(57)【要約】【課題】暖房能力を向上させると同時に給湯での湯切れを生じにくくした貯湯式給湯暖房装置を提供する。【解決手段】給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンク７と、貯湯タンク７内の湯水を加熱する加熱手段２と、加熱手段２を駆動させ加熱後の沸き上げ温度が所定温度範囲内の任意温度になるように貯湯タンク７内の湯水を沸き上げる沸き上げ制御部１６と、貯湯タンク７内の湯水を熱源として間接的に暖房に用いる暖房回路３３とを備えた貯湯式給湯暖房装置において、沸き上げ制御部１６を暖房沸き上げモードに設定する暖房沸き上げモード設定部３５を設け、暖房沸き上げモードとされた状態での沸き上げ動作では、沸き上げ温度が所定温度範囲の最高温度になるように沸き上げ動作を行うようにした。【選択図】　図１
2004036958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段を駆動させ前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ動作を行う沸き上げ制御部と、前記貯湯タンク内の湯水を熱源として間接的に暖房に用いる暖房回路とを備えた貯湯式給湯暖房装置において、前記沸き上げ制御部を暖房沸き上げモードに設定する暖房沸き上げモード設定部を設け、暖房沸き上げモード設定部により暖房沸き上げモードとされた状態での沸き上げ動作では、前記沸き上げ制御部は沸き上げ温度が高い温度になるように沸き上げ動作を行うようにしたことを特徴とする貯湯式給湯暖房装置。
【請求項２】
給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段を駆動させ加熱後の沸き上げ温度が所定温度範囲内の任意の沸き上げ温度になるように前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ動作を行う沸き上げ制御部と、前記貯湯タンク内の湯水を熱源として間接的に暖房に用いる暖房回路とを備えた貯湯式給湯暖房装置において、前記沸き上げ制御部を暖房沸き上げモードに設定する暖房沸き上げモード設定部を設け、暖房沸き上げモード設定部により暖房沸き上げモードとされた状態での沸き上げ動作では、前記沸き上げ制御部は沸き上げ温度が前記任意の沸き上げ温度より高い温度になるように沸き上げ動作を行うようにしたことを特徴とする貯湯式給湯暖房装置。
【請求項３】
給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段を駆動させ加熱後の沸き上げ温度が所定温度範囲内の任意の沸き上げ温度になるように前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ動作を行う沸き上げ制御部と、前記貯湯タンク内の湯水を熱源として間接的に暖房に用いる暖房回路とを備えた貯湯式給湯暖房装置において、前記沸き上げ制御部を暖房沸き上げモードに設定する暖房沸き上げモード設定部を設け、暖房沸き上げモード設定部により暖房沸き上げモードとされた状態での沸き上げ動作では、前記沸き上げ制御部は沸き上げ温度が前記所定温度範囲の最高温度になるように沸き上げ動作を行うようにしたことを特徴とする貯湯式給湯暖房装置。
【請求項４】
給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段を駆動させ加熱後の沸き上げ温度が所定温度範囲内の任意の沸き上げ温度になるように前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ動作を行う沸き上げ制御部と、前記貯湯タンク内の湯水を熱源として間接的に暖房に用いる暖房回路とを備えた貯湯式給湯暖房装置において、前記沸き上げ制御部を暖房沸き上げモードに設定する暖房沸き上げモード設定部を設け、暖房沸き上げモード設定部により暖房沸き上げモードとされた状態での沸き上げ動作では、前記沸き上げ制御部は沸き上げ温度が前記所定温度範囲よりも高い温度になるように沸き上げ動作を行うようにしたことを特徴とする貯湯式給湯暖房装置。
【請求項５】
前記暖房回路は、暖房熱交換器と、前記貯湯タンクと前記暖房熱交換器とを湯水が循環可能に接続する暖房一次循環回路と、暖房一次循環回路に設けられ前記貯湯タンクの湯水を前記暖房熱交換器に循環させて貯湯タンクに戻す暖房一次循環ポンプと、暖房熱交換器で加熱された温水により暖房を行う温水暖房端末器と、前記暖房熱交換器と温水暖房端末器とを温水が循環可能に接続する暖房二次循環回路と、暖房二次循環回路に設けられ前記暖房熱交換器と温水暖房端末器の間に温水を循環させる暖房二次循環ポンプとから構成されていることを特徴とする請求項１〜４に記載の貯湯式給湯暖房装置。
【請求項６】
前記暖房回路は、前記貯湯タンクの内部に設けられた暖房熱交換器と、この暖房熱交換器で加熱された温水により暖房を行う温水暖房端末器と、前記暖房熱交換器と温水暖房端末器とを温水が循環可能に接続する暖房循環回路と、暖房循環回路に設けられ前記暖房熱交換器と温水暖房端末器の間に温水を循環させる暖房循環ポンプとから構成されていることを特徴とする請求項１〜４に記載の貯湯式給湯暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯用の貯湯タンクに貯めた湯水を熱源として用いて暖房を行う貯湯式給湯暖房装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の貯湯式給湯暖房装置においては、貯湯タンクの湯水を暖房用の熱源として用いようとしたものが幾つかあり、例えば、特許２６６３６３７号公報に開示されているようなものがあった。一方で、貯湯タンクの湯水を暖房用の熱源に用いる場合の貯湯タンクの湯水の沸き上げ動作についての先行技術はなく、暖房機能を有さない貯湯式給湯装置の沸き上げ制御として、特開平５−１１８６６０号公報に開示されているようなものがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の沸き上げ制御では、一週間分の消費熱量の増減と給水温度または外気温度から沸き上げ温度が決定される。しかし、このような方法を貯湯式給湯暖房装置に適応した場合、消費熱量が少なかったときや給水温度または外気温が比較的高くなったときには、沸き上げ温度が低く設定されてしまい、暖房用の熱源として用いようとすると、熱交換効率が悪く暖房能力も低くなってしまうと共に、貯湯熱量が少なくなってしまうため湯切れを生じる可能性が高かった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は前記課題を解決するために、請求項１では、給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段を駆動させ前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ動作を行う沸き上げ制御部と、前記貯湯タンク内の湯水を熱源として間接的に暖房に用いる暖房回路とを備えた貯湯式給湯暖房装置において、前記沸き上げ制御部を暖房沸き上げモードに設定する暖房沸き上げモード設定部を設け、暖房沸き上げモード設定部により暖房沸き上げモードとされた状態での沸き上げ動作では、前記沸き上げ制御部は沸き上げ温度が高い温度になるように沸き上げ動作を行うようにしたものである。
【０００５】
また、請求項２では、給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段を駆動させ加熱後の沸き上げ温度が所定温度範囲内の任意の沸き上げ温度になるように前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ動作を行う沸き上げ制御部と、前記貯湯タンク内の湯水を熱源として間接的に暖房に用いる暖房回路とを備えた貯湯式給湯暖房装置において、前記沸き上げ制御部を暖房沸き上げモードに設定する暖房沸き上げモード設定部を設け、暖房沸き上げモード設定部により暖房沸き上げモードとされた状態での沸き上げ動作では、前記沸き上げ制御部は沸き上げ温度が前記任意の沸き上げ温度より高い温度になるように沸き上げ動作を行うようにしたものである。
【０００６】
また、請求項３では、給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段を駆動させ加熱後の沸き上げ温度が所定温度範囲内の任意の沸き上げ温度になるように前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ動作を行う沸き上げ制御部と、前記貯湯タンク内の湯水を熱源として間接的に暖房に用いる暖房回路とを備えた貯湯式給湯暖房装置において、前記沸き上げ制御部を暖房沸き上げモードに設定する暖房沸き上げモード設定部を設け、暖房沸き上げモード設定部により暖房沸き上げモードとされた状態での沸き上げ動作では、前記沸き上げ制御部は沸き上げ温度が前記所定温度範囲の最高温度になるように沸き上げ動作を行うようにしたものである。
【０００７】
また、請求項４では、給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段を駆動させ加熱後の沸き上げ温度が所定温度範囲内の任意の沸き上げ温度になるように前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ動作を行う沸き上げ制御部と、前記貯湯タンク内の湯水を熱源として間接的に暖房に用いる暖房回路とを備えた貯湯式給湯暖房装置において、前記沸き上げ制御部を暖房沸き上げモードに設定する暖房沸き上げモード設定部を設け、暖房沸き上げモード設定部により暖房沸き上げモードとされた状態での沸き上げ動作では、前記沸き上げ制御部は沸き上げ温度が前記所定温度範囲よりも高い温度になるように沸き上げ動作を行うようにしたものである。
【０００８】
また、請求項５では、前記請求項１〜４の貯湯式給湯暖房装置において、前記暖房回路は、暖房熱交換器と、前記貯湯タンクと前記暖房熱交換器とを湯水が循環可能に接続する暖房一次循環回路と、暖房一次循環回路に設けられ前記貯湯タンクの湯水を前記暖房熱交換器に循環させて貯湯タンクに戻す暖房一次循環ポンプと、暖房熱交換器で加熱された温水により暖房を行う温水暖房端末器と、前記暖房熱交換器と温水暖房端末器とを温水が循環可能に接続する暖房二次循環回路と、暖房二次循環回路に設けられ前記暖房熱交換器と温水暖房端末器の間に温水を循環させる暖房二次循環ポンプとから構成されているものである。
【０００９】
また、請求項６では、前記請求項１〜４の貯湯式給湯暖房装置において、前記暖房回路は、前記貯湯タンクの内部に設けられた暖房熱交換器と、この暖房熱交換器で加熱された温水により暖房を行う温水暖房端末器と、前記暖房熱交換器と温水暖房端末器とを温水が循環可能に接続する暖房循環回路と、暖房循環回路に設けられ前記暖房熱交換器と温水暖房端末器の間に温水を循環させる暖房循環ポンプとから構成されているものである。
【００１０】
これらにより、暖房沸き上げモードに設定されると、暖房用の熱源となる貯湯タンク内の湯の温度が高くなるため熱交換効率が向上し、暖房能力も向上させることができると共に、貯湯熱量も多く確保することができ暖房を使用しても給湯での湯切れを生じにくくすることができる貯湯式給湯暖房装置を提供できる。
【００１１】
次に、本発明の第１の実施形態について図１に基づいて説明する。
１は貯湯タンクユニット、２は加熱手段として水を加熱するヒーポンユニット、３は給湯栓、４は浴室温水暖房乾燥器や床暖房端末等の温水暖房端末器で、これらによって給湯および暖房を行うものである。
【００１２】
貯湯タンクユニット１は下部に給水管５が接続され上部に出湯管６が接続された貯湯タンク７を有しているものである。８は給湯栓３に接続される給湯管で、給水管５から分岐されたバイパス管９を通過する冷水と出湯管６からの高温の湯とがミキシング弁１０にて適温に調節されて給湯されるものである。また、１１は給水管５に設けられ給水の温度を検出する給水温度センサ、１２は前記貯湯タンク７内の湯水の熱膨張等による過圧を逃す逃し弁である。そして、これらが給湯回路１３を構成しているものである。
【００１３】
また、前記貯湯タンク７には貯湯熱量を検出するための貯湯温度センサ１４がタンク上下方向に複数個設けられ、所定温度以上を検出することで温度センサが設けられた位置まで貯湯されていることを検出することができると共に、一日の温度変化を監視して消費熱量を算出するために用いるものである。
【００１４】
この貯湯タンクユニット１と前記ヒーポンユニット２は加熱循環回路１５にて循環可能に接続され、貯湯タンク７の下部からの水を加熱ユニット２で加熱して貯湯タンク７の上部へ戻し、高温の湯を上部から順次積層して貯湯するものである。
【００１５】
そして、１６はリモートコントローラ１７が接続されると共に貯湯タンクユニット１内のセンサおよびアクチュエータを制御するマイクロコンピュータを有した沸き上げ制御部である。ここで、貯湯タンクユニット１の湯水の沸き上げは主に深夜時間帯に安価な深夜電力によって行われるもので、沸き上げ制御部１４は過去数日分の消費熱量の最大値から翌日に使用される消費熱量を推測し、この推測された消費熱量と貯湯タンク７の最下方に設けられた貯湯温度センサ１３で検出される貯湯温度とから所定温度範囲（例えば６５℃〜９０℃の範囲）内の任意の沸き上げ温度を設定し、翌朝の特定の時間帯に推測した熱量が沸き上がるように時間を逆算して加熱ユニット２による沸き上げを開始させるものである。
【００１６】
次に、加熱ユニット２は圧縮機１８、凝縮器としての冷媒−水熱交換器１９、減圧器としての電子膨張弁２０および蒸発器２１を順に接続して構成されるヒートポンプ回路２２と、貯湯タンク７の湯水を加熱循環回路１５を介して冷媒−水熱交換器１９へ送り、加熱された高温の湯を貯湯タンク７へ戻すための加熱循環ポンプ２３とを備えているものである。なお、ここで前記ヒートポンプ回路２２は冷媒に二酸化炭素を用いて、冷媒−水熱交換器１９側にて超臨界状態とされ、水を９０℃程度の高い温度まで加熱することが可能なものである。
【００１７】
また、２４はこの加熱ユニット２の制御を行うマイクロコンピュータを有した加熱制御部で、沸き上げ制御部１６からの指示により冷媒−水熱交換器１９の出口側の加熱循環回路１５に設けた加熱温度センサ２５で検出する湯の温度が所定温度範囲内の任意の温度になるように加熱循環ポンプ２３の回転数、圧縮機１８の駆動周波数、または電子膨張弁２０の開度のいずれかが適宜調節するものである。なお、この加熱制御部２４は沸き上げ制御部１６と有線にて通信可能に接続されており、沸き上げ制御部１６から指示された沸き上げ温度に沸き上げ、貯湯温度センサ１３にて必要熱量分沸き上げが完了したことを検出すると沸き上げ制御部１６が沸き上げ動作の停止を加熱制御部２４に指示して沸き上げ動作を終了するものである。
【００１８】
そして、給湯栓３が開かれると、貯湯タンク７の下部にに市水が流入して上部の高温の温水が出湯管６へ押し出されることで給湯される。そして給湯運転により高温の湯と冷水が入れ替わり、貯湯温度センサ１３の検出する温度が低下して貯湯タンク７の貯湯熱量が所定量以下になると、ヒートポンプ回路２２および加熱循環ポンプ２３を駆動して再度沸き上げを行うようにしている。
【００１９】
次に、２６は貯湯タンク７の上部と下部に連通した一次側暖房循環回路、２７は一次側暖房循環回路２６途中に設けられた暖房熱交換器、２８は一次側暖房循環回路２６途中に設けられた暖房一次ポンプである。２９は温水暖房端末器４と暖房熱交換器２７を循環可能に接続する二次側暖房循環回路、３０は二次側暖房循環回路２９途中に設けられた暖房二次ポンプ、３１は暖房熱交換器２７下流側の二次側暖房循環回路２９に設けられた二次温水温度センサ、３２は二次側の暖房循環液の熱膨張を吸収する膨張タンクである。これらによって暖房回路３３を構成している。また、３４はこの暖房回路３３の運転／停止を指示する暖房運転指示手段である。
【００２０】
そして、暖房運転指示手段３３から暖房運転開始の指示が出されると、暖房一次ポンプ２８および暖房二次ポンプ３０の駆動を開始し、貯湯タンク７内の高温の湯を暖房熱交換器２７へ循環させて二次側暖房循環回路２９の暖房循環液を加熱し、加熱された暖房循環液が温水暖房端末器４にて放熱して暖房が行われる。このとき、二次温水温度センサ３１の検知温度が所定の温度になるように暖房一次ポンプ２８および／または暖房二次ポンプ３０の回転数が適宜調節される。また、二次側との熱交換により温度低下した貯湯タンク７からの湯水は貯湯タンク７の下部へ戻されるものである。そして、暖房停止の指令があると、暖房一次循環ポンプ２８および暖房二次循環ポンプ３０の駆動を停止して暖房運転を終了するものである。
【００２１】
３５は前記沸き上げ制御部１６を暖房沸き上げモードに設定する暖房沸き上げモード設定部で、暖房運転指示手段３４からの入力により暖房回路３３が使用されると暖房沸き上げモードに設定し、暖房沸き上げモードに設定された沸き上げ制御部１６は深夜時間帯になると過去数日分の消費熱量の最大値から翌日に使用される消費熱量を推測し、所定温度範囲（例えば６５℃〜９０℃の範囲）内の最高温度（例えば９０℃）に沸き上げ温度を設定して翌朝の特定の時間帯に推測した熱量が沸き上がるように時間を逆算して加熱ユニット２による沸き上げを行わせるようにするもので、暖房回路３３の不使用がある一定期間（例えば一週間）継続すると暖房沸き上げモードを解除するようにしたものである。
【００２２】
このように、暖房沸き上げモードに設定されている状態では、沸き上げ制御部１６で推測された翌日の消費熱量の大小に関わらず、所定温度範囲内の最高温度で沸き上げ動作が行われるため、暖房用の熱源となる一次側暖房循環回路２６の湯の温度が高くなるため二次側暖房循環回路２９への熱交換効率が向上し、暖房能力も向上させることができると共に、貯湯タンク７の容量を最大限まで有効利用して貯湯熱量も多く確保することができるので、貯湯熱を暖房に使用しても給湯での湯切れを生じにくくすることができる貯湯式給湯暖房装置を提供できるものである。
【００２３】
また、暖房沸き上げモードが解除されれば、適切な沸き上げ温度が設定されるので、無駄な放熱をさせてしまうことがない。具体的には、消費熱量と給水温度に基づいて所定温度範囲内の任意の温度に設定され、傾向として消費熱量が多いときには沸き上げ温度が高く設定され、逆に少ないときには沸き上げ温度が低く設定され、貯湯タンク７の容量を最大限に利用することが可能で、また、給水温度が低いときには沸き上げ温度が高く設定され、逆に高いときには沸き上げ温度は低く設定されることで、給水温度が高くなると高温沸き上げの効率が低下してしまうヒートポンプ回路の性質を考慮した効率の良い沸き上げ動作を行って節電することが可能となる。
【００２４】
また、図２は本発明の他の一実施形態を示したもので、暖房熱交換器としての蛇管３６を貯湯タンク７内に直接配置して貯湯タンク７内の湯水を暖房用の熱源として用いる構成としている。また、暖房回路３３は前記暖房熱交換器としての蛇管３６と、この蛇管３６で加熱された暖房循環液により暖房を行う温水暖房端末器４と、前記蛇管３６と温水暖房端末器４とを暖房循環液が循環可能に接続する暖房循環回路３７と、暖房循環回路３７に設けられ前記蛇管３６と温水暖房端末器４の間に暖房循環液を循環させる暖房循環ポンプ３８とから構成されている。
【００２５】
そして、前記沸き上げ制御部１６は所定温度範囲内の任意の沸き上げ温度に貯湯タンク７内の湯水を沸き上げるものであり、かつ暖房沸き上げモードに設定されると、前記所定温度範囲（例えば６５℃〜９０℃）内の任意の沸き上げ温度より所定温度範囲の最高温度を上限とした一定温度高い温度（例えば任意の沸き上げ温度が７５℃であった場合はそれより１０℃高い８５℃、任意の沸き上げ温度が８５℃では９０℃となる。）に沸き上げるようにしたものである。
【００２６】
そして、前記沸き上げ制御部１６を暖房沸き上げモードに設定する暖房沸き上げモード設定部３５は、前記リモートコントローラ１７に設けられている暖房設定手段（図示せず）の入力により暖房沸き上げモードに設定し、暖房設定手段の再度の入力により暖房沸き上げモードを解除するようにしている。なお、暖房設定手段は単独で設けた専用のスイッチでも良いし、他のスイッチの特定の操作によるものでも良い。
【００２７】
このように、暖房沸き上げモードに設定されている状態では、沸き上げ制御部１６で推測された翌日の消費熱量の大小に関わらず、任意の沸き上げ温度より高い温度で沸き上げ動作が行われるため、暖房用の熱源となる貯湯タンク７内の湯の温度が高くなるため暖房循環回路３７への熱交換効率が向上し、暖房能力も向上させることができると共に、貯湯タンク７の容量を最大限まで有効利用して貯湯熱量も多く確保することができるので、貯湯熱を暖房に使用しても給湯での湯切れを生じにくくすることができる貯湯式給湯暖房装置を提供できるものである。
【００２８】
また、暖房沸き上げモードが解除されれば、適切な沸き上げ温度が設定されるので、無駄な放熱をさせてしまうことがない。具体的には、消費熱量と給水温度に基づいて所定温度範囲内の任意の温度に設定され、傾向として消費熱量が多いときには沸き上げ温度が高く設定され、逆に少ないときには沸き上げ温度が低く設定され、貯湯タンク７の容量を最大限に利用することが可能で、また、給水温度が低いときには沸き上げ温度が高く設定され、逆に高いときには沸き上げ温度は低く設定されることで、給水温度が高くなると高温沸き上げの効率が低下してしまうヒートポンプ回路２２の性質を考慮した効率の良い沸き上げ動作を行って節電することが可能となる。
【００２９】
また、さらに他の実施形態としては、前記沸き上げ制御部１６は暖房沸き上げモードに設定されると、所定温度範囲（例えば６５℃〜９０℃）より高い温度（例えば９２℃）に沸き上げるようにしたものが考えられる。この場合、所定温度範囲より高い温度は、温度センサ等のセンサ類の誤差が累積しても加熱する水が沸騰しない温度に設定されるものである。
【００３０】
これにより、暖房用の熱源となる貯湯タンク７内の湯の温度が高くなるため暖房循環回路３７への熱交換効率が向上し、暖房能力も向上させることができると共に、貯湯タンク７の容量を最大限まで有効利用して貯湯熱量も多く確保することができるので、貯湯熱を暖房に使用しても給湯での湯切れを生じにくくすることができる貯湯式給湯暖房装置を提供できるものである。
【００３１】
なお、本発明は上記の実施形態のようなヒートポンプ式ではなく、貯湯タンク内に電熱ヒータを配置した一般に電気温水器と呼称される構成としても良いものである。また、例えば先の一実施形態の暖房回路の構成に、他の実施形態の沸き上げ制御部の構成を組み合わせたり等、これまで説明してきた実施形態の各要素を組み合わせたものでもよいものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、暖房沸き上げモードに設定されると、暖房用の熱源となる貯湯タンク内の湯の温度が高くなるため熱交換効率が向上し、暖房能力も向上させることができると共に、貯湯熱量も多く確保することができ暖房を使用しても給湯での湯切れを生じにくくすることができる貯湯式給湯暖房装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の概略構成図。
【図２】本発明の他の一実施形態の概略構成図。
【符号の説明】
２　ヒーポンユニット（加熱手段）
４　温水暖房端末器
７　貯湯タンク
１６　沸き上げ制御部
２６　一次側暖房循環回路
２７　暖房熱交換器
２８　暖房一次ポンプ
２９　二次側暖房循環回路
３０　暖房二次ポンプ
３３　暖房回路
３５　暖房沸き上げモード設定部
【図１】
2004036958.tif 000003
【図２】
2004036958.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成14年7月4日(2002.7.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯用の貯湯タンクに貯めた湯水を熱源として用いて暖房を行う貯湯式給湯暖房装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の貯湯式給湯暖房装置においては、貯湯タンクの湯水を暖房用の熱源として用いようとしたものが幾つかあり、例えば、特許２６６３６３７号公報に開示されているようなものがあった。一方で、貯湯タンクの湯水を暖房用の熱源に用いる場合の貯湯タンクの湯水の沸き上げ動作についての先行技術はなく、暖房機能を有さない貯湯式給湯装置の沸き上げ制御として、特開平５−１１８６６０号公報に開示されているようなものがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の沸き上げ制御では、一週間分の消費熱量の増減と給水温度または外気温度から沸き上げ温度が決定される。しかし、このような方法を貯湯式給湯暖房装置に適応した場合、消費熱量が少なかったときや給水温度または外気温が比較的高くなったときには、沸き上げ温度が低く設定されてしまい、暖房用の熱源として用いようとすると、熱交換効率が悪く暖房能力も低くなってしまうと共に、貯湯熱量が少なくなってしまうため湯切れを生じる可能性が高かった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は前記課題を解決するために、請求項１では、給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段を駆動させ前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ動作を行う沸き上げ制御部と、前記貯湯タンク内の湯水を熱源として間接的に暖房に用いる暖房回路とを備えた貯湯式給湯暖房装置において、前記沸き上げ制御部を暖房沸き上げモードに設定する暖房沸き上げモード設定部を設け、暖房沸き上げモード設定部により暖房沸き上げモードとされた状態での沸き上げ動作では、前記沸き上げ制御部は沸き上げ温度が高い温度になるように沸き上げ動作を行うようにしたものである。
【０００５】
また、請求項２では、給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段を駆動させ加熱後の沸き上げ温度が所定温度範囲内の任意の沸き上げ温度になるように前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ動作を行う沸き上げ制御部と、前記貯湯タンク内の湯水を熱源として間接的に暖房に用いる暖房回路とを備えた貯湯式給湯暖房装置において、前記沸き上げ制御部を暖房沸き上げモードに設定する暖房沸き上げモード設定部を設け、暖房沸き上げモード設定部により暖房沸き上げモードとされた状態での沸き上げ動作では、前記沸き上げ制御部は沸き上げ温度が前記任意の沸き上げ温度より高い温度になるように沸き上げ動作を行うようにしたものである。
【０００６】
また、請求項３では、給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段を駆動させ加熱後の沸き上げ温度が所定温度範囲内の任意の沸き上げ温度になるように前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ動作を行う沸き上げ制御部と、前記貯湯タンク内の湯水を熱源として間接的に暖房に用いる暖房回路とを備えた貯湯式給湯暖房装置において、前記沸き上げ制御部を暖房沸き上げモードに設定する暖房沸き上げモード設定部を設け、暖房沸き上げモード設定部により暖房沸き上げモードとされた状態での沸き上げ動作では、前記沸き上げ制御部は沸き上げ温度が前記所定温度範囲の最高温度になるように沸き上げ動作を行うようにしたものである。
【０００７】
また、請求項４では、給湯用の湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段を駆動させ加熱後の沸き上げ温度が所定温度範囲内の任意の沸き上げ温度になるように前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ動作を行う沸き上げ制御部と、前記貯湯タンク内の湯水を熱源として間接的に暖房に用いる暖房回路とを備えた貯湯式給湯暖房装置において、前記沸き上げ制御部を暖房沸き上げモードに設定する暖房沸き上げモード設定部を設け、暖房沸き上げモード設定部により暖房沸き上げモードとされた状態での沸き上げ動作では、前記沸き上げ制御部は沸き上げ温度が前記所定温度範囲よりも高い温度になるように沸き上げ動作を行うようにしたものである。
【０００８】
また、請求項５では、前記請求項１〜４の貯湯式給湯暖房装置において、前記暖房回路は、暖房熱交換器と、前記貯湯タンクと前記暖房熱交換器とを湯水が循環可能に接続する暖房一次循環回路と、暖房一次循環回路に設けられ前記貯湯タンクの湯水を前記暖房熱交換器に循環させて貯湯タンクに戻す暖房一次循環ポンプと、暖房熱交換器で加熱された温水により暖房を行う温水暖房端末器と、前記暖房熱交換器と温水暖房端末器とを温水が循環可能に接続する暖房二次循環回路と、暖房二次循環回路に設けられ前記暖房熱交換器と温水暖房端末器の間に温水を循環させる暖房二次循環ポンプとから構成されているものである。
【０００９】
また、請求項６では、前記請求項１〜４の貯湯式給湯暖房装置において、前記暖房回路は、前記貯湯タンクの内部に設けられた暖房熱交換器と、この暖房熱交換器で加熱された温水により暖房を行う温水暖房端末器と、前記暖房熱交換器と温水暖房端末器とを温水が循環可能に接続する暖房循環回路と、暖房循環回路に設けられ前記暖房熱交換器と温水暖房端末器の間に温水を循環させる暖房循環ポンプとから構成されているものである。
【００１０】
これらにより、暖房沸き上げモードに設定されると、暖房用の熱源となる貯湯タンク内の湯の温度が高くなるため熱交換効率が向上し、暖房能力も向上させることができると共に、貯湯熱量も多く確保することができ暖房を使用しても給湯での湯切れを生じにくくすることができる貯湯式給湯暖房装置を提供できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の実施形態について図１に基づいて説明する。
１は貯湯タンクユニット、２は加熱手段として水を加熱するヒーポンユニット、３は給湯栓、４は浴室温水暖房乾燥器や床暖房端末等の温水暖房端末器で、これらによって給湯および暖房を行うものである。
【００１２】
貯湯タンクユニット１は下部に給水管５が接続され上部に出湯管６が接続された貯湯タンク７を有しているものである。８は給湯栓３に接続される給湯管で、給水管５から分岐されたバイパス管９を通過する冷水と出湯管６からの高温の湯とがミキシング弁１０にて適温に調節されて給湯されるものである。また、１１は給水管５に設けられ給水の温度を検出する給水温度センサ、１２は前記貯湯タンク７内の湯水の熱膨張等による過圧を逃す逃し弁である。そして、これらが給湯回路１３を構成しているものである。
【００１３】
また、前記貯湯タンク７には貯湯熱量を検出するための貯湯温度センサ１４がタンク上下方向に複数個設けられ、所定温度以上を検出することで温度センサが設けられた位置まで貯湯されていることを検出することができると共に、一日の温度変化を監視して消費熱量を算出するために用いるものである。
【００１４】
この貯湯タンクユニット１と前記ヒーポンユニット２は加熱循環回路１５にて循環可能に接続され、貯湯タンク７の下部からの水を加熱ユニット２で加熱して貯湯タンク７の上部へ戻し、高温の湯を上部から順次積層して貯湯するものである。
【００１５】
そして、１６はリモートコントローラ１７が接続されると共に貯湯タンクユニット１内のセンサおよびアクチュエータを制御するマイクロコンピュータを有した沸き上げ制御部である。ここで、貯湯タンクユニット１の湯水の沸き上げは主に深夜時間帯に安価な深夜電力によって行われるもので、沸き上げ制御部１４は過去数日分の消費熱量の最大値から翌日に使用される消費熱量を推測し、この推測された消費熱量と貯湯タンク７の最下方に設けられた貯湯温度センサ１３で検出される貯湯温度とから所定温度範囲（例えば６５℃〜９０℃の範囲）内の任意の沸き上げ温度を設定し、翌朝の特定の時間帯に推測した熱量が沸き上がるように時間を逆算して加熱ユニット２による沸き上げを開始させるものである。
【００１６】
次に、加熱ユニット２は圧縮機１８、凝縮器としての冷媒−水熱交換器１９、減圧器としての電子膨張弁２０および蒸発器２１を順に接続して構成されるヒートポンプ回路２２と、貯湯タンク７の湯水を加熱循環回路１５を介して冷媒−水熱交換器１９へ送り、加熱された高温の湯を貯湯タンク７へ戻すための加熱循環ポンプ２３とを備えているものである。なお、ここで前記ヒートポンプ回路２２は冷媒に二酸化炭素を用いて、冷媒−水熱交換器１９側にて超臨界状態とされ、水を９０℃程度の高い温度まで加熱することが可能なものである。
【００１７】
また、２４はこの加熱ユニット２の制御を行うマイクロコンピュータを有した加熱制御部で、沸き上げ制御部１６からの指示により冷媒−水熱交換器１９の出口側の加熱循環回路１５に設けた加熱温度センサ２５で検出する湯の温度が所定温度範囲内の任意の温度になるように加熱循環ポンプ２３の回転数、圧縮機１８の駆動周波数、または電子膨張弁２０の開度のいずれかが適宜調節するものである。なお、この加熱制御部２４は沸き上げ制御部１６と有線にて通信可能に接続されており、沸き上げ制御部１６から指示された沸き上げ温度に沸き上げ、貯湯温度センサ１３にて必要熱量分沸き上げが完了したことを検出すると沸き上げ制御部１６が沸き上げ動作の停止を加熱制御部２４に指示して沸き上げ動作を終了するものである。
【００１８】
そして、給湯栓３が開かれると、貯湯タンク７の下部にに市水が流入して上部の高温の温水が出湯管６へ押し出されることで給湯される。そして給湯運転により高温の湯と冷水が入れ替わり、貯湯温度センサ１３の検出する温度が低下して貯湯タンク７の貯湯熱量が所定量以下になると、ヒートポンプ回路２２および加熱循環ポンプ２３を駆動して再度沸き上げを行うようにしている。
【００１９】
次に、２６は貯湯タンク７の上部と下部に連通した一次側暖房循環回路、２７は一次側暖房循環回路２６途中に設けられた暖房熱交換器、２８は一次側暖房循環回路２６途中に設けられた暖房一次ポンプである。２９は温水暖房端末器４と暖房熱交換器２７を循環可能に接続する二次側暖房循環回路、３０は二次側暖房循環回路２９途中に設けられた暖房二次ポンプ、３１は暖房熱交換器２７下流側の二次側暖房循環回路２９に設けられた二次温水温度センサ、３２は二次側の暖房循環液の熱膨張を吸収する膨張タンクである。これらによって暖房回路３３を構成している。また、３４はこの暖房回路３３の運転／停止を指示する暖房運転指示手段である。
【００２０】
そして、暖房運転指示手段３３から暖房運転開始の指示が出されると、暖房一次ポンプ２８および暖房二次ポンプ３０の駆動を開始し、貯湯タンク７内の高温の湯を暖房熱交換器２７へ循環させて二次側暖房循環回路２９の暖房循環液を加熱し、加熱された暖房循環液が温水暖房端末器４にて放熱して暖房が行われる。このとき、二次温水温度センサ３１の検知温度が所定の温度になるように暖房一次ポンプ２８および／または暖房二次ポンプ３０の回転数が適宜調節される。また、二次側との熱交換により温度低下した貯湯タンク７からの湯水は貯湯タンク７の下部へ戻されるものである。そして、暖房停止の指令があると、暖房一次循環ポンプ２８および暖房二次循環ポンプ３０の駆動を停止して暖房運転を終了するものである。
【００２１】
３５は前記沸き上げ制御部１６を暖房沸き上げモードに設定する暖房沸き上げモード設定部で、暖房運転指示手段３４からの入力により暖房回路３３が使用されると暖房沸き上げモードに設定し、暖房沸き上げモードに設定された沸き上げ制御部１６は深夜時間帯になると過去数日分の消費熱量の最大値から翌日に使用される消費熱量を推測し、所定温度範囲（例えば６５℃〜９０℃の範囲）内の最高温度（例えば９０℃）に沸き上げ温度を設定して翌朝の特定の時間帯に推測した熱量が沸き上がるように時間を逆算して加熱ユニット２による沸き上げを行わせるようにするもので、暖房回路３３の不使用がある一定期間（例えば一週間）継続すると暖房沸き上げモードを解除するようにしたものである。
【００２２】
このように、暖房沸き上げモードに設定されている状態では、沸き上げ制御部１６で推測された翌日の消費熱量の大小に関わらず、所定温度範囲内の最高温度で沸き上げ動作が行われるため、暖房用の熱源となる一次側暖房循環回路２６の湯の温度が高くなるため二次側暖房循環回路２９への熱交換効率が向上し、暖房能力も向上させることができると共に、貯湯タンク７の容量を最大限まで有効利用して貯湯熱量も多く確保することができるので、貯湯熱を暖房に使用しても給湯での湯切れを生じにくくすることができる貯湯式給湯暖房装置を提供できるものである。
【００２３】
また、暖房沸き上げモードが解除されれば、適切な沸き上げ温度が設定されるので、無駄な放熱をさせてしまうことがない。具体的には、消費熱量と給水温度に基づいて所定温度範囲内の任意の温度に設定され、傾向として消費熱量が多いときには沸き上げ温度が高く設定され、逆に少ないときには沸き上げ温度が低く設定され、貯湯タンク７の容量を最大限に利用することが可能で、また、給水温度が低いときには沸き上げ温度が高く設定され、逆に高いときには沸き上げ温度は低く設定されることで、給水温度が高くなると高温沸き上げの効率が低下してしまうヒートポンプ回路の性質を考慮した効率の良い沸き上げ動作を行って節電することが可能となる。
【００２４】
また、図２は本発明の他の一実施形態を示したもので、暖房熱交換器としての蛇管３６を貯湯タンク７内に直接配置して貯湯タンク７内の湯水を暖房用の熱源として用いる構成としている。また、暖房回路３３は前記暖房熱交換器としての蛇管３６と、この蛇管３６で加熱された暖房循環液により暖房を行う温水暖房端末器４と、前記蛇管３６と温水暖房端末器４とを暖房循環液が循環可能に接続する暖房循環回路３７と、暖房循環回路３７に設けられ前記蛇管３６と温水暖房端末器４の間に暖房循環液を循環させる暖房循環ポンプ３８とから構成されている。
【００２５】
そして、前記沸き上げ制御部１６は所定温度範囲内の任意の沸き上げ温度に貯湯タンク７内の湯水を沸き上げるものであり、かつ暖房沸き上げモードに設定されると、前記所定温度範囲（例えば６５℃〜９０℃）内の任意の沸き上げ温度より所定温度範囲の最高温度を上限とした一定温度高い温度（例えば任意の沸き上げ温度が７５℃であった場合はそれより１０℃高い８５℃、任意の沸き上げ温度が８５℃では９０℃となる。）に沸き上げるようにしたものである。
【００２６】
そして、前記沸き上げ制御部１６を暖房沸き上げモードに設定する暖房沸き上げモード設定部３５は、前記リモートコントローラ１７に設けられている暖房設定手段（図示せず）の入力により暖房沸き上げモードに設定し、暖房設定手段の再度の入力により暖房沸き上げモードを解除するようにしている。なお、暖房設定手段は単独で設けた専用のスイッチでも良いし、他のスイッチの特定の操作によるものでも良い。
【００２７】
このように、暖房沸き上げモードに設定されている状態では、沸き上げ制御部１６で推測された翌日の消費熱量の大小に関わらず、任意の沸き上げ温度より高い温度で沸き上げ動作が行われるため、暖房用の熱源となる貯湯タンク７内の湯の温度が高くなるため暖房循環回路３７への熱交換効率が向上し、暖房能力も向上させることができると共に、貯湯タンク７の容量を最大限まで有効利用して貯湯熱量も多く確保することができるので、貯湯熱を暖房に使用しても給湯での湯切れを生じにくくすることができる貯湯式給湯暖房装置を提供できるものである。
【００２８】
また、暖房沸き上げモードが解除されれば、適切な沸き上げ温度が設定されるので、無駄な放熱をさせてしまうことがない。具体的には、消費熱量と給水温度に基づいて所定温度範囲内の任意の温度に設定され、傾向として消費熱量が多いときには沸き上げ温度が高く設定され、逆に少ないときには沸き上げ温度が低く設定され、貯湯タンク７の容量を最大限に利用することが可能で、また、給水温度が低いときには沸き上げ温度が高く設定され、逆に高いときには沸き上げ温度は低く設定されることで、給水温度が高くなると高温沸き上げの効率が低下してしまうヒートポンプ回路２２の性質を考慮した効率の良い沸き上げ動作を行って節電することが可能となる。
【００２９】
また、さらに他の実施形態としては、前記沸き上げ制御部１６は暖房沸き上げモードに設定されると、所定温度範囲（例えば６５℃〜９０℃）より高い温度（例えば９２℃）に沸き上げるようにしたものが考えられる。この場合、所定温度範囲より高い温度は、温度センサ等のセンサ類の誤差が累積しても加熱する水が沸騰しない温度に設定されるものである。
【００３０】
これにより、暖房用の熱源となる貯湯タンク７内の湯の温度が高くなるため暖房循環回路３７への熱交換効率が向上し、暖房能力も向上させることができると共に、貯湯タンク７の容量を最大限まで有効利用して貯湯熱量も多く確保することができるので、貯湯熱を暖房に使用しても給湯での湯切れを生じにくくすることができる貯湯式給湯暖房装置を提供できるものである。
【００３１】
なお、本発明は上記の実施形態のようなヒートポンプ式ではなく、貯湯タンク内に電熱ヒータを配置した一般に電気温水器と呼称される構成としても良いものである。また、例えば先の一実施形態の暖房回路の構成に、他の実施形態の沸き上げ制御部の構成を組み合わせたり等、これまで説明してきた実施形態の各要素を組み合わせたものでもよいものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、暖房沸き上げモードに設定されると、暖房用の熱源となる貯湯タンク内の湯の温度が高くなるため熱交換効率が向上し、暖房能力も向上させることができると共に、貯湯熱量も多く確保することができ暖房を使用しても給湯での湯切れを生じにくくすることができる貯湯式給湯暖房装置を提供できる。