(57)【要約】【課題】貯湯タンク１の底部から頂部にヒートポンプユニット２の放熱器２３を介してタンク水を循環させるタンク水加熱回路３と、殺菌装置６２を介設した追い焚き回路６とを備えるヒートポンプ式給湯装置であって、入浴期間経過後に追い焚き回路に浴槽水を循環させつつ殺菌装置で浴槽水を殺菌する殺菌運転を実行可能とするものにおいて、殺菌運転の運転時間を短縮すると共に浴槽水の保有熱を貯湯タンクに回収して、省エネルギー化を図る。【解決手段】一次側７ａと二次側７ｂが夫々追い焚き回路６とタンク水加熱回路３に接続可能な液々熱交換器から成る熱回収用熱交換器７を備える。入浴期間経過後、熱回収用熱交換器７の一次側７ａと二次側７ｂに夫々浴槽水とタンク水とを流して、浴槽水の保有熱でタンク水を加熱することにより浴槽水の保有熱を貯湯タンク１に回収する熱回収運転を行い、熱回収運転後に殺菌運転を行う。【選択図】図１
2017161194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクと、ヒートポンプユニットと、貯湯タンクの底部から頂部にヒートポンプユニットの放熱器を介してタンク水を循環させるタンク水加熱回路と、浴槽水を浴槽と追い焚き用熱交換器との間に循環させる追い焚き回路と、追い焚き回路に介設される殺菌装置と、制御手段とを備えるヒートポンプ式給湯装置であって、制御手段は、所定の入浴期間経過後に追い焚き回路に浴槽水を循環させつつ殺菌装置で浴槽水を殺菌する殺菌運転を実行可能とするように構成されるものにおいて、
一次側が追い焚き回路に追い焚き用熱交換器と直列又は並列に接続可能で、二次側がタンク水加熱回路に熱回収用熱交換器の放熱器と直列又は並列に接続可能な液々熱交換器から成る熱回収用熱交換器を備え、
制御手段は、入浴期間経過後、熱回収用熱交換器の一次側と二次側に夫々浴槽水とタンク水とを流して、浴槽水の保有熱でタンク水を加熱することにより浴槽水の保有熱を貯湯タンクに回収する熱回収運転を行い、熱回収運転後に殺菌運転を行うように構成されることを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項２】
請求項１記載のヒートポンプ式給湯装置であって、前記熱回収用熱交換器の二次側が前記タンク水加熱回路の前記放熱器より上流部分に放熱器と直列に接続可能であるものにおいて、前記制御手段は、入浴期間経過後、浴槽水の温度が前記貯湯タンクの底部のタンク水の温度より高いときに、前記ヒートポンプユニットを作動させつつ前記タンク水加熱回路にタンク水を循環させるタンク焚き上げ運転と共に前記熱回収運転を行うように構成されることを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項３】
請求項１記載のヒートポンプ式給湯装置であって、前記熱回収用熱交換器の二次側が前記タンク水加熱回路に前記放熱器と並列に接続可能であるものにおいて、前記制御手段は、入浴期間経過後、浴槽水の温度が前記貯湯タンクの上部のタンク水の温度より高いときに前記熱回収運転を行うように構成されることを特徴とする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、貯湯タンクと、ヒートポンプユニットと、貯湯タンクの底部から頂部にヒートポンプユニットの放熱器を介してタンク水を循環させるタンク水加熱回路と、浴槽水を浴槽と追い焚き用熱交換器との間に循環させる追い焚き回路と、追い焚き回路に介設される殺菌装置と、制御手段とを備えるヒートポンプ式給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のヒートポンプ式給湯装置として、所定の入浴期間経過後（例えば、湯張り完了から所定の設定時間経過後）に、追い焚き回路に浴槽水を循環させつつ殺菌装置で浴槽水を殺菌する殺菌運転を所定時間行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、細菌の増殖速度は浴槽水の温度が高くなるほど増加する。従来は、入浴期間が経過した直後で浴槽水の温度が比較的高いときに殺菌運転を行っているため、浴槽水を清潔に保つには、殺菌運転を長く行う必要がある。その結果、殺菌運転での消費エネルギーが増加し、省エネルギー化を図ることが困難になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２８４０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上の点に鑑み、殺菌運転の運転時間を短縮すると共に浴槽水の保有熱を貯湯タンクに回収して、効率よく省エネルギー化を図ることができるようにしたヒートポンプ式給湯装置を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、貯湯タンクと、ヒートポンプユニットと、貯湯タンクの底部から頂部にヒートポンプユニットの放熱器を介してタンク水を循環させるタンク水加熱回路と、浴槽水を浴槽と追い焚き用熱交換器との間に循環させる追い焚き回路と、追い焚き回路に介設される殺菌装置と、制御手段とを備えるヒートポンプ式給湯装置であって、制御手段は、所定の入浴期間経過後に追い焚き回路に浴槽水を循環させつつ殺菌装置で浴槽水を殺菌する殺菌運転を実行可能とするように構成されるものにおいて、一次側が追い焚き回路に追い焚き用熱交換器と直列又は並列に接続可能で、二次側がタンク水加熱回路に熱回収用熱交換器の放熱器と直列又は並列に接続可能な液々熱交換器から成る熱回収用熱交換器を備え、制御手段は、入浴期間経過後、熱回収用熱交換器の一次側と二次側に夫々浴槽水とタンク水とを流して、浴槽水の保有熱でタンク水を加熱することにより浴槽水の保有熱を貯湯タンクに回収する熱回収運転を行い、熱回収運転後に殺菌運転を行うように構成されることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、熱回収運転により浴槽水の温度が下がり、浴槽水中の細菌の増殖速度が低下した状態で殺菌運転が行われることになる。そのため、浴槽水を清潔に保つ上で必要な殺菌運転の運転時間は比較的短くて済む。更に、熱回収運転で貯湯タンクに浴槽水の保有熱が回収されるため、殺菌運転の運転時間の短縮と相俟って、効率よく省エネルギー化を図ることができる。
【０００８】
また、本発明において、熱回収用熱交換器の二次側がタンク水加熱回路の放熱器より上流部分に放熱器と直列に接続可能である場合には、入浴期間経過後、浴槽水の温度が貯湯タンクの底部のタンク水の温度より高いときに、ヒートポンプユニットを作動させつつタンク水加熱回路にタンク水を循環させるタンク焚き上げ運転と同時に熱回収運転を行うように制御手段を構成すればよい。これによれば、放熱器でタンク水を加熱する前に浴槽水の保有熱によりタンク水を予熱し、この予熱により浴槽水の保有熱を貯湯タンクに回収することができる。
【０００９】
一方、熱回収用熱交換器の二次側がタンク水加熱回路に放熱器と並列に接続可能である場合には、熱回収用熱交換器で浴槽水の保有熱により加熱したタンク水を放熱器で更に加熱することができない。そのため、浴槽水の温度が貯湯タンクの上部のタンク水の温度より高いときに熱回収運転を行うように制御手段を構成することが望ましい。これによれば、熱回収用熱交換器でタンク水を貯湯タンクの上部のタンク水の温度以上に加熱することができ、熱回収運転中に貯湯タンクの頂部に戻すタンク水により貯湯タンク内のタンク水温度が低下することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態のヒートポンプ式給湯装置の構成図。
【図２】第１実施形態のヒートポンプ式給湯装置の制御手段が行う制御の内容を示すフロー図。
【図３】本発明の第２実施形態のヒートポンプ式給湯装置の構成図。
【図４】第２実施形態のヒートポンプ式給湯装置の制御手段が行う制御の内容を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１を参照して、本発明の実施に用いるヒートポンプ式給湯装置は、貯湯タンク１と、ヒートポンプユニット２と、貯湯タンク１内の水（タンク水）をヒートポンプユニット２により加熱するタンク水加熱回路３と、浴槽４内の水（浴槽水）を浴槽４と追い焚き用熱交換器５との間に循環させる追い焚き回路６とを備えている。尚、追い焚き用熱交換器５はバーナ５ａを熱源とするものであるが、貯湯タンク１から供給される高温水との熱交換で浴槽水を加熱するものに構成してもよい。
【００１２】
貯湯タンク１の底部には給水路１１が接続され、頂部には出湯路１２が接続されている。出湯路１２には、給水路１１から分岐させた分岐給水路１１ａが接続されている。分岐給水路１１ａには水量調節弁１３が介設され、また、出湯路１２の分岐給水路１１ａの接続部より上流側部分には湯量調節弁１４が介設されている。そして、分岐給水路１１ａからの冷水と貯湯タンク１からの高温水との混合割合を水量調節弁１３と湯量調節弁１４により調節して、出湯路１２の下流端の出湯栓（図示せず）から設定温度の温水が出湯されるようにしている。また、分岐給水路１１ａの接続部より下流側の出湯路１２の部分から追い焚き回路６に接続される湯張り路１５が分岐されている。湯張り路１５には湯張り弁１６が介設されており、湯張り弁１６の開弁で温水が浴槽４に供給されて湯張りが行われる。
【００１３】
尚、分岐給水路１１ａの接続部と湯張り路１５の分岐部との間の出湯路１２の部分には、バーナ１７ａを熱源とする給湯用熱交換器１７とこれに並列のバイパス弁１８とが介設されている。そして、貯湯タンク１から供給される温水の温度が設定温度未満になったときは、バイパス弁１８を閉弁して、給湯用熱交換器１７で水を設定温度まで加熱するようにしている。また、分岐給水路１１ａと、分岐給水路１１ａの接続部より上流側の出湯路１２の部分と、給湯用熱交換器１７の接続部より下流側の出湯路１２の部分には、夫々給水サーミスタＴＨ１と出湯サーミスタＴＨ２と給湯サーミスタＴＨ３が設けられている。
【００１４】
ヒートポンプユニット２は、冷媒を蒸発器２１からコンプレッサ２２と放熱器２３の一次側２３ａと膨張弁２４とを介して蒸発器２１に戻す閉回路で構成される公知のものである。蒸発器２１にはファン２１ａが付設されており、冷媒がファン２１ａにより送風される大気の熱を吸熱して蒸発する。蒸発した冷媒はコンプレッサ２２で圧縮されて高温高圧になり、放熱器２３で放熱した後、膨張弁２４で減圧されて蒸発器２１に戻される。
【００１５】
タンク水加熱回路３は、貯湯タンク１の底部から頂部にヒートポンプユニット２の放熱器２３の二次側２３ｂを介してタンク水を循環させる回路である。タンク水加熱回路３には、放熱器２３と直列にタンク水の循環ポンプ３１が介設されている。そして、ヒートポンプユニット２を作動させつつ循環ポンプ３１の作動によりタンク水加熱回路３にタンク水を循環させるタンク焚き上げ運転を行えば、貯湯タンク１の底部から低温のタンク水が放熱器２３に供給され、放熱器２３における冷媒との熱交換でタンク水が加熱されて貯湯タンク１の頂部に戻される。尚、貯湯タンク１には、貯湯タンク１の上部のタンク水の温度を検出する第１タンクサーミスタＴＨ４が設けられ、また、貯湯タンク１の底部近傍のタンク水加熱回路３の部分には、貯湯タンク１の底部のタンク水の温度を検出する第２タンクサーミスタＴＨ５が設けられている。
【００１６】
追い焚き回路６は、追い焚き用熱交換器５を通過した浴槽水を浴槽４に送る往路６ａと、浴槽水を追い焚き用熱交換器５に戻す復路６ｂとで構成されている。復路６ｂには循環ポンプ６１が介設されており、循環ポンプ６１の作動により浴槽水を浴槽４と追い焚き用熱交換器５との間に循環させる。そして、追い焚き回路６に循環する浴槽水を追い焚き用熱交換器５で加熱して、追い焚きを行うようにしている。また、往路６ａと復路６ｂには夫々往路サーミスタＴＨ６と復路サーミスタＴＨ７が設けられている。
【００１７】
更に、復路６ｂにはＵＶランプを有する殺菌装置６２が介設されている。そして、追い焚き回路６に浴槽水を循環させつつＵＶランプにより浴槽水に紫外線を照射して、浴槽水を殺菌する殺菌運転を行うようにしている。尚、殺菌装置６２は、光触媒と光触媒に光を照射するＬＥＤランプを有するものやオゾン発生器を有するものであってもよい。
【００１８】
ところで、浴槽水の温度が高くなるほど菌の増殖速度が増加するため、浴槽水の温度が比較的高いときに殺菌運転を行う場合には、浴槽水を清潔に保つ上で、殺菌運転を長く行う必要がある。その結果、殺菌運転での消費エネルギーが増加し、省エネルギー化を図ることが困難になる。
【００１９】
そこで、本実施形態では、浴槽水を冷却するために、液々熱交換器から成る熱回収用熱交換器７を設けている。熱回収用熱交換器７の一次側７ａは、追い焚き回路６に三方弁６３を介して追い焚き用熱交換器５と並列に接続可能であり、熱回収用熱交換器７の二次側７ｂは、タンク水加熱回路３の放熱器２３より上流部分に三方弁３２を介して放熱器２３と直列に接続可能である。そして、ヒートポンプ式給湯装置の上記各種機器を制御するマイクロコンピュータから成る制御手段８は、所定の入浴期間が経過したところで、熱回収用熱交換器７の一次側７ａと二次側７ｂを夫々三方弁６３，３２を介して追い焚き回路６とタンク水加熱回路３に接続すると共に循環ポンプ６１，３１を作動させて、一次側７ａと二次側７ｂに夫々浴槽水とタンク水を流し、浴槽水の保有熱でタンク水を加熱することにより浴槽水の保有熱を貯湯タンク１に回収する熱回収運転を行い、熱回収運転後に殺菌運転を行うように構成されている。
【００２０】
これによれば、熱回収運転により浴槽水の温度が下がり、浴槽水中の細菌の増殖速度が低下した状態で殺菌運転が行われることになる。そのため、浴槽水を清潔に保つ上で必要な殺菌運転の運転時間は比較的短くて済む。更に、熱回収運転で貯湯タンク１に浴槽水の保有熱が回収されるため、殺菌運転の運転時間の短縮と相俟って、効率よく省エネルギー化を図ることができる。
【００２１】
尚、本実施形態では、タンク水加熱回路３に対する熱回収用熱交換器７の二次側７ｂの接続に三方弁３２を用いているが、熱回収用熱交換器７の二次側７ｂをタンク水加熱回路３の放熱器２３より上流部分に三方弁３２を介さずに放熱器２３と直列に常時接続することも可能である。一方、熱回収用熱交換器７の一次側７ａを追い焚き回路６に三方弁６３を介さずに追い焚き用熱交換器５と並列に常時接続すると、追い焚き運転時に、浴槽水の一部が追い焚き用熱交換器５ではなく熱回収用熱交換器７の一次側７ａに流れて加熱効率が悪くなり、更に、熱回収運転時に、浴槽水の一部が熱回収用熱交換器７の一次側７ａではなく追い焚き用熱交換器５に流れて、浴槽水の保有熱の回収効率が悪くなる。そのため、熱回収用熱交換器７の一次側７ａを追い焚き回路６に追い焚き用熱交換器５と並列に接続するには、本実施形態の如く三方弁６３を用いることが望ましい。
【００２２】
以下、上述した制御の詳細について図２を参照して説明する。先ず、ＳＴＥＰ１で所定の入浴期間が経過したか否か判別する。具体的には、湯張り完了からリモコンで設定される所定の設定時間（例えば、３時間）経過したときや、湯張り完了後に浴槽の湯温を一定に保つ保温運転を開始する場合には、リモコンで設定される所定の保温運転時間が経過して保温運転が終了したときや、湯張り完了後に浴槽４の水位変化が検知されないまま、或いは、浴室内の人体センサにより人の存在が検知されないまま所定時間経過したときや、湯張り完了後にリモコンの殺菌運転スイッチがオンされたときに入浴期間が経過したと判断する。
【００２３】
ＳＴＥＰ１で入浴期間が経過したと判別されると、ＳＴＥＰ２に進み、復路サーミスタＴＨ７で検出される浴槽水の温度が第２タンクサーミスタＴＨ５で検出される貯湯タンク１の底部のタンク水の温度より高いか否かを判別する。そして、浴槽水温度が貯湯タンク１の底部のタンク水温度よりも高いときに、ＳＴＥＰ３に進んで、タンク焚き上げ運転の開始条件、具体的には、第１タンクサーミスタＴＨ４の検出温度＜焚き上げ設定温度（例えば、４５℃）−１０℃という条件が成立したか否かを判別し、開始条件が成立したとき、ＳＴＥＰ４に進んで、熱回収運転とタンク焚き上げ運転とを開始する。
【００２４】
次に、ＳＴＥＰ５で貯湯タンク１の底部のタンク水温度が浴槽水温度以上と判別されたときに、ＳＴＥＰ８で熱回収運転を終了する。また、貯湯タンク１の底部のタンク水温度が浴槽水温度以上にならなくても、ＳＴＥＰ６でタンク焚き上げ運転の終了条件、具体的には、第２タンクサーミスタＴＨ５の検出温度≧焚き上げ設定温度−５℃という条件が成立したと判別されたとき、ＳＴＥＰ７でタンク焚き上げ運転を終了してからＳＴＥＰ８に進んで熱回収運転を終了する。その後、ＳＴＥＰ９で殺菌運転を開始すると共にタイマの計時を開始し、次に、ＳＴＥＰ１０でタイマの計時時間ｔが所定の設定時間Ｙｔに達したか否かを判別する。そして、計時時間ｔが設定時間Ｙｔに達したときに、ＳＴＥＰ１１に進んで、殺菌運転を終了すると共にタイマをリセットして、ＳＴＥＰ１に戻る。
【００２５】
以上の制御によれば、放熱器２３でタンク水を加熱する前に浴槽水の保有熱によりタンク水を予熱し、この予熱により浴槽水の保有熱を貯湯タンク１に回収することができる。尚、前記設定時間Ｙｔは、浴槽水の温度低下に伴い短くなるように、復路サーミスタＴＨ７で検出される浴槽水の温度に応じて可変設定することが望ましい。これによれば、殺菌運転の運転時間を必要最小限に短縮して、一層の省エネルギー化を図ることができる。
【００２６】
次に、図３に示す第２実施形態のヒートポンプ式給湯装置について説明する。この給湯装置の基本的な構造は上記第１実施形態のものと特に異ならず、第１実施形態と同様の部材、部位に上記と同一の符号を付している。第２実施形態の給湯装置の第１実施形態の給湯装置との相違点は、熱回収用熱交換器７の二次側７ｂをタンク水加熱回路３に三方弁３２を介して放熱器２３と並列に接続可能としたことである。
【００２７】
ここで、第２実施形態の給湯装置では、熱回収用熱交換器７で浴槽水の保有熱により加熱したタンク水を放熱器２３で更に加熱することができない。そのため、第１実施形態の給湯装置の如く、浴槽水温度が貯湯タンク１の底部のタンク水温度より高いときに熱回収運転を行うと、貯湯タンク１の頂部に比較的低温のタンク水が戻されて、貯湯タンク１内のタンク水温度が低下する恐れがある。
【００２８】
そこで、第２実施形態の給湯装置の制御手段８は、図４に示す制御を行うように構成される。即ち、ＳＴＥＰ１で入浴期間が経過したと判別されたとき、ＳＴＥＰ２に進んで、タンク焚き上げ時間帯であるか否かを判別する。タンク焚き上げ時間帯は、具体的には、１日の初回給湯使用時から焚き上げ終了までと、第１タンクサーミスタＴＨ４の検出温度が焚き上げ設定温度−１０℃未満になってから焚き上げ終了までと、凍結予防運転時との３つである。タンク焚き上げ時間帯でないときは、ＳＴＥＰ３に進んで、浴槽水温度が第１タンクサーミスタＴＨ４で検出される貯湯タンク１の上部のタンク水温度より高いか否かを判別する。そして、浴槽水温度が貯湯タンク１の上部のタンク水温度より高いときに、ＳＴＥＰ４で熱回収運転を開始する。
【００２９】
次に、ＳＴＥＰ５で浴槽水温度が貯湯タンク１の上部のタンク水温度以下になったと判別されたとき、ＳＴＥＰ６で熱回収運転を終了し、続いて、ＳＴＥＰ７で殺菌運転を開始すると共にタイマの計時を開始する。その後、ＳＴＥＰ８でタイマの計時時間ｔが設定時間Ｙｔに達したと判別されたとき、ＳＴＥＰ９に進み、殺菌運転を終了すると共にタイマをリセットして、ＳＴＥＰ１に戻る。
【００３０】
このように、第２実施形態では、浴槽水温度が貯湯タンク１の上部のタンク水温度より高いときに熱回収運転を行うため、熱回収用熱交換器７でタンク水を貯湯タンク１の上部のタンク水温度以上に加熱することができる。従って、熱回収運転中に貯湯タンク１の頂部に戻されるタンク水により貯湯タンク１内のタンク水温度が低下することを防止できる。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１、図３に示した第１と第２の実施形態の給湯装置では、熱回収用熱交換器７の一次側７ａを追い焚き回路６に追い焚き用熱交換器５と並列に接続可能としているが、熱回収用熱交換器７の一次側７ａを追い焚き回路６に追い焚き用熱交換器５と直列に接続することも可能である。この場合、追い焚き回路６に対する熱回収用熱交換器７の一次側７ａの接続に三方弁を用いるか否かは任意である。
【００３２】
また、図３に示した第２実施形態の給湯装置において、熱回収用熱交換器７の二次側７ｂをタンク水加熱回路３に三方弁３２を介さずに放熱器２３と並列に常時接続することも可能である。然し、これでは、タンク焚き上げ運転時に、タンク水の一部が放熱器２３ではなく熱回収用熱交換器７の二次側７ｂに流れて、タンク水の加熱効率が悪くなり、更に、熱回収運転時に、タンク水が熱回収用熱交換器７の二次側７ｂではなく放熱器２３に流れて、浴槽水の保有熱の回収効率が悪くなる。そのため、熱回収用熱交換器７の二次側７ｂをタンク水加熱回路３に放熱器２３と並列に接続する場合は、その接続に第２実施形態の給湯装置の如く三方弁３２を用いることが望ましい。
【符号の説明】
【００３３】
１…貯湯タンク、２…ヒートポンプユニット、２３…放熱器、３…タンク水加熱回路、４…浴槽、５…追い焚き用熱交換器、６…追い焚き回路、６２…殺菌装置、７…熱回収用熱交換器、７ａ…一次側、７ｂ…二次側、８…制御手段。
【図１】
2017161194.tif 000003
【図２】
2017161194.tif 000004
【図３】
2017161194.tif 000005
【図４】
2017161194.tif 000006