(57)【要約】【課題】中温水によるＣＯＰの低下を防止する。【解決手段】ヒーポン往き管とヒーポン戻り管が接続され湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、前記貯湯タンクとヒートポンプ式加熱手段とを湯水が循環可能に接続するヒーポン循環回路と、このヒーポン循環回路に設けられ湯水を循環させるヒーポン循環ポンプを備え、前記貯湯タンクの略中央に接続した中温水取出管が上部に連通したサブタンクを備え、このサブタンクの下部とヒーポン往き管をサブタンク接続管にて接続し、前記中温水取出管とサブタンク接続管には第１弁装置と第２弁装置を設けたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒーポン往き管とヒーポン戻り管が接続され湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、前記貯湯タンクとヒートポンプ式加熱手段とを湯水が循環可能に接続するヒーポン循環回路と、このヒーポン循環回路に設けられ湯水を循環させるヒーポン循環ポンプを備え、前記貯湯タンクの略中央に接続した中温水取出管が上部に連通したサブタンクを備え、このサブタンクの下部とヒーポン往き管をサブタンク接続管にて接続し、前記中温水取出管とサブタンク接続管には第１弁装置と第２弁装置を設けた事を特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記貯湯タンクの上部に給湯管を、下部に給水管を接続し、この給水管と前記サブタンクの下部をサブタンク給水管にて第３弁装置を介して接続し、サブタンクの上部と前記給湯管を中温水給湯管にて中間混合弁を介して接続した事を特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。
【請求項３】
前記貯湯タンクにはタンク内の湯温を検知する貯湯温度センサを設け、前記第１弁装置は二方弁で、第２弁装置は三方弁で構成し、貯湯タンクへの貯湯開始時に貯湯温度センサにて中温水の存在を検知した時には、前記第１弁装置を開き、第２弁装置を冷媒−水熱交換器とサブタンク接続管を連通する側に切換えると共に、前記ヒーポン循環ポンプを作動して貯湯運転を開始し、前記貯湯温度センサにて中温水がなくなった時には、前記第１弁装置を閉じ、第２弁装置をヒーポン循環回路側に切換る事を特徴とする請求項１又は２記載の貯湯式給湯装置。
【請求項４】
前記サブタンクにはタンク内の湯温を検知するサブタンク温度センサを設け、給湯時にはこのサブタンク温度センサの値に応じてサブタンク内の中温水を給湯に使用する事を特徴とする請求項１〜３記載の貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ヒートポンプ給湯機等の貯湯式給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種のものにおいては、例えば、本出願人が先に出願した、給水管と給湯管が接続され湯水を貯湯する貯湯タンクを内部に備えた貯湯タンクユニットと、能力可変の圧縮機と冷媒−水熱交換器と膨脹弁と空気熱交換器等を備え、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクと冷媒−水熱交換器とを入水管と出湯管で接続して循環回路を形成し、前記循環回路途中に湯水を循環させる能力可変の循環ポンプとを備え、前記貯湯タンク内の湯水を前記循環ポンプの駆動により前記循環回路を介して前記加熱手段の冷媒−水熱交換器に循環させて加熱し、再び貯湯タンクに戻す事で貯湯タンク内の温水を加熱すると共に、前記貯湯タンク内にふろ循環ポンプを備え、浴槽の湯水を循環させるふろ循環回路と、このふろ循環回路途中に設けられ浴槽水を前記貯湯タンクに貯められた温水で加熱するふろ熱交換器とを備え、前記ふろ循環ポンプを駆動して浴槽水を前記ふろ熱交換器に循環させて追い焚き運転するようにした貯湯式給湯装置に於いて、前記加熱手段の電流値を検知する電流センサを設けると共に、前記冷媒−水熱交換器入り口又は入水管に入水温センサを、前記冷媒−水熱交換器出口又は出湯管に出湯温センサを設け、前記入水温センサの値と出湯温センサの値の温度差を算出し、しれを所定値に保つ制御手段を設け、この制御手段によって前記圧縮機の回転数と膨脹弁の開度を制御して、ふろ追い焚き運転によって、中温水が発生した場合でも自動的に循環ポンプの流量や圧縮機の回転数等を調節し極めて高効率な給湯機を提供することができるものである。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００５−２４１０８８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、この従来のものは、発生した中温水に対して循環ポンプの流量や圧縮機の回転数を調節することでエネルギー消費効率（以後ＣＯＰと称す）を向上させていたが、更なる向上が必要で有った。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明はこの点に着目し上記欠点を解決する為、ヒーポン往き管とヒーポン戻り管が接続され湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、前記貯湯タンクとヒートポンプ式加熱手段とを湯水が循環可能に接続するヒーポン循環回路と、このヒーポン循環回路に設けられ湯水を循環させるヒーポン循環ポンプを備え、前記貯湯タンクの略中央に接続した中温水取出管が上部に連通したサブタンクを備え、このサブタンクの下部とヒーポン往き管をサブタンク接続管にて接続し、前記中温水取出管とサブタンク接続管には第１弁装置と第２弁装置を設けたものである。
【０００５】
また、前記貯湯タンクの上部に給湯管を、下部に給水管を接続し、この給水管と前記サブタンクの下部をサブタンク給水管にて第３弁装置を介して接続し、サブタンクの上部と前記給湯管を中温水給湯管にて中間混合弁を介して接続したものである。
【０００６】
また、前記貯湯タンクにはタンク内の湯温を検知する貯湯温度センサを設け、前記第１弁装置は二方弁で、第２弁装置は三方弁で構成し、貯湯タンクへの貯湯開始時に貯湯温度センサにて中温水の存在を検知した時には、前記第１弁装置を開き、第２弁装置を冷媒−水熱交換器とサブタンク接続管を連通する側に切換えると共に、前記ヒーポン循環ポンプを作動して貯湯運転を開始し、前記貯湯温度センサにて中温水がなくなった時には、前記第１弁装置を閉じ、第２弁装置をヒーポン循環回路側に切換るようにしたものである。
【０００７】
また、前記サブタンクにはタンク内の湯温を検知するサブタンク温度センサを設け、給湯時にはこのサブタンク温度センサの値に応じてサブタンク内の中温水を給湯に使用するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、貯湯開始時に中温水が残っている場合でも、この中温水をサブタンクに蓄えた後、給湯に使用するので、ヒートポンプのＣＯＰを高めることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
この貯湯式給湯装置は、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜時間帯に湯水を沸き上げて貯湯し、この貯湯した湯水を給湯に用いるもので、１は湯水を貯湯する貯湯タンク２を備えた貯湯タンクユニット、３は貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット、４は台所や洗面所等に設けられた給湯栓、５はこの貯湯式給湯装置を遠隔操作するリモコン、６は浴槽である。
前記貯湯タンクユニット１の貯湯タンク２は、上端に給湯管７と、下端に給水管８とが接続され、更に、下部にヒーポン循環回路９を構成するヒーポン往き管１０と、上部にヒーポン循環回路９を構成するヒーポン戻り管１１とが接続され、前記ヒートポンプユニット３によってヒーポン往き管１０から取り出した貯湯タンク２内の湯水を沸き上げてヒーポン戻り管１１から貯湯タンク２内に戻して貯湯され、前記給湯栓４の使用により給水管８から給水され、貯湯タンク２内の湯水が押し上げられて貯湯タンク２内上部の高温水が給湯管７から給湯されるものである。
【００１１】
前記ヒートポンプユニット３は、回転数可変の圧縮機１２と凝縮器としての冷媒−水熱交換器１３と膨張弁１４と強制空冷式の蒸発器１５で構成されたヒートポンプ回路１６と、貯湯タンク２内に備えたヒーポン循環ポンプ１７により、湯水を前記ヒーポン往き管１０およびヒーポン戻り管１１を介して冷媒−水熱交換器１３に循環させる。そして、これらの駆動を制御するヒーポン制御部１８とを備えており、ヒートポンプ回路１６内には冷媒として二酸化炭素が用いられて超臨界ヒートポンプサイクルを構成しているものである。なお、冷媒に二酸化炭素を用いているので、低温水を電熱ヒータなしで約９０℃の高温まで沸き上げることが可能なものである。
【００１２】
１９は前記ヒーポン往き管１０又は冷媒−水熱交換器１３入り口に取り付けられた入水温センサで、冷媒−水熱交換器１３で加熱する前の水温をサーミスタセンサ等により検知するものである。
２０は前記ヒーポン戻り管１１又は冷媒−水熱交換器１３出口に取り付けられた出湯温センサで、冷媒−水熱交換器１３で加熱後の湯温をサーミスタセンサ等によって検知するものである。
【００１３】
ここで、前記冷媒−水熱交換器１３は冷媒と被加熱水たる貯湯タンク２内の湯水とが対向して流れる対向流方式を採用しており、超臨界ヒートポンプサイクルでは熱交換時において冷媒は超臨界状態のまま凝縮されるため効率良く高温まで被加熱水を加熱することができ、被加熱水の冷媒−水熱交換器１２入口温度ｂと冷媒の出口温度ａとの温度差ｔに応じて前記膨張弁１３または圧縮機１１の回転数を制御すると共に、前記ヒーポン循環ポンプ１６の流量ｃを制御することで、ＣＯＰがとても良い状態で被加熱水を加熱することが可能なものである。
【００１４】
次に、２１は前記浴槽６の湯水を加熱するためのステンレス製の蛇管よりなるふろ熱交換器で、貯湯タンク２内の上部に配置されていると共に、このふろ熱交換器２１にはふろ往き管２２およびふろ循環ポンプ２３を備えたふろ戻り管２４よりなるふろ循環回路２５が接続されて浴槽６の湯水が循環可能にされ、浴槽６内の湯水が貯湯タンク２内の高温水により加熱されて保温あるいは追い焚きが行われるものである。
【００１５】
２６はふろ戻り管２４を介してふろ熱交換器２１に流入する浴槽水の温度を検出するふろ戻り温度センサ、２７はふろ熱交換器２１を流出してふろ往き管２２を介して浴槽６へ流れる浴槽水の温度を検出するふろ往き温度センサである。
【００１６】
２８は前記貯湯タンク２の略中央と中温水取出管２９にて接続されるサブタンクで、深夜時間帯の湯水を沸き上げ開始時に貯湯タンク２内に残っている中温水を蓄えるものであり、容量は前記貯湯タンク２の約１／３である。前記中温水取出管２９は第１弁装置としての二方弁３０が設けられ、サブタンク２８の上部に接続されている。
前記貯湯タンク２とヒーポン循環ポンプ１７の間のヒーポン往き管１０には、第２弁装置としての三方弁３１が設けられ、この三方弁３１からサブタンク２８の下部にサブタンク接続管３２が接続され、ヒーポン往き管１０に対して貯湯タンク２又はサブタンク２８の切換を行うものである。
【００１７】
３３は前記サブタンク２８の下部と給水管８を接続するサブタンク給水管で、第３弁装置としての二方弁３４を備えている。３５は前記サブタンク２８の上部と給湯管７を接続する中温水給湯管で、中温水を給湯に使用するため、給湯管７からの湯とを任意の温度になるよう混合する電動ミキシング弁より構成された中間混合弁３６を備えている。３７は前記中間混合弁３６からの湯水と前記給水管８からの給水とを給湯設定温度に混合する給湯混合弁であり、その下流の給湯管７に設けた給湯温度センサ３８で検出した湯温がリモコン５でユーザーが設定した給湯設定温度になるように混合比率が制御されるものである。
【００１８】
３９は前記貯湯タンク２内の湯温を検知する貯湯温度センサで、貯湯タンク２壁面の上下方向に複数個配置され、サーミスタセンサ等が取り付けられているものであり、この実施形態では５つの貯湯温度センサが配置され上から３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄ、３９ｅと呼び、この貯湯温度センサ３９が検出する温度情報によって、貯湯タンク２内にどれだけの熱量が残っているかを検知し、そして貯湯タンク２内の上下方向の温度分布を検知するものである。
【００１９】
４０は前記サブタンク２８内の湯温を検知するサブタンク温度センサで、サブタンク２８壁面上部に配置され、サーミスタセンサ等が取り付けられている。
４１は給湯管７から分岐されてふろ戻り管２４に連通された湯張り管で、この湯張り管４１には、浴槽６への湯張りの開始／停止を行う湯張り弁４２と、浴槽６への湯張り量をカウントするふろ流量カウンタ４３と、浴槽水が給湯管７へ逆流するのを防止する逆止弁４４とが設けられているものである。
【００２０】
４５は貯湯タンクユニット１内の各センサの入力を受け各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを有し制御部を構成する給湯制御部である。この給湯制御部４５に前記リモコン５が無線または有線により接続されユーザーが任意の給湯設定温度およびふろ設定温度を設定できるようにしているものである。
【００２１】
また、前記給湯制御部４５には、前記複数の貯湯温度センサ３９ａ〜３９ｅやサブタンク温度センサ４０の出力が入力され、これらの検出温度を基に貯湯タンク２内の中温水の量や残熱量を判断し、サブタンク２８内の湯温を判断するものである。
【００２２】
前記リモコン５には、給湯設定温度を設定する給湯温度設定スイッチ４６、およびふろ設定温度を設定するふろ温度設定スイッチ４７がそれぞれ設けられていると共に、浴槽６へふろ設定温度の湯をリモコン５の湯張り量設定スイッチ（図示せず）で設定された湯張り量だけ湯張りし所定時間保温させるふろ自動スイッチ４８と、浴槽水を追い焚きさせる追い焚きスイッチ４９と、貯湯タンク２内の湯水を昼間時間帯においても一定量沸き増しさせる沸き増しスイッチ５０とが設けられているものである。また、このリモコン５にはドットマトリクスの表示部５１と、ブザー音や音声案内を出力するスピーカ５２と、これらを制御するリモコン制御部５３とが設けられているものである。
なお、５４は貯湯タンク２の過圧を逃す過圧逃し弁、５５は給水の圧力を減圧する減圧弁、５６は給湯する湯水の量をカウントする給湯流量カウンタである。
【００２３】
次に、この実施例１の作動を説明する。深夜電力時間帯になって貯湯温度センサ３９が貯湯タンク２内の残湯の温度分布を測定し、中温水の残量と翌日に必要な熱量が残っていないことを検出すると、中温水が残っている場合には、給湯制御部４５はヒーポン制御部１８に対して沸き上げ開始指令を発する。そして二方弁３０を開いて、三方弁３１をサブタンク接続管３２と冷媒−水熱交換器１３が連通するように切換え、ヒーポン循環ポンプ１７とヒートポンプユニット３が運転を開始すれば、貯湯タンク２内の中温水が中温水取出管２９を通ってサブタンク２８に蓄えられると同時に、サブタンク２８内にそれまで有った低温水がヒーポン往き管１０に送られ貯湯が行われる。中温水がなくなれば、二方弁３０を閉じて、三方弁３１を貯湯タンク２と冷媒−水熱交換器１３が連通するように切換えて貯湯が続けられ、貯湯タンク２下部に接続されたヒーポン往き管１０から取り出した５〜２０℃程度の低温水を冷媒−水熱交換器１３で６５〜９０℃程度の高温に加熱し、貯湯タンク２上部に接続されたヒーポン戻り管１１から貯湯タンク２内に戻し、貯湯タンク２の上部から順次積層して高温水を貯湯していく。貯湯温度センサ３９や出湯温センサ２０が必要な熱量が貯湯されたことを検出すると、給湯制御部４５はヒーポン制御部１８に対して沸き上げ停止指令を発し、ヒーポン制御部１８は圧縮機１２を停止すると共に循環ポンプ１７も停止して沸き上げ動作を終了するものである。
【００２４】
貯湯タンク２内に中温水が無い場合には、はじめから二方弁３０は閉じられ、三方弁３１は貯湯タンク２と冷媒−水熱交換器１３が連通し、貯湯タンク２下部に接続されたヒーポン往き管１０から取り出した５〜２０℃程度の低温水を冷媒−水熱交換器１３で６５〜９０℃程度の高温に加熱し、貯湯タンク２上部に接続されたヒーポン戻り管１１から貯湯タンク２内に戻し、貯湯タンク２の上部から順次積層して高温水を貯湯していくものである。
【００２５】
次に、給湯運転について説明すると、給湯栓４を開くと、給水管８からの給水が貯湯タンク２内に流れ込む。そして貯湯タンク２に貯められた高温水が給湯管７を介して中間混合弁３６へ流入し、サブタンク２８内に中温水が有る場合は、中温水給湯管３５からの中温水と混合されたのち、給湯混合弁３７へ送られ、給水管８からの低温水と混合され、給湯制御部４５により混合弁３６・３７の混合比率が調整されて給湯設定温度の湯が給湯栓４から給湯される。また、二方弁３４は開かれサブタンク給水管３３を通って給水管８よりサブタンク２８へ給水が行われる。そして、給湯栓４の閉止によって給湯が終了するものである。
【００２６】
次に、浴槽６への湯張り運転について説明すると、リモコン５のふろ自動スイッチ４８が操作されると、給湯制御部４５が湯張り弁４２を開弁する。そして、混合弁３６・３７によってふろ設定温度に調整された湯水が湯張り管４１からふろ戻り管２４を介して浴槽６へ湯張りされ、湯張り管４１途中に設けられたふろ流量カウンタ４３が所定の湯張り量をカウントすると給湯制御部４５が湯張り弁４２を閉弁して湯張り運転を終了するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の実施例の貯湯式給湯装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００２８】
１  貯湯タンクユニット
２  貯湯タンク
３  ヒートポンプユニト
１０  ヒーポン往き管
１１  ヒーポン戻り管
１７  ヒーポン循環ポンプ
２８  サブタンク
２９  中温水取出管
３０  弁装置Ａ（二方弁）
３１  弁装置Ｂ（三方弁）
３２  サブタンク接続管
３３  サブタンク給水管
３４  弁装置Ｃ（二方弁）
４０  サブタンク温度センサ
【図１】
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