(57)【要約】      （修正有）【課題】貯湯槽の水を加熱するためのヒートポンプを備えた給湯システムにおいて、ヒートポンプの水沸き上げ効率を向上させること。【解決手段】給湯システムにおいて、貯湯槽の循環温水で水道水を間接加熱する給湯用熱交換器と、風呂水を間接加熱する追い焚き用熱交換器と、貯湯槽の上部から高温水を取り出す高温水取出配管９と、貯湯槽の中間部から中温水を取り出す中温水取出配管３１と、水道水給水配管６とを備えるようにし、取出配管３１を取出配管９と給水配管６とに混合弁５，７を介して接続し、中温水温度が風呂の湯はり温度より高い場合には、中温水と水道水を混合し、低い場合には、高温水と、中温水と、水道水とを混合弁５，７で混合しそれぞれ湯はり温度になるようにする。また後者の場合は、中温水をより多く貯湯タンクから取り出すようにし、給湯用熱交換器及び追い焚き用熱交換器には取出配管９からの高温水が導かれるようにする。【選択図】図１
2008101905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクの水を加熱するヒートポンプを備えた電気給湯機において、
貯湯タンクの温水を循環させて水道水を間接的に加熱する給湯用熱交換器と、
貯湯タンクの温水を循環させて風呂水を追い焚きする追い焚き用熱交換器と、
貯湯タンクの上部から高温水を取り出す取出配管と、
貯湯タンクの中間部から中温水を取り出す中温水取出配管と、
水道水を供給する給水配管とを備え、
前記中温水取出配管を、前記高温水を取り出す取出配管と、水道水を供給する給水配管とに、混合弁を介して接続し、
前記中温水取出配管からの中温水の温度が風呂への湯はり温度より高い場合には、前記高温水を取り出す取出配管からの高温水を使用せずに、前記中温水取出配管からの中温水と給水配管からの水道水を混合して湯はり温度になるように前記混合弁を制御し、
前記中温水取出配管からの中温水の温度が風呂への湯はり温度より低い場合には、前記高温水を取り出す取出配管からの高温水と、前記中温水取出配管からの中温水と、給水配管からの水道水とを混合して湯はり温度になるように、かつ、中温水をより多く貯湯タンクから取り出すように前記混合弁を制御し、
前記給湯用熱交換器及び追い焚き用熱交換器には貯湯タンクの上部の高温水を取り出す取出配管からの高温水が導かれるように構成した
ことを特徴とする電気給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気給湯機に関し、特に、ヒートポンプ式加熱方式で貯湯タンクに温水を貯留する電気給湯機において、ヒートポンプの入水温度を低くすることで、水を沸き上げる際の効率（ＣＯＰ）を向上させることができる電気給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、図６に示すように、給水配管６の水道水を貯湯タンク１の温水により間接的に加熱する給湯用熱交換器２を設けた電気給湯機においては、給湯は、貯湯タンク１の上部の取出配管９から高温水を循環ポンプ１５にて導出し、給湯用熱交換器２の１次側を通して貯湯タンク１の下部へ返還させ、この給湯用熱交換器２の２次側に水道水を通し所定の温度に加熱することにより行う（特許文献１）。
【０００３】
このとき、貯湯タンク１の上部の高温水は給湯用熱交換器２にて水道水と熱交換し、出口温度は熱交換器の能力に応じた温度まで低下して貯湯タンク１の下部に返還されるが、貯湯タンク１の下部に返還される湯の温度は、水道水の温度より高くなるため、貯湯タンク１の下部には水道水に比べ高い温度層が形成される。
【０００４】
また、湯はりは、貯湯タンク１の上部の高温水と給水配管６’の水道水とを混合弁２０にて所定の温度に混合し、湯はり回路１２を介して浴槽へ搬送する。このとき高温水側は貯湯タンク１の上部から取り出すため、取り出した量だけ貯湯タンク１の下部の給水口より水道水が給水される。また混合弁２０には、貯湯タンク１を通過せずに直接混合弁２０に送られる給水配管６’があり、このときは貯湯タンク１内に水道水は給水されない。
【０００５】
通常、貯湯タンク１内は７５〜９０℃と高温で貯湯しているため、湯はり時に貯湯タンク１内から取り出す湯量は湯はり量の半分以下と多くない。また、取り出した量だけ貯湯タンク１の下部に水道水を給水する際に、貯湯タンク１内の温水と混ざるため貯湯タンク１の下部の温度は水道水と貯湯タンク１内の下方に残っている温水と混合した中間温度となる。
【０００６】
一方、貯湯タンク１の水をヒートポンプＨにより加熱するヒートポンプ加熱方式の電気給湯機では、貯湯タンク１の下部の水をヒートポンプの熱交換器に導入し、加熱した後、貯湯タンク１の上部に返送することで行うが、一般的にヒートポンプ加熱方式の場合、この熱交換器の入水温度が高いほど、水を沸き上げる際の効率（ＣＯＰ）が低下する。
【０００７】
そのため、貯湯タンク１の下部の温度を低くする必要があるが、上記従来の電気給湯機の場合、給湯をしても貯湯タンク１の下部の湯温を十分に下げることができない。
【０００８】
また、湯はり時の貯湯タンク１の下部への給水も多くないため、貯湯タンク１内に混合層などの中温水が形成されやすくなり、ヒートポンプ式の加熱方式においては水を沸き上げる際の効率（ＣＯＰ）を低下させてしまう。
【特許文献１】特願２００４−３５５２１９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来の電気給湯機が有する問題点に鑑み、ヒートポンプ式加熱方式で貯湯タンクに温水を貯留する電気給湯機において、ヒートポンプの入水温度を低くすることにより、水を沸き上げる際の効率を向上させることができる電気給湯機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の電気給湯機は、貯湯タンクの水を加熱するヒートポンプを備えた電気給湯機において、貯湯タンクの温水を循環させて水道水を間接的に加熱する給湯用熱交換器と、貯湯タンクの温水を循環させて風呂水を追い焚きする追い焚き用熱交換器と、貯湯タンクの上部から高温水を取り出す取出配管と、貯湯タンクの中間部から中温水を取り出す中温水取出配管と、水道水を供給する給水配管とを備え、前記中温水取出配管を、前記高温水を取り出す取出配管と、水道水を供給する給水配管とに、混合弁を介して接続し、前記中温水取出配管からの中温水の温度が風呂への湯はり温度より高い場合には、前記高温水を取り出す取出配管からの高温水を使用せずに、前記中温水取出配管からの中温水と給水配管からの水道水を混合して湯はり温度になるように前記混合弁を制御し、前記中温水取出配管からの中温水の温度が風呂への湯はり温度より低い場合には、前記高温水を取り出す取出配管からの高温水と、前記中温水取出配管からの中温水と、給水配管からの水道水とを混合して湯はり温度になるように、かつ、中温水をより多く貯湯タンクから取り出すように前記混合弁を制御し、前記給湯用熱交換器及び追い焚き用熱交換器には貯湯タンクの上部の高温水を取り出す取出配管からの高温水が導かれるように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電気給湯機によれば、貯湯タンクに発生する中温水を貯湯タンクの中間部から取り出すことができ、これにより、貯湯タンクの下部の水温を下げ、ヒートポンプの入水温度を低くして、水を沸き上げる際の効率を向上させることができる。
【００１２】
また、高温の湯を貯湯タンク１の上部に残すことができ、これにより、給湯用熱交換器や追い焚き用熱交換器に必要な高温水を効率的に使用することができる。
【００１３】
そして、特に、中温水取出配管からの中温水の温度が風呂への湯はり温度より高い場合には、高温水を取り出す取出配管からの高温水を使用せずに、中温水取出配管からの中温水と給水配管からの水道水を混合して湯はり温度になるように混合弁を制御し、中温水取出配管からの中温水の温度が風呂への湯はり温度より低い場合には、高温水を取り出す取出配管からの高温水と、前記中温水取出配管からの中温水と、給水配管からの水道水とを混合して湯はり温度になるように、かつ、中温水をより多く貯湯タンクから取り出すように前記混合弁を制御することにより、中温水をより多く取り出すことができ、結果として、温度の低い水道水を貯湯タンクの下部に多く貯めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の電気給湯機の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１〜図５に、本発明の電気給湯機の一実施例を示す。
【００１６】
この電気給湯機は、貯湯タンク１の水を加熱するヒートポンプＨを備えるとともに、該貯湯タンク１の温水により水道水を間接的に加熱する給湯用熱交換器２を備えている。
【００１７】
そして、この電気給湯機は、貯湯タンク１の中間部に中温水を導出する中温水取出口３を設け、該中温水取出口３付近に温度センサ４を配設するとともに、中温水取出口３から延設した中温水取出配管３１を、一方を貯湯タンク１の上部の取出配管９に接続した第１混合弁５に接続し、該第１混合弁５の下流側配管５１を、一方を給水配管６に接続した第２混合弁７に接続するようにしている。
【００１８】
貯湯タンク１の下部には、減圧弁８を介して給水配管（水道管）６が接続されるとともに、ヒートポンプＨの入湯配管Ｈ１が接続されている。この入湯配管Ｈ１は、ヒートポンプＨの加熱器を通り、出湯配管Ｈ２として貯湯タンク１の上部に接続されている。
【００１９】
給水配管６から貯湯タンク１に導入された水は、ヒートポンプＨにより加温されて貯湯タンク１に貯留されるが、貯湯タンク１の上ほど温度が高く、例えば、上部で約９０℃、中間部で約５０℃前後の中温水となっている。
【００２０】
一方、貯湯タンク１の上部には、高温水を取り出す取出配管９が設けられるとともに、該取出配管９と第１混合弁５の間には、風呂の追い焚き用熱交換器１０が設けられている。
【００２１】
第１混合弁５には、この取出配管９が高温側として接続されるとともに、中温水取出口３からの中温水取出配管３１が低温側として接続されている。
【００２２】
第２混合弁７には、この第１混合弁５の下流側配管５１が高温側として接続されるとともに、給水配管６が低温側として接続されている。
【００２３】
なお、第１混合弁５の下流側配管５１には、第１混合弁温度センサ５２が配設されるとともに、第２混合弁７の下流側配管７１には、第２混合弁温度センサ７２が配設されている。
【００２４】
また、第２混合弁７の下流側には、循環ポンプ１１と、湯はり回路１２をタンク戻り配管１３に切り替える切替弁１４とが設けられている。
【００２５】
次に、この電気給湯機の配管システムについて説明する。
【００２６】
給湯は、図２に示すように、貯湯タンク１の上部に貯留されている高温水を循環ポンプ１５にて導出し、給湯用熱交換器２を通して貯湯タンク１の下部へ返還させるとともに、この給湯用熱交換器２に給水配管６から水道水を通して所定の温度に加熱することにより行う。
【００２７】
風呂回路は、貯湯タンク１の上部の取出配管９と第１混合弁５の高温側との間に追い焚き用熱交換器１０を設け、第２混合弁７の下流側には、循環ポンプ１１、湯はり回路１２を貯湯タンク１ヘ戻すタンク戻り配管１３に切り替える切替弁１４を設ける。
【００２８】
湯はり時は、切替弁１４を湯はり回路１２側に切り替える。
【００２９】
例えば、湯はり温度が４０℃で、貯湯タンク１の上部温度が８０℃、中温水取出口３近くに設けた温度センサ４の検出温度が６０℃の場合は、湯はりするには十分な温度のため、図３に示すように、第１混合弁５の低温側を全開にし、高温側を全閉にする。
【００３０】
これにより、第２混合弁７の高温側に６０℃の湯を供給し、第２混合弁７で４０℃になるように第２混合弁７の弁開度を制御する。
【００３１】
この場合、中温水取出口３から貯湯タンク１内の混合層の中温水を効率的に取り出せることができ、貯湯タンク１の下部に温度の低い水道水を供給することができるだけでなく、貯湯タンク１の上部は高温の湯が残るため、給湯用熱交換器２や追い焚き用熱交換器１０に必要な高温水を効率的に使用することができる。
【００３２】
また、湯はり温度が４０℃、貯湯タンク１の上部温度が８０℃、中温水取出口３近くに設けた温度センサ４の検出温度が３０℃の場合は、湯はりするには十分な温度ではない。
【００３３】
このため、図４に示すように、第１混合弁５の段階で、第２混合弁７で制御する４０℃より若干高めの温度（例えば、４５〜５０℃）に混合した後、第２混合弁７で水道水と混合し４０℃になるよう制御する。
【００３４】
このとき、第２混合弁７では温度差が小さいため、低温側となる水道水を多く必要とせず、そのため、第１混合弁５は低温側である３０℃の中温水をより多く貯湯タンク１から取り出すことになり、これにより、温度の低い水道水を貯湯タンク１の下部に多く貯留することができる。
【００３５】
また、湯はり時に循環ポンプ１１を運転することで、湯はり回路１２の圧力が上昇し、湯はり時間を早くすることもできる。
【００３６】
追い焚きは、図５に示すように、切替弁１４をタンク戻り配管１３側に切り替え、循環ポンプ１１にて貯湯タンク１内の湯を循環させて追い焚き用熱交換器１０に追い焚き用の熱量を供給する。
【００３７】
そして、浴槽側は、循環ポンプ１６を駆動して、追い焚き用の入口側配管１７から出口側配管１８を通るように風呂水を循環させる。
【００３８】
かくして、本実施例の電気給湯機は、貯湯タンク１の水を加熱するヒートポンプＨを備えた電気給湯機において、貯湯タンク１の温水を循環させて水道水を間接的に加熱する給湯用熱交換器２と、貯湯タンク１の温水を循環させて風呂水を追い焚きする追い焚き用熱交換器１０と、貯湯タンク１の上部から高温水を取り出す取出配管９と、貯湯タンク１の中間部から中温水を取り出す中温水取出配管３１と、水道水を供給する給水配管６とを備え、中温水取出配管３１を、高温水を取り出す取出配管９と、水道水を供給する給水配管６とに、混合弁５、７を介して接続し、中温水取出配管３１からの中温水の温度が風呂への湯はり温度より高い場合には、高温水を取り出す取出配管９からの高温水を使用せずに、中温水取出配管３１からの中温水と給水配管６からの水道水を混合して湯はり温度になるように混合弁５、７を制御し、中温水取出配管３１からの中温水の温度が風呂への湯はり温度より低い場合には、高温水を取り出す取出配管９からの高温水と、中温水取出配管３１からの中温水と、給水配管６からの水道水とを混合して湯はり温度になるように、かつ、中温水をより多く貯湯タンク１から取り出すように混合弁５、７を制御し、給湯用熱交換器２及び追い焚き用熱交換器１０には貯湯タンク１の上部の高温水を取り出す取出配管９からの高温水が導かれるように構成したことから、貯湯タンク１に発生する中温水を貯湯タンク１の中間部から取り出すことができ、これにより、貯湯タンク１の下部の水温を下げ、ヒートポンプの入水温度を低くして、水を沸き上げる際の効率を向上させることができる。
【００３９】
また、高温の湯を貯湯タンク１の上部に残すことができ、これにより、給湯用熱交換器や追い焚き用熱交換器に必要な高温水を効率的に使用することができる。
【００４０】
そして、特に、中温水取出配管３１からの中温水の温度が風呂への湯はり温度より高い場合には、高温水を取り出す取出配管９からの高温水を使用せずに、中温水取出配管３１からの中温水と給水配管６からの水道水を混合して湯はり温度になるように混合弁５、７を制御し、中温水取出配管３１からの中温水の温度が風呂への湯はり温度より低い場合には、高温水を取り出す取出配管９からの高温水と、中温水取出配管３１からの中温水と、給水配管６からの水道水とを混合して湯はり温度になるように、かつ、中温水をより多く貯湯タンク１から取り出すように混合弁５、７を制御することにより、中温水をより多く取り出すことができ、結果として、温度の低い水道水を貯湯タンク１の下部に多く貯めることができる。
【００４１】
以上、本発明の電気給湯機について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、実施例に記載した構成を適宜組み合わせるなど、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の電気給湯機は、貯湯タンク１の下部に発生する中温水を導出して給湯や湯はりを行うことから、貯湯タンクの下部の水温を下げ、ヒートポンプの入水温度を低くして、水を沸き上げる際の効率を向上させるという特性を有していることから、ヒートポンプを用いた電気給湯機の用途に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の電気給湯機の一実施例を示す回路図である。
【図２】同電気給湯機の給湯の状態を示す回路図である。
【図３】中温水が高温時の同湯はりの状態を示す回路図である。
【図４】中温水が低温時の同湯はりの状態を示す回路図である。
【図５】追い焚きの状態を示す回路図である。
【図６】従来の電気給湯機を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    貯湯タンク
２    給湯用熱交換器
３    中温水取出口
３１  中温水取出配管
４    温度センサ
５    第１混合弁
５１  下流側配管
５２  第１混合弁温度センサ
６    給水配管
７    第２混合弁
７１  下流側配管
７２  第２混合弁温度センサ
８    減圧弁
９    取出配管
１０  追い焚き用熱交換器
１１  循環ポンプ
１２  湯はり回路
１３  タンク戻り配管
１４  切替弁
１５  循環ポンプ
１６  循環ポンプ
１７  入口側配管
１８  出口側配管
Ｈ    ヒートポンプ
Ｈ１  入湯配管
Ｈ２  出湯配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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