(57)【要約】【課題】浴槽内の湯量の増加を抑制しつつ貯湯タンク内に貯留する中温水を減少できるヒートポンプ式給湯装置及び追い焚き方法を提供する。【解決手段】圧縮機３１、利用側熱交換器３２、減圧機構３３、及び熱源側熱交換器３４を有するヒートポンプユニット３と、貯湯タンク２１とを有するヒートポンプ式給湯装置１による追い焚き方法であって、貯湯タンク２１内に低温水を貯留させるステップと、貯湯タンク２１の下部から低温水を利用側熱交換器３２に送り、利用側熱交換器３２内で加熱されて生成した高温水を貯湯タンク２１の上部へと戻すステップと、貯湯タンク２１内の高温水と浴槽Ｂ内の湯水とを熱交換させるステップと、貯湯タンク２１内の高温水と浴槽Ｂ内の湯水との熱交換によって生成された中温水を貯湯タンク２１の中間部へと戻すステップと、貯湯タンク２１の中間部の中温水を浴槽Ｂ内へと供給するステップと、を含む。【選択図】図１
2013124845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、利用側熱交換器、減圧機構、及び熱源側熱交換器が環状に接続され冷媒が内部を循環するヒートポンプユニットと、貯湯タンクとを有するヒートポンプ式給湯装置による追い焚き方法であって、
前記貯湯タンク内に低温水を貯留させるステップと、
前記貯湯タンクの下部から低温水を前記利用側熱交換器に送り、前記利用側熱交換器内で加熱されて生成した高温水を前記貯湯タンクの上部へと戻すステップと、
前記貯湯タンク内の高温水と前記浴槽内の湯水とを熱交換させるステップと、
前記貯湯タンク内の高温水と前記浴槽内の湯水との熱交換によって生成された中温水を前記貯湯タンクの中間部へと戻すステップと、
前記貯湯タンクの中間部の中温水を前記浴槽内へと供給するステップと、
を含む、追い焚き方法。
【請求項２】
前記浴槽内へ供給する中温水に前記貯湯タンク内の高温水を混ぜるステップをさらに含む、請求項１に記載の追い焚き方法。
【請求項３】
浴槽内の湯水を追い焚きすることのできるヒートポンプ式給湯装置であって、
圧縮機、利用側熱交換器、減圧機構、及び熱源側熱交換器が環状に接続され内部を冷媒が循環するヒートポンプユニットと、
高温水を貯留する上部、中温水を貯留する中間部、及び低温水を貯留する下部を有する貯湯タンクと、
前記貯湯タンク内の低温水を前記ヒートポンプユニットの利用側熱交換器へと送るとともに前記利用側熱交換器において加熱されて生成された高温水を前記貯湯タンクに戻す第１の循環流路と、
前記浴槽から供給される湯水と前記貯湯タンクの上部から供給される高温水とを熱交換させるための追い焚き用熱交換器と、
前記貯湯タンクの上部の高温水を前記追い焚き用熱交換器に送るとともに前記追い焚き用熱交換器内で前記浴槽からの湯と熱交換することで生成された中温水を前記貯湯タンクの中間部に戻す第２の循環流路と、
前記浴槽内の湯水を前記追い焚き用熱交換器に送るとともに前記追い焚き用熱交換器を流れて加熱された湯水を前記浴槽内に戻す第３の循環流路と、
前記貯湯タンクの中間部から中温水を前記浴槽内に供給する中温水流路と、
を備えた、ヒートポンプ式給湯装置。
【請求項４】
前記貯湯タンクの上部から前記中温水流路へと接続される高温水流路をさらに備えた、請求項３に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ式給湯装置及び追い焚き方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヒートポンプユニットを利用したヒートポンプ式給湯装置が広く用いられている。このヒートポンプ式給湯装置を用いて浴槽内の湯水を追い焚きする方法としては、例えば、貯湯タンク内に貯められた水をヒートポンプユニットによって加熱して高温水を生成し、この高温水を火傷しない程度の温度にした上で浴槽内に供給して浴槽内の湯水を加熱する方法や、貯湯タンク内の高温水と浴槽内の湯水とを熱交換させて浴槽内の湯水を加熱する方法がある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９７９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、高温水を浴槽内に供給する方法は、その分だけ浴槽内の湯量が増加するため、浴槽内の湯水の湯面位置制御が困難となるといった問題がある。また、貯湯タンク内の高温水と浴槽内の湯水とを熱交換させる方法だと、約４０〜５０度程度の中温水が生じてしまう。この中温水がヒートポンプユニットで加熱されるとヒートポンプのＣＯＰ（成績係数）が低下するという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、浴槽内の湯量の増加を抑制しつつ貯湯タンク内に貯留する中温水を減少させることのできるヒートポンプ式給湯装置及び追い焚き方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る追い焚き方法は、圧縮機、利用側熱交換器、減圧機構、及び熱源側熱交換器が環状に接続され冷媒が内部を循環するヒートポンプユニットと、貯湯タンクとを有するヒートポンプ式給湯装置による追い焚き方法であって、前記貯湯タンク内に低温水を貯留させるステップと、前記貯湯タンクの下部から低温水を前記利用側熱交換器に送り、前記利用側熱交換器内で加熱されて生成した高温水を前記貯湯タンクの上部へと戻すステップと、前記貯湯タンク内の高温水と前記浴槽内の湯水とを熱交換させるステップと、前記貯湯タンク内の高温水と前記浴槽内の湯水との熱交換によって生成された中温水を前記貯湯タンクの中間部へと戻すステップと、前記貯湯タンクの中間部の中温水を前記浴槽内へと供給するステップと、を含む追い焚き方法である。
【０００７】
上記追い焚き方法によれば、貯湯タンク内の高温水と浴槽内の湯水とを熱交換させて浴槽内の湯水の温度を上昇させるとともに、この熱交換によって生成された中温水を浴槽へと供給するという方法を採用している。このため、まず、貯湯タンク内の高温水の使用量を減らすことができる。また、貯湯タンク内に貯留する中温水を減らす又は無くすことができ、さらには、高温水を浴槽内に供給するのみの追い焚きに比べて湯量の増加を抑制することができる。
【０００８】
上記追い焚き方法は、例えば、浴槽内へ供給する中温水に貯湯タンク内の高温水を混ぜるステップをさらに含むような方法とすることもできる。
【０００９】
また、本発明に係るヒートポンプ式給湯装置は、浴槽内の湯水を追い焚きすることのできるヒートポンプ式給湯装置であって、圧縮機、利用側熱交換器、減圧機構、及び熱源側熱交換器が環状に接続され内部を冷媒が循環するヒートポンプユニットと、高温水を貯留する上部、中温水を貯留する中間部、及び低温水を貯留する下部を有する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の低温水を前記ヒートポンプユニットの利用側熱交換器へと送るとともに前記利用側熱交換器において加熱されて生成された高温水を前記貯湯タンクに戻す第１の循環流路と、前記浴槽から供給される湯水と前記貯湯タンクの上部から供給される高温水とを熱交換させるための追い焚き用熱交換器と、前記貯湯タンクの上部の高温水を前記追い焚き用熱交換器に送るとともに前記追い焚き用熱交換器内で前記浴槽からの湯と熱交換することで生成された中温水を前記貯湯タンクの中間部に戻す第２の循環流路と、前記浴槽内の湯水を前記追い焚き用熱交換器に送るとともに前記追い焚き用熱交換器を流れて加熱された湯水を前記浴槽内に戻す第３の循環流路と、前記貯湯タンクの中間部から中温水を前記浴槽内に供給する中温水流路と、を備えている。
【００１０】
上記ヒートポンプ式給湯装置によれば、浴槽からの湯水と貯湯タンクからの高温水とを熱交換させるための追い焚き用熱交換器を有するとともに、貯湯タンク内に貯留した中温水を浴槽へ供給するための中温水流路が形成されている。このため、追い焚き運転の際に、追い焚き用熱交換器で浴槽からの湯水を加熱するとともに、この熱交換によって生成された中温水を浴槽へと供給することができる。この結果、貯湯タンク内の高温水の使用量を減らすことができる。また、貯湯タンク内に貯留する中温水を減らす又は無くすことができ、さらには、高温水を浴槽内に供給するのみの追い焚きに比べて湯量の増加を抑制することができる。
【００１１】
上記ヒートポンプ式給湯装置は、貯湯タンクの上部から前記中温水流路へと接続される高温水流路をさらに備えた構成とすることができる。これにより、より高い温度となった中温水を浴槽へと供給することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、浴槽内の湯量の増加を抑制しつつ貯湯タンク内の中温水を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置の概略図である。
【図２】図２は比較例１、２に用いたヒートポンプ式給湯装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るヒートポンプ式給湯装置及び追い焚き方法の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、図中の矢印は冷媒や水などの流れ方向を示している。
【００１５】
図１に示すように、給湯装置１は、給湯ユニット２と、ヒートポンプユニット３と、を主な構成としている。
【００１６】
［給湯ユニット］
給湯ユニット２は、貯湯タンク２１を有している。この貯湯タンク２１は、動作中、約６０度以上となる高温水が上部にするとともに、約５〜２５度程度の低温水が下部に貯留し、さらには約４０〜５０度程度の中温水が上部と下部との間に位置する中間部に一時的に貯留する。
【００１７】
貯湯タンク２１にはパイプなどによって形成される種々の流路が接続されている。まず、この貯湯タンク２１の下部には、外部の低温水供給源（図示省略）から貯湯タンク２１内に低温水を供給するための給水流路２２が接続されている。なお、給水流路２２は途中に減圧弁２２１が設置されている。また、貯湯タンク２１の下部及び上部には第１の循環流路２３が接続されている。この第１の循環流路２３は、後述するヒートポンプユニット３の利用側熱交換器３２へも接続されており、貯湯タンク２１の下部から利用側熱交換器３２へ低温水を送るとともに、利用側熱交換器３２内を流れて加熱されて生成された高温水を貯湯タンク２１の上部へと戻すように構成されている。
【００１８】
また、給湯ユニット２は、貯湯タンク２１内の高温水と浴槽Ｂ内の湯水とを熱交換させるための追い焚き用熱交換器２４を有している。この追い焚き用熱交換器２４には、第２の循環流路２５と第３の循環流路２６とが接続されている。追い焚き用熱交換器２４は、第２の循環流路２５を介して送られてくる貯湯タンク２１からの高温水が流れる流路と、第３の循環流路２６を介して送られてくる浴槽Ｂからの湯水が流れる流路と、の２つの流路を有するように形成され、例えばプレート式熱交換器などによって構成することができる。
【００１９】
第２及び第３の循環流路２５，２６について説明すると、第２の循環流路２５は、追い焚き用熱交換器２４に接続されるとともに貯湯タンク２１の上部及び中間部にも接続されており、貯湯タンク２１の高温水を追い焚き用熱交換器２４に送るとともに、追い焚き用熱交換器２４において生成された中温水を貯湯タンク２１に戻すように構成されている。第３の循環流路２６は、追い焚き用熱交換器２４に接続されるとともに浴槽Ｂにも接続されており、浴槽Ｂの湯水を追い焚き用熱交換器２４に送りつつ追い焚き用熱交換器２４で加熱された湯水を浴槽Ｂに戻すように構成されている。
【００２０】
また、貯湯タンク２１内の中温水が貯留される中間部からは中温水流路２７が延びており、この中温水流路２７は、貯湯タンク２１内に一時的に貯留された中温水を浴槽Ｂへと供給するよう第３の循環流路２６に接続されているが、浴槽Bに直接接続することもできる。なお、貯湯タンク２１の中間部における中温水流路２７の接続位置は、第２の循環流路２５の接続位置よりも上方に設置されているため、温水の再使用により中温水域が上昇するので好ましい。なお、この各接続位置の距離は、貯湯タンク２１の容量が３７０L又は４６０Lの場合は、約５〜１０ｃｍ程度とすることが好ましい。また、中温水流路２７には、貯湯タンク２１の上部から延びる高温水流路２８や上述した給水流路２２が開閉弁を介して接続されていることで、中温水流路２７内を流れる中温水に高温水や低温水を混ぜて温度調整した中温水、若しくは、低温水や高温水のみを中温水流路２７を介して浴槽Ｂへと供給することもできる。また、中温水流路２７は、浴槽Ｂだけでなくシャワーヘッド２９にも接続するよう分岐していてもよい。
【００２１】
［ヒートポンプユニット］
ヒートポンプユニット３は、圧縮機３１、利用側熱交換器３２、膨張弁３３（減圧機構）、熱源側熱交換器３４が冷媒配管によってこの順で環状に接続されており、この内部を冷媒が循環している。なお、冷媒としては、二酸化炭素を例示することができるが特にこれに限定されるものではない。
【００２２】
圧縮機３１は、駆動装置（図示省略）によって駆動され、吸引した冷媒を内部で圧縮して高圧・高温とし利用側熱交換器３２側へと吐出するように構成されている。
【００２３】
利用側熱交換器３２は、圧縮機３１の下流側に配管を介して接続されるとともに、上述した第１の循環流路２３が接続されている。この利用側熱交換器３２は、その内部において、冷媒と、第１の循環流路２３を介して貯湯タンク２から送られてくる低温水とを熱交換させるように構成されており、例えば、冷媒が流れる流路と低温水が流れる流路との２つの流路が形成された熱交換器（例えばプレート式熱交換器など）によって構成することができる。なお、利用側熱交換器３２内において低温水と冷媒とが熱交換することによって、低温水が加熱されて高温水が生成され、この高温水が貯湯タンク２１に戻されて貯湯タンク２１の上部に貯留される。
【００２４】
膨張弁３３は、冷媒を急激に減圧して温度を下げるとともに圧力も下げるように構成されており、利用側熱交換器３２の下流側に配管を介して接続されている。
【００２５】
熱源側熱交換器３４は、内部を流れる冷媒を外部の空気と熱交換させるように構成されており、例えば、フィン式熱交換器などによって構成することができる。この熱源側熱交換器３４は、膨張弁３３の下流側に配管を介して接続されるとともに、上述した圧縮機３１に冷媒を送るように圧縮機３１の上流側に配管を介して接続されている。
【００２６】
［追い焚き方法］
次に、上述したヒートポンプ式給湯装置１を用いた追い焚き方法について説明する。
【００２７】
まず、給水流路２２を介して貯湯タンク２１内に低温水を貯める。そして、この貯湯タンク２１内に貯留させた低温水を、第１の循環流路２３を介してヒートポンプユニット３の利用側熱交換器３２へと送り、冷媒と熱交換させることで加熱して高温水を生成する。このように生成された高温水は、第１の循環流路２３を介して貯湯タンク２１の上部から貯湯タンク２１へと戻される。以上のサイクルを繰り返すことで、貯湯タンク２１内は、上部に高温水が貯留し、下部に低温水が貯留する状態となる。
【００２８】
以上のようにして貯湯タンク２１の上部に貯留した高温水を用いて浴槽Ｂの湯水を追い焚きする。詳細には、第２の循環流路２５を介して貯湯タンク２１内の高温水を追い焚き用熱交換器２４に送るとともに、浴槽Ｂ内の湯水も第３の循環流路２６を介して追い焚き用熱交換器２４に送る。これにより、浴槽Ｂ内の湯水は追い焚き用熱交換器２４において高温水と熱交換することで加熱されて浴槽Ｂへと戻される。このサイクルが繰り返されることで浴槽B内の湯水の温度が上昇する。ここで、浴槽Ｂ内の湯水の温度が目的とする温度よりも低い温度となった時点で、この追い焚き用熱交換器２４における追い焚きを停止する。
【００２９】
続いて、貯湯タンク２１の中間部に貯留する中温水を中温水流路２７を介して浴槽Ｂへと供給する。なお、この中温水は、追い焚き用熱交換器２４において浴槽Ｂからの湯水に放熱することで温度が低下した高温水が中温水となって貯湯タンク２１の中間部へと戻されたものであるが、低温水と高温水とを混合させることにより中温水を生成することも可能である。この中間部に戻された中温水は、中温水流路２７及び第３の循環流路２６を経由して浴槽Ｂ内へと直接供給される。以上により、浴槽Ｂ内の湯水の温度が目的の温度まで上昇し追い焚き運転が終了となる。
【００３０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００３１】
例えば、上記実施形態では、追い焚き運転において貯湯タンク２１内の中間部に貯留する中温水をそのまま浴槽Ｂ内に供給しているが、例えば、中温水流路２７を流れる間に高温水流路２８から高温水を供給して、中温水の温度を上昇させたものを浴槽Ｂ内へと供給することもできる。
【実施例１】
【００３２】
以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、下記実施例に限定されるものではない。
【００３３】
浴槽Ｂ内の湯量を２００Ｌとし、この浴槽Ｂ内の湯水が３７度となったときに、これを以下の実施例１〜３及び比較例１〜２に記載の方法で４２度まで追い焚きする。なお、貯湯タンクの上部に貯留する高温水の温度は８０度とする。
【００３４】
（実施例１）
実施例１では、図１に示すヒートポンプ式給湯装置１を用いて、追い焚き用熱交換器２４において貯湯タンク２１からの高温水と浴槽Ｂからの湯水とを熱交換するとともに、この熱交換によって生成された中温水を浴槽Ｂへと供給する方法である。詳細には、熱交換において貯湯タンク２１の高温水を２７Ｌ用い、この熱交換によって生成された４５度の中温水２７Ｌのうち、２０Ｌを浴槽Ｂ内へと供給することで浴槽Ｂ内の湯水の温度を４２．０２３度とする。この実施例１では、中温水は７Ｌしか貯湯タンク２１内に残らず、また、浴槽Ｂ内の湯量も２０Ｌしか増加しない。
【００３５】
（実施例２）
実施例２は、上記実施例１と同様に、貯湯タンク２１からの高温水と浴槽Ｂからの湯水とを熱交換するとともに、この熱交換によって生成された中温水を浴槽Ｂへと供給する方法である。なお、実施例１と異なり、熱交換において使用した貯湯タンク２１の高温水の量が２４Ｌであり、この熱交換にて生成された４５度の中温水２４Ｌに８０度の高温水を２．５Ｌ混合させて４８．３０２度の中温水２６．５Ｌとしてからこれを全て浴槽Ｂへと供給する。なお、この方法によって浴槽Ｂ内の湯水は４２．０３１度となる。この実施例２では、中温水は貯湯タンク２１内には残らず、また、浴槽Ｂ内の湯量も２６．５Ｌしか増加しない。
【００３６】
（実施例３）
実施例３も、上記実施例１や実施例２と同様に、貯湯タンク２１からの高温水と浴槽Ｂからの湯水とを熱交換するとともに、この熱交換によって生成された中温水を浴槽Ｂへと供給する方法である。実施例３では、熱交換において使用した貯湯タンク２１の高温水の量が１４Ｌであり、この熱交換にて生成された４５度の中温水１４Ｌに８０度の高温水を１２．５Ｌ混合させて６１．５０９度の中温水２６．５Ｌとしてからこれを全て浴槽Ｂへと供給する。なお、この方法によって浴槽Ｂ内の湯水は４２．０３１度となる。この実施例３では、中温水は貯湯タンク２１内には残らず、また、浴槽Ｂ内の湯量も２６．５Ｌしか増加しない。
【００３７】
（比較例１）
比較例１は、図２に示すヒートポンプ式給湯装置を用いて、貯湯タンク２１内の高温水を給水流路からの低温水と混合して７０度としてから浴槽Ｂ内に供給する方法である。なお、この比較例１に用いたヒートポンプ式給湯装置は、中温水流路２７を有しておらず、高温水流路２８が浴槽Ｂへと直接接続されており、給水流路２２が分岐して高温水流路２８へと接続されている。この方法では、浴槽Ｂ内の湯水を４２度とするためには、貯湯タンク２１の高温水を３０．５Ｌ使用し、浴槽Ｂ内の湯量は３６．０４５Ｌも増加する。なお、中温水は発生しない。
【００３８】
（比較例２）
比較例２は、図２に示すヒートポンプ式給湯装置を用いて、貯湯タンク２１内の高温水及び浴槽Ｂ内の湯水を追い焚き用熱交換器２４に送り、高温水との熱交換によって浴槽Ｂ内の湯水を加熱する方法である。この方法では、浴槽Ｂ内の湯水を４２度とするためには、貯湯タンク２１の高温水を２９Ｌ使用し、貯湯タンク２１の中間部に貯留する中温水が２９Ｌ生成される。なお、浴槽Ｂ内に高温水を供給することはないため浴槽Ｂ内の湯量は増加しない。
【符号の説明】
【００３９】
１    ヒートポンプ式給湯装置
２    給湯ユニット
２１    貯湯タンク
２３    第１の循環流路
２４    追い焚き用熱交換器
２５    第２の循環流路
２６    第３の循環流路
２７    中温水流路
２８    高温水流路
３    ヒートポンプユニット
３１    圧縮機
３２    利用側熱交換器
３３    膨張弁
３４    熱源側熱交換器
【図１】
2013124845.tif 000003
【図２】
2013124845.tif 000004