温度以上で、かつ、温度センサＴ１により検出された貯湯タンク３の下部の水温が下部判定温度未満のときは、中温水の少ない状態で沸き上げが必要であるので、沸き上げ回路のみで循環させて沸き上げ運転を行うため、沸き上げ用混合弁５０の貯湯タンク３の下部側の開度が全開になるように沸き上げ用混合弁５０を制御する。これにより、貯湯タンク３内の上部と下部の湯水を沸き上げ用混合弁５０により混合することなく、貯湯タンク３内の湯水を沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)を介して循環させて効率よく沸き上げることができる。
【００６８】
また、上記上部温度センサである温度センサＴ３により検出された貯湯タンク３の上部の水温が所定の上部判定温度(例えば５５℃)未満であるときは、貯湯タンク３内の上側に沸き直しする中温水の領域が多いものとする。また、下部温度センサである温度センサＴ１により検出された上記貯湯タンク３の下部の水温が所定の下部混合判定温度(例えば３５℃)未満であるときは、貯湯タンク３内の上部と下部の湯水を沸き上げ用混合弁５０により混合しても、混合後の温度が沸き終い温度を越えないものとする。そうすることによって、沸き上げ運転時に、温度センサＴ３により検出された貯湯タンク３の上部の水温が上部判定温度未満で、かつ、温度センサＴ１により検出された貯湯タンク３の下部の水温が下部混合判定温度未満のとき、沸き上げ用混合弁５０の開度を制御して、貯湯タンク３の上部からの湯水と貯湯タンク３の下部からの湯水とを混合する。これにより、貯湯タンク内の温度分布の状態から貯湯タンク３内の上部と下部の湯水を沸き上げ用混合弁５０により混合するか否かを正確に判断することが可能になる。
【００６９】
また、上記貯湯タンク３の上部に設けられた出湯口３bを、追い焚き熱交換器２０が配設された風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)を介して沸き上げ用混合弁５０の入水側に接続していることによって、貯湯タンク３の上部から沸き上げ用混合弁５０の入水側への回路として風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)を兼用でき、回路構成を簡略化できる。
【００７０】
また、上記貯湯タンク３内かつ戻り口３a近傍に設けられた整流板７０により、貯湯タンク３の上部に設けられた出湯口３b側への流れを抑制することによって、沸き上げられた湯が出湯口３bから出て再び沸き上げられることがないようにできる。
【００７１】
また、上記沸き上げ運転において、入水温度センサである温度センサＴ１１により検出された沸き上げ熱交換器１０の入水温度が予め設定された温度範囲内になるように、制御装置１００により沸き上げ用混合弁５０の開度をフィードバック制御する。
【００７２】
上記の予め設定された温度範囲とは、貯湯タンク３の下部の温度以上で、沸き終い温度未満に設定される。多くの場合、３５℃〜４０℃程度である。
【００７３】
また、上記沸き上げ運転において、出湯温度センサである温度センサＴ１２により検出された沸き上げ熱交換器１０の出湯温度が目標出湯温度ＴＳになるように、制御装置１００により沸き上げ用循環ポンプＰ１の回転数をフィードバック制御することによって、沸き上げ熱交換器１０の出湯温度を目標出湯温度ＴＳに安定させることができる。さらに、制御装置１００による沸き上げ用混合弁５０のフィードバック制御の間隔(この実施形態では３秒)を沸き上げ用循環ポンプＰ１のフィードバック制御の間隔(この実施形態では１秒)よりも長くすることによって、沸き上げ用混合弁５０の開度が変更されて出湯温度が一時的に変動しても、沸き上げ用循環ポンプＰ１のフィードバック制御が早いため、すぐに目標出湯温度ＴＳに合わせることができる。
【００７４】
あるいは、上記沸き上げ運転において、出湯温度センサである温度センサＴ１２により検出された沸き上げ熱交換器１０の出湯温度が目標出湯温度ＴＳになるように、制御装置１００により沸き上げ用循環ポンプＰ１の回転数をフィードバック制御することによって、沸き上げ熱交換器１０の出湯温度を目標出湯温度ＴＳに安定させることができる。さらに、制御装置１００による沸き上げ用混合弁５０のフィードバック制御におけるフィードバックゲインを沸き上げ用循環ポンプＰ１のフィードバック制御におけるフィードバックゲインよりも小さくしてもよい。これによって、沸き上げ用混合弁５０の開度が変更されて出湯温度が一時的に変動しても、沸き上げ用循環ポンプＰ１のフィードバック制御が早いため、すぐに目標出湯温度ＴＳに合わせることができる。
【００７５】
また、上記給湯装置では、沸き上げ用混合弁５０の第２入水ポート側(風呂追い焚き回路側)の開度を大きくしすぎると、沸き上げ熱交換器１０の入水温度が上昇して沸き上げ効率が低下するため、沸き上げ用混合弁５０の第２入水ポート側(風呂追い焚き回路側)の開度に上限値を設けることによって、沸き上げ効率が低下しすぎるのを防止できる。
【００７６】
また、ＨＦＣ冷媒を用いたヒートポンプユニット２では、高温出湯が可能なＣＯ２冷媒に比べて湯切れが生じやすいが、貯湯タンク３内の上部と下部の湯水を混合して中間水を沸き上げることにより、貯湯タンク３に貯める熱量を多くでき、湯切れを防ぐ効果が大きい。
【００７７】
また、上記貯湯タンク３と沸き上げ用混合弁５０と風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)と沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)などを収容する貯湯ユニット１内に沸き上げ熱交換器１０を配置していることによって、ヒートポンプユニット２側に沸き上げ熱交換器１０が内蔵されている場合に比べて、ヒートポンプユニット２と貯湯ユニット１との間の配管での湯の放熱がなく、貯湯タンク３内の湯水を効率よく沸き上げることができる。
【００７８】
なお、上記実施の形態では、ヒートポンプユニット２にＨＦＣ冷媒を用いたが、ヒートポンプユニットに用いる冷媒はこれに限らず、ＣＯ２冷媒や他の冷媒を用いてもよい。
【００７９】
例えば、ヒートポンプユニットにＣＯ２冷媒を用いることで、出湯温度を高い温度範囲(例えば６５℃〜９０℃)で制御することが可能になる。
【００８０】
上記実施の形態では、貯湯ユニット１内に沸き上げ熱交換器１０を配置した給湯装置について説明したが、ヒートポンプユニット２内に沸き上げ熱交換器１０を配置した給湯装置にこの発明を適用してもよい。
【００８１】
また、上記実施の形態では、貯湯タンク３の上部を風呂追い焚き回路を介して沸き上げ用混合弁５０の入水側に接続した給湯装置について説明したが、貯湯タンクの上部を混合用の別回路を介して混合弁の入水側に接続した給湯装置にこの発明を適用してもよい。
【００８２】
また、この発明の給湯装置は、沸き上げ用混合弁５０の貯湯タンク３の下部側の開度を全開にして沸き上げ運転を行う効率優先モードと、貯湯タンク３の下部の湯水に貯湯タンク３の上部の湯水を沸き上げ用混合弁５０で混合して沸き上げ運転を行う湯量優先モードのいずれか一方を選択する運転モード選択部(図示せず)を例えばリモートコントローラを備えてもよい。
【００８３】
この場合、一般的に、沸き上げ熱交換器１０の入水温度が下がるほど沸き上げ効率が向上するため、ユーザーは、効率のよい沸き上げ運転を希望するときは、効率優先モードを運転モード選択部により選択し、貯湯タンク３の湯切れが起きないように希望するときは、湯量優先モードを運転モード選択部により選択することができ、利便性が向上する。
【００８４】
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の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。
【符号の説明】
【００８５】
１…貯湯ユニット
２…ヒートポンプユニット
３…貯湯タンク
３a…戻り口
３b…出湯口
４…浴槽
９…接続アダプタ
９a…給湯口
９b…追焚用吸水口
１０…沸き上げ熱交換器
１１…減圧弁
１２,２１,２３,２６,２８…逆止弁
２０…追い焚き熱交換器
２２…給湯用混合弁
２４,２７…水量センサ
２５…湯張り用電磁弁
３１…逃し弁
５０…沸き上げ用混合弁
６０…給湯栓
７０…整流板
１００…制御装置
１００a…沸き上げ制御部
１００b…給湯制御部
１００c…注湯制御部
１００d…追い焚き制御部
２００…リモートコントローラ
Ｌ１,Ｌ２,Ｌ３,Ｌ１１,Ｌ２１,Ｌ２２,Ｌ３１〜Ｌ３５,Ｌ４１…配管
Ｌ４,Ｌ５…冷媒配管
Ｌ１２…分岐配管
ＬＳ…水位センサ
Ｐ１…沸き上げ用循環ポンプ
Ｐ２…風呂用循環ポンプ
ＳＷ…水流スイッチ
Ｔ１〜Ｔ４,Ｔ１１〜Ｔ１３,Ｔ２１〜Ｔ２３…温度センサ