ヒートポンプ式給湯装置およびその給湯方法
【課題】本発明は、循環回路を使用し熱交換を行った場合であっても、ＣＯＰ低下の少ないヒートポンプ式給湯装置を提供することを課題とする。
【解決手段】第１貯湯タンク２と、第２貯湯タンク４と、ヒートポンプ式加熱源１０
とを備え、前記貯湯タンクから排出された低温水が、低温水側配管１３を介してヒートポンプ式加熱源の熱交換器１１に供給され、前記熱交換器により加熱された高温水が、高温水側配管を介して前記第１貯湯タンクおよび第２貯湯タンクに流入される。そして、前記熱交換器により加熱された高温水が、第１貯湯タンクおよび第２貯湯タンクの一方に選択的に貯湯される。
【解決手段】第１貯湯タンク２と、第２貯湯タンク４と、ヒートポンプ式加熱源１０
とを備え、前記貯湯タンクから排出された低温水が、低温水側配管１３を介してヒートポンプ式加熱源の熱交換器１１に供給され、前記熱交換器により加熱された高温水が、高温水側配管を介して前記第１貯湯タンクおよび第２貯湯タンクに流入される。そして、前記熱交換器により加熱された高温水が、第１貯湯タンクおよび第２貯湯タンクの一方に選択的に貯湯される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ヒートポンプ式給湯装置およびその給湯方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒートポンプ式給湯装置は、夜間の安価な電気料金にて貯湯タンクに温水を蓄え、日中にその温水を利用する方法をとっている（例えば、特許文献１参照）。そして、貯湯タンクに蓄えられた温水を、そのままの温度で給湯使用したり、あるいは、水道水と混合して適度な温度の温水として給湯使用したりしている。
【０００３】
また、循環路を有したヒートポンプ式給湯装置では、貯湯タンクに温水を熱交換の熱源としても使用している。熱交換するにあたっては、貯湯タンク内に熱交換器を設けたものや、貯湯タンクとは別に（貯湯タンクの外部に）熱交換器を設けたものがある。
【０００４】
この循環路を用いた熱交換により、風呂の追い炊き、床暖房等を行い、蓄えた温水の有効利用が図られている。そして、風呂の追い炊き等の熱源として使用され低温となった温水は、ポンプにより、元の貯湯タンクに戻されている。
【０００５】
そして、貯湯タンク内の温水の温度が所定以下になれば、ヒートポンプにより再び沸かし上げるか、貯湯タンクに取付けられた補助ヒータを使用して昇温している。
【特許文献１】特開２００５−１６４１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
最近では、省エネや環境問題への関心から自然冷媒を使用したヒートポンプ式給湯装置の利用が増加するとともに、ヒートポンプ式給湯装置自体も多様化が進んでいる。その付加機能には、前記のように風呂の追い炊き、床暖房等が挙げられる。
【０００７】
それらの付加機能は、ヒートポンプ式給湯装置に循環機能を設け熱交換を行なうことで、可及的に電気等のエネルギー使用を減少させるものである。しかし、付加機能で使用され低温となった温水を、再び元の貯湯タンクに戻すために、貯湯タンク内の温水の温度勾配層（成層）の乱れや、ヒータでの部分的な昇温等により、湯切れやＣＯＰ低下を招来する問題があり、省エネ効果が十分に期待できなかった。
【０００８】
特に、業務用のヒートポンプ式給湯装置の場合、蛇口を開くとすぐに温かい温水が出るように即給湯、風呂の追い炊き、床暖房等に、前記循環機能を採用する場合、熱源として使用する温水が非常に大量となる。そのため、前記従来の方法による循環機能を使用すると前記問題は顕著なものとなる。
【０００９】
本発明は、循環回路を使用し熱交換を行った場合であっても、ＣＯＰ低下の少ないヒートポンプ式給湯装置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】
【００１０】
本発明は、前記課題を解決するためにヒートポンプ式給湯装置およびその給湯方法としてなされたもので、本発明のヒートポンプ式給湯装置は、第１貯湯槽と第２貯湯槽とが、低温水側配管および高温水側配管を有する循環路を介してヒートポンプ式加熱源に接続され、前記貯湯槽から排出された低温水が、前記低温水側配管を介してヒートポンプ式加熱源の熱交換器に供給され、前記熱交換器により加熱された高温水が、高温水側配管を介して前記貯湯槽に流入されるヒートポンプ式給湯装置において、前記熱交換器により加熱された高温水が、切替手段にて前記貯湯槽に選択的に貯湯される構成である。
【００１１】
本発明のヒートポンプ式給湯装置は、第１貯湯槽と第２貯湯槽とが、低温水側配管および高温水側配管を有する循環路を介してヒートポンプ式加熱源に接続され、前記貯湯槽から排出された低温水が、前記低温水側配管を介してヒートポンプ式加熱源の熱交換器に供給され、前記熱交換器により加熱された高温水が、高温水側配管を介して前記貯湯槽に流入されることにある。
【００１２】
本発明のヒートポンプ式給湯装置は、前記熱交換器により加熱された温水が、前記循環路に設けられた切替手段にて、前記貯湯槽に選択的に貯湯され、各貯湯槽にそれぞれ所定温度の温水を貯湯すべく、前記循環路を流れる温水の流量を制御する流量調整手段が、前記循環路に設けられるのが好ましい。
【００１３】
本発明のヒートポンプ式給湯装置の前記低温水側配管は、前記切替弁を介して、前記第１貯湯槽に接続される低温水側第１分岐管と、前記第２貯湯槽に接続される低温水側第２分岐管とが接続され、前記高温水側配管は、前記切替弁を介して、前記第１貯湯槽に接続される高温水側第１分岐管と、前記第２貯湯槽に接続される高温水側第２分岐管とが接続されている。
【００１４】
本発明のヒートポンプ式給湯装置の前記第１貯湯槽は、複数の貯湯タンクが配管を介して直列に配置され、各貯湯タンクには、各貯湯タンクに貯湯された湯温を検出する温度センサが設けられ、予め設定された温度センサが、設定温度を検出した際に、貯湯運転を停止することにある。
【００１５】
本発明のヒートポンプ式給湯装置の前記第２貯湯槽には、第２貯湯槽内の温水を循環させる循環路が設けられた構成である。
【００１６】
本発明のヒートポンプ式給湯装置の前記第２貯湯槽は、外部熱交換器に供給された温水が戻る構成である。
【００１７】
本発明のヒートポンプ式給湯方法は、前記ヒートポンプ式給湯装置を使用したヒートポンプ式給湯方法であって、前記第１貯湯槽は給湯用の貯湯槽として使用すべく、前記流量調整手段を制御して前記熱交換器および前記循環路に少量の温水を流して沸き上げ運転し、しかも、前記第２貯湯槽を蓄熱層として使用すべく、前記流量調整手段を制御して前記熱交換器および前記循環路に多量の温水を流すことにより、前記第１貯湯槽よりも低温度の温水を貯湯することにある。
【００１８】
本発明のヒートポンプ式給湯方法は、前記第１貯湯槽に、沸き上げられた高温水と沸き上げられていない低温水との境界である温度勾配層を形成し、該温度勾配層を破壊しないように、前記熱交換器および前記循環路に少量の温水を流しながら貯湯し、沸き上げられた高温水の貯湯量にともなって位置が変化する前記温度勾配層を検出するための温度センサを複数設け、予め設定された温度センサが設定温度を検出した際に、沸き上げ運転を停止しする。
【００１９】
本発明のヒートポンプ式給湯方法は、前記第１貯湯槽に、沸き上げられた高温水と沸き上げられていない低温水との境界である温度勾配層を形成し、該温度勾配層を破壊しないように、前記熱交換器および前記循環路に少量の温水を流しながら貯湯し、沸き上げられた高温水の貯湯量にともなって位置が変化する前記温度勾配層を検出するための温度センサを複数設け、予め設定された温度センサが設定温度を検出した際に、沸き上げ運転を停止し、前記切替手段にて切替えして前記第２貯湯槽に、流量調整弁を全開に制御して前記熱交換器および前記循環路に多量の温水を流しながら、蓄熱用の温水を貯湯し、前記第２貯湯槽に設けられたセンサが所定温度を検出した際に、貯湯運転を停止する。
本発明のヒートポンプ式給湯方法は、前記第１貯湯槽または第２貯湯槽内の温水を使用する優先順位の設定を行い、特定した設定を優先的に運転する。
【００２０】
本発明のヒートポンプ式給湯方法は、単体のヒートポンプ式加熱源で且つ水と混合することなく、複数の温度による出湯および貯湯制御する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、多様な循環回路を有したヒートポンプ式給湯装置のシステムであっても、ＣＯＰの低下を押えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１〜図５は、本発明のヒートポンプ式給湯装置の一実施形態を示す。図１はヒートポンプ式給湯装置の概略図である。このヒートポンプ式給湯装置１は、第１貯湯槽２と、第２貯湯槽４と、両貯湯槽２、4に所定温度の湯を循環供給するヒートポンプ式加熱源（熱源機）１０とを備えている。
【００２４】
熱源機１０は、圧縮機（図示省略）と熱交換器１１と膨張弁（図示省略）と蒸発器（図示省略）等を順に接続して構成されている。そして、熱交換器１１にて構成される熱交換路１２に、流入配管１３と流出配管１４とが接続されている。第１貯湯槽２および第２貯湯槽４からの低温水が流入配管（低温水側配管）１３を流れ、熱交換器１１にて加熱される。加熱された高温水は、流出配管（高温水側配管）１４を流れ第１貯湯槽２および第２貯湯槽４に適宜供給されるようになっている。
【００２５】
流入配管１３にはポンプＰ１と、流入配管１３を流れる水量を調整する流量調整手段としての水比例弁（流量調整弁）１５が設けられている。この水比例弁１５で水量を制御することにより、熱源機１０から供給する温水の温度を設定することができ、例えば水比例弁１５を全開して温水を作りだすことができる。なお、流量調整手段は、可変流量調整ポンプであってもよく、特に限定されるものではない。
【００２６】
第１貯湯槽２は複数個の貯湯タンクから構成され、低温側の第２貯湯槽４は単体の貯湯タンクから構成されている。第１貯湯槽２として第１〜第５の５個の貯湯タンク２ａ〜ｅを例示する。
【００２７】
第１貯湯タンク２ａの頂部と第２貯湯タンク２ｂの底部とを連絡配管３ａで接続し、第２貯湯タンク２ｂの頂部と第３貯湯タンク２ｃの底部とを連絡配管３ｂで接続し、第３貯湯タンク２ｃの頂部と第４貯湯タンク２ｄの底部とを連絡配管３ｃで接続し、第４貯湯タンク２ｄの頂部と第５貯湯タンク２ｅの底部とを連絡配管３ｄで接続している。すなわち、第１〜第５貯湯タンク２ａ〜ｅは、直列に配置された状態となっている。
【００２８】
第１貯湯タンク２ａの下部には、外部の水道水等を給水できる給水配管５が、減圧弁６を介して接続されている。また、給水配管５から分岐管５ａが設けられ、分岐管５ａは、切替手段としての切替弁（三方弁）７を介して前記流入配管１３に接続されている。なお、給水配管５および分岐管５ａにより、低温水側第１分岐管９が構成されている。
【００２９】
第２貯湯槽４の底部と前記三方弁７との間には、低温水側第２分岐管８が接続されている。そして、三方弁７を切り替えることにより、流入配管１３が第１貯湯タンク２ａ側の低温水側第１分岐管９および第２貯湯槽４側の低温水側第２分岐管８の一方と、選択して連通される。
【００３０】
前記流出配管１４は、三方弁１７を介して分岐される一対の分岐管１８、１９を備えている。一方の高温水側第１分岐管１８は、第５貯湯タンク２ｅの頂部に接続され、他方の高温水側第２分岐管１９は第２貯湯槽４の頂部に接続されている。かかる三方弁１７を切り替えることにより、熱源機１０で加熱された所定温度の高温水を、第１貯湯槽２および第２貯湯槽４の一方に、選択して供給するようになっている。
【００３１】
第５貯湯タンク２ｅの頂部には、出湯路（出湯管）２０が連結されている。出湯路２０は、定水量弁２１、出湯路２０内の温水と水道水とを混合する混合弁２２等が設けられている。
【００３２】
第２貯湯槽４には、浴槽３３内の湯を追い焚きするための熱交換循環路（循環路）２５が接続されている。熱交換循環路２５は、外部の熱交換器２６の熱交換路２７に第２貯湯タンク４の頂部から出湯する流出路２８と、熱交換路２７から流出した湯を貯湯タンク４の下部側に戻す流入路３０とを有している。流出路２８には、第１貯湯槽２内の湯を台所等の蛇口、洗面所のシャワー、浴槽３３等に給湯できるように、前記出湯路２０が接続されている。
【００３３】
流入路３０には、第２貯湯槽４内の温水を、熱交換循環路２５を介して循環させる循環用ポンプＰ２が設けられている。
【００３４】
浴槽３３には、追い焚き用循環路３５が接続されている。すなわち、追い焚き用循環路３５は、浴槽３３に接続される往路配管３６と復路配管３７とを備え、この往路配管３６と復路配管３７とは、熱交換器２６の熱交換路３８を介して接続されている。なお、往路配管３６には循環用ポンプＰ３が設けられている。流出路２８と流入路３０は、三方弁３９を介してバイパス管４０が連結されている。
【００３５】
さらに、第１貯湯槽２の各タンクや第２貯湯タンク４の底部には排水管４１が接続されている。
【００３６】
各貯湯タンク２ａ〜２ｅには、各タンク内の湯温を検出するための温度センサＴ１〜Ｔ６が所定の位置に配置されている。また、第２貯湯槽４には、温度センサＴ７が配置されている。そして、各温度センサＴ１〜Ｔ７が検出する湯温に基づいて、熱源機１０、三方弁７、１７、ポンプＰ１〜Ｐ３および水比例弁１５等を制御する。
【００３７】
上記のように構成されたヒートポンプ式給湯装置の動作について説明する。
【００３８】
第１貯湯槽２内に温水を貯める場合には、図２に示すように、熱源機１０を駆動すると、熱交換器１１での熱交換により高温となった温水が、流出配管１４、三方弁１７および第１分岐管１８を介して矢印Ａのように、第５貯湯タンク２ｅの頂部に流入する。第５貯湯タンク２ｅに流入した高温水（湯）は、連絡配管３ｄ、第４貯湯タンク２ｄ、連絡配管３ｃ、第３貯湯タンク２ｃ、連絡配管３ｂ、第２貯湯タンク２ｂ、連絡配管３ａ、第１貯湯タンク２ａと順次供給される。
【００３９】
第１貯湯タンク２ａの底部から出た低温水は、低温水側第１分岐配管９、三方弁７および流入配管１３を介して熱源機１０に入り、加熱されて再び第５貯湯タンク２ｅに循環され、各貯湯タンク２ａ〜２ｅに高温水（例えば、略９０℃の湯）を貯めることができる。このとき、水比例弁１５は制御されていることから、所定量の温水が流通するようになっている。このとき、第１貯湯槽２には、沸き上げられた高温水と低温水との境界である温度勾配層が形成されており、該温度勾配層を破壊しないように、少量の温水を流しながら貯湯し沸き上げ運転する。
【００４０】
第１貯湯槽２内の高温水を使用する場合には、図２に矢印Ｂで示すように、第５貯湯タンク２ｅの頂部に接続された出湯路２０を介して出湯することになる。給水配管５から第１貯湯タンク２ａに供給される水道水の水圧によって、出湯路２０を介して台所の蛇口や洗面所のシャワー等の給湯手段３４から出湯される。また、給水配管５から水道水が、矢印Ｃで示すように第２貯湯槽４の底部から補給される。
【００４１】
第２貯湯槽４内の温水を蓄熱する場合には、図３に示すように、熱源機１０を駆動すると、熱交換器１１での熱交換により高温となった高温水が、流出配管１４、三方弁１７および高温水側第２分岐管１９を介して矢印Ｄで示すように、第２貯湯槽４の頂部に流入する。第２貯湯槽４の底部から排出された低温水は、低温水側第２分岐管８、三方弁７および流入配管１３を介して熱源機１０に入り、加熱されて再び第２貯湯槽４に供給され、第２貯湯槽４に所定温度の温水（例えば、５０〜６０℃の湯）を貯めることができる。
【００４２】
第２貯湯槽４内の温水を熱源にして浴槽３３の追い焚きを行なう場合、循環用ポンプＰ２を駆動すると、矢印Ｅで示すように第２貯湯槽４の頂部側の高温水が流出路２８から熱交換路２７に流れ、この熱交換路２７から流入路３０を介して第２貯湯槽４に返流する。
【００４３】
また、追い焚き用循環路３５の循環用ポンプＰ３を駆動すると、浴槽３３の湯が、矢印Ｆで示すように往路配管３６から熱交換路２６に流れ、この熱交換路２６から復路配管３７を介して浴槽３３に返流する。このため、かかる熱交換機能により浴槽３３の湯を加熱する風呂の追い焚き運転を行うことができる。
【００４４】
また、第２貯湯槽４内の温水を給湯手段３４で使用する場合には、三方弁３９を切り換えて、第２貯湯槽４の頂部側の高温水が流出路２８からバイパス管４０を流れて循環させておくことができる。このため、常時瞬時に所定温度の温水を給湯手段３４から給湯することができる。
【００４５】
次に、第１貯湯槽２と第２貯湯槽４との貯湯の使用頻度（使用容量）に応じて優先順位を設定する場合について、図４および図５を参照しながら説明する。
【００４６】
なお、貯湯時間内とは、例えば深夜電力が利用できる午後１０時〜午前８時までの間の所定の時間をいう。また、同図に示すＴ１〜Ｔ７とは、各温度センサＴ１〜Ｔ７が検出した湯温を示す。
【００４７】
第１貯湯槽２を優先する場合（第１貯湯槽２の給湯を優先する場合）
先ず、図４に示すように、貯湯時間内であるか否かを判断する（Ｓ１）。貯湯時間内において、熱源機１０の停止状態で（Ｓ２）、第２貯湯タンク２ｂのセンサＴ２で第１貯湯槽２（第２貯湯タンク２ｂ）内の温度を検出する（Ｓ３）。Ｔ２が所定温度以下の場合には、三方弁７および三方弁１７を優先側設定に切り替え（Ｓ４）、熱源機１０をＯＮし（Ｓ５）、第１貯湯槽２を昇温する。優先側設定に切り替えるとは、三方弁７および三方弁１７を第１貯湯槽２内の温水を循環させる側に切り替えることをいう。
【００４８】
Ｔ１、Ｔ２が所定の温度になった場合（Ｓ７）、さらに、第２貯湯槽４のＴ７が、下限設定温度α１（例えば、約５０°Ｃ）であるか否か判断する（Ｓ８）。なお、第１貯湯槽２の湯温は、第１貯湯タンク２ａおよび第２貯湯タンク２ｂの温度センサＴ１、Ｔ２で検出する。第１貯湯槽２の昇温時の下流側の温度センサＴ１、Ｔ２の位置が、第１貯湯槽２の温水の温度勾配層と考えられ、かかる温度センサＴ１、Ｔ２よりも上流側（第５貯湯タンク２ｅ側）は、所定温度（例えば、略９０°Ｃ）の高温水が貯まっていると判断できる。
【００４９】
第２貯湯槽４の湯温が下限設定温度α１に達していないと判断した場合には、非優先側設定に切り替える（Ｓ９）。ここで、非優先側設定に切り替えるとは、三方弁７および三方弁１７を、第２貯湯槽４内の温水を循環させる側に切り替えることをいう。
【００５０】
この第２貯湯槽４の昇温時に、Ｔ２が所定温度以下と判断した場合（Ｓ１１）には、優先側設定に切り替えて（Ｓ１２）、第１貯湯槽２を昇温すべくＳ６に戻る。
【００５１】
第２貯湯槽４の湯温は、第１貯湯槽２が所定湯温を維持した状態で、上限設定温度α３（例えば、約６０°Ｃ）になるまで昇温され（Ｓ１３）、その後に熱源機１０をＯＦＦし、優先側に切り替える。
【００５２】
貯湯時間外において、第４貯湯タンク２ｄのＴ４が所定の温度であるか否かを判断する（Ｓ１５）。Ｔ４が所定の温度以下である場合には、優先側設定に切り換え（Ｓ１６）、第１貯湯槽２を所定温度まで昇温する（Ｓ１７）。ここで、第４貯湯タンク２ｄの温度センサＴ４で温水を検出するのは、給湯により第１貯湯槽２内の温水が適宜使用され、水道水が第１貯湯槽２内に補給されるため、給湯による湯切れを防止するように、第５貯湯タンク２ｅの高温水が使用される直前に高温水を第５貯湯タンク２ｅに流入させるためである。
【００５３】
さらに、第２貯湯槽４のＴ７が下限設定温度α１以下の場合（Ｓ１８）には、非優先側設定に切り替え（Ｓ１９）、第２貯湯槽４を昇温する。第２貯湯槽４の昇温時に、Ｔ４が所定温度以下と判断した場合には（Ｓ２０）、優先側設定に切り換え（Ｓ２１）、第１貯湯槽２を昇温すべくＳ１７に戻る。
【００５４】
そして、第２貯湯槽４のＴ７が中設定温度α２（例えば、５５°Ｃ）以上に達した場合（Ｓ２２）、貯湯時間外であれば熱源機１０をＯＦＦし（Ｓ２３）、貯湯時間内であれば優先側設定に切り換える（Ｓ２４）。
【００５５】
なお、第２貯湯槽４のＴ７を中設定温度α２に設定するのは、浴槽３３の追い焚きに備え、追い焚きに最適な温度の温水を迅速且つ湯切れなく供給できるように蓄熱しておくためである。
【００５６】
次に、第２貯湯槽４を優先（追い焚きを優先）する場合について説明する。
【００５７】
先ず、図５に示すように、貯湯時間内であるか否かを判断する（Ｓ１）。貯湯時間内において、熱源機１０の停止の状態で、第２貯湯槽４のＴ７を検出し（Ｓ２）、Ｔ７が下限設定温度α１以下の場合には、優先側設定に切り替え（Ｓ３）、熱源機１０をＯＮし、Ｔ７が上限設定温度α３となるまで昇温する（Ｓ４）。ここで、優先側設定に切り替えるとは、三方弁７および三方弁１７を、第２貯湯槽４内の温水を循環させる側に切り替えることをいう。
【００５８】
さらに、第１貯湯槽２のＴ２が所定温度以下の場合には（Ｓ５）、非優先側設定に切り替え（Ｓ６）、第１貯湯槽２を昇温する。非優先側設定に切り替えるとは、三方弁７および三方弁１７を第１貯湯槽２内の温水を循環させる側に切り替えることをいう。なお、Ｓ２においてＴ７が下限設定温度α１を超える場合には、Ｓ５に移行する。
【００５９】
Ｔ７が下限設定温度α１を超える場合には（Ｓ７）、Ｔ１とＴ２が所定の温度であるか判断し（Ｓ８）、Ｔ１とＴ２が所定の温度であれば、熱源機１０をＯＦＦし、優先側設定に切り替える。なお、Ｓ７で第２貯湯槽４のＴ７が下限設定温度α１以下の場合には、優先側設定に切り替え（Ｓ９）、第２貯湯槽４を昇温する。
【００６０】
貯湯時間外において、第２貯湯槽４のＴ７が、下限設定温度α１以下である場合（Ｓ１１）には、優先側設定に切り替え（Ｓ１２）、第２貯湯槽４のＴ７が中設定温度α２に達するまで昇温する（Ｓ１３）。
【００６１】
さらに、第４貯湯タンク２ｄのＴ４が、所定の温度以下の場合には（Ｓ１４）、非優先側設定に切り替え（Ｓ１５）、第１貯湯槽２を昇温する。この第１貯湯槽２の昇温時に、第２貯湯槽４のＴ７が下限設定温度α１以下となった場合には（Ｓ１６）、優先側設定に切り替え（Ｓ１７）、Ｓ１３に戻り、第２貯湯槽４を昇温する。
【００６２】
Ｔ７が下限設定温度α１を超えている場合には、Ｔ２とＴ４が所定の温度に達するまで、第１貯湯槽２内を昇温する（Ｓ１８）。
【００６３】
以上の構成のヒートポンプ式給湯装置は、ヒートポンプ回路は一つであるが、貯湯槽を複数のグループに分けているため、出湯温度ごとに三方弁を制御することにより、相違する温度の温水を貯湯できるものである。
【００６４】
しかも、ヒートポンプ回路は一つであるにもかかわらず、貯湯した異なった温度の温水を出湯、貯湯制御を可能としている。
【００６５】
また、第２貯湯槽４内の温水を熱源にして浴槽３３の追い焚きを行なう場合でも、第１貯湯槽２内に温水を戻さないので、この第１貯湯槽２内の温水の温度勾配層を乱すことがなく、給湯に影響することはない。
【００６６】
また、第１貯湯槽２および第２貯湯槽４内の温水を、各湯槽に設けた温度センサにより制御するため、使用する各貯湯槽内の温水量を十分に確保することができる。
【００６７】
本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、第１貯湯槽２および第２貯湯槽４のタンクの個数や容量は、使用状況に応じて適宜設計変更自在である。例えば、図６に示すように、第１貯湯槽２および第２貯湯槽４をそれぞれ複数のタンク２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂから構成することも可能である。
【００６８】
また、第２貯湯槽４を風呂の追い焚きに利用する場合に例示したが、床暖房等の熱源に使用することも可能である。かかる床暖房の場合は、第２貯湯槽４の頂部側の高温水を流出路２８からバイパス管４０を流れて循環させることにより、安定した温水を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明のヒートポンプ式給湯装置の実施形態を示す概略図である。
【図２】同第１貯湯槽側を使用した実施形態を示す概略図である。
【図３】同第２貯湯槽側を使用した実施形態を示す概略図である。
【図４】同第１貯湯槽を優先する場合のフローチャートである。
【図５】同第２貯湯槽を優先する場合のフローチャートである。
【図６】本発明の他の実施例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ ヒートポンプ式給湯装置
２ 第１貯湯槽
４ 第２貯湯槽
７ 三方弁（切替手段）
１０ 熱源機（ヒートポンプ式加熱源）
１１ 熱交換器
１３ 流入配管（低温水側配管）
１４ 流出配管（高温水側配管）
１７ 三方弁（切替手段）
８ 低温水側第２分岐管
９ 低温水側第１分岐管
１５ 水比例弁（流量調整手段）
１８ 高温水側第１分岐管
１９ 高温水側第２分岐管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ヒートポンプ式給湯装置およびその給湯方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のヒートポンプ式給湯装置は、夜間の安価な電気料金にて貯湯タンクに温水を蓄え、日中にその温水を利用する方法をとっている（例えば、特許文献１参照）。そして、貯湯タンクに蓄えられた温水を、そのままの温度で給湯使用したり、あるいは、水道水と混合して適度な温度の温水として給湯使用したりしている。
【０００３】
また、循環路を有したヒートポンプ式給湯装置では、貯湯タンクに温水を熱交換の熱源としても使用している。熱交換するにあたっては、貯湯タンク内に熱交換器を設けたものや、貯湯タンクとは別に（貯湯タンクの外部に）熱交換器を設けたものがある。
【０００４】
この循環路を用いた熱交換により、風呂の追い炊き、床暖房等を行い、蓄えた温水の有効利用が図られている。そして、風呂の追い炊き等の熱源として使用され低温となった温水は、ポンプにより、元の貯湯タンクに戻されている。
【０００５】
そして、貯湯タンク内の温水の温度が所定以下になれば、ヒートポンプにより再び沸かし上げるか、貯湯タンクに取付けられた補助ヒータを使用して昇温している。
【特許文献１】特開２００５−１６４１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
最近では、省エネや環境問題への関心から自然冷媒を使用したヒートポンプ式給湯装置の利用が増加するとともに、ヒートポンプ式給湯装置自体も多様化が進んでいる。その付加機能には、前記のように風呂の追い炊き、床暖房等が挙げられる。
【０００７】
それらの付加機能は、ヒートポンプ式給湯装置に循環機能を設け熱交換を行なうことで、可及的に電気等のエネルギー使用を減少させるものである。しかし、付加機能で使用され低温となった温水を、再び元の貯湯タンクに戻すために、貯湯タンク内の温水の温度勾配層（成層）の乱れや、ヒータでの部分的な昇温等により、湯切れやＣＯＰ低下を招来する問題があり、省エネ効果が十分に期待できなかった。
【０００８】
特に、業務用のヒートポンプ式給湯装置の場合、蛇口を開くとすぐに温かい温水が出るように即給湯、風呂の追い炊き、床暖房等に、前記循環機能を採用する場合、熱源として使用する温水が非常に大量となる。そのため、前記従来の方法による循環機能を使用すると前記問題は顕著なものとなる。
【０００９】
本発明は、循環回路を使用し熱交換を行った場合であっても、ＣＯＰ低下の少ないヒートポンプ式給湯装置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】
【００１０】
本発明は、前記課題を解決するためにヒートポンプ式給湯装置およびその給湯方法としてなされたもので、本発明のヒートポンプ式給湯装置は、第１貯湯槽と第２貯湯槽とが、低温水側配管および高温水側配管を有する循環路を介してヒートポンプ式加熱源に接続され、前記貯湯槽から排出された低温水が、前記低温水側配管を介してヒートポンプ式加熱源の熱交換器に供給され、前記熱交換器により加熱された高温水が、高温水側配管を介して前記貯湯槽に流入されるヒートポンプ式給湯装置において、前記熱交換器により加熱された高温水が、切替手段にて前記貯湯槽に選択的に貯湯される構成である。
【００１１】
本発明のヒートポンプ式給湯装置は、第１貯湯槽と第２貯湯槽とが、低温水側配管および高温水側配管を有する循環路を介してヒートポンプ式加熱源に接続され、前記貯湯槽から排出された低温水が、前記低温水側配管を介してヒートポンプ式加熱源の熱交換器に供給され、前記熱交換器により加熱された高温水が、高温水側配管を介して前記貯湯槽に流入されることにある。
【００１２】
本発明のヒートポンプ式給湯装置は、前記熱交換器により加熱された温水が、前記循環路に設けられた切替手段にて、前記貯湯槽に選択的に貯湯され、各貯湯槽にそれぞれ所定温度の温水を貯湯すべく、前記循環路を流れる温水の流量を制御する流量調整手段が、前記循環路に設けられるのが好ましい。
【００１３】
本発明のヒートポンプ式給湯装置の前記低温水側配管は、前記切替弁を介して、前記第１貯湯槽に接続される低温水側第１分岐管と、前記第２貯湯槽に接続される低温水側第２分岐管とが接続され、前記高温水側配管は、前記切替弁を介して、前記第１貯湯槽に接続される高温水側第１分岐管と、前記第２貯湯槽に接続される高温水側第２分岐管とが接続されている。
【００１４】
本発明のヒートポンプ式給湯装置の前記第１貯湯槽は、複数の貯湯タンクが配管を介して直列に配置され、各貯湯タンクには、各貯湯タンクに貯湯された湯温を検出する温度センサが設けられ、予め設定された温度センサが、設定温度を検出した際に、貯湯運転を停止することにある。
【００１５】
本発明のヒートポンプ式給湯装置の前記第２貯湯槽には、第２貯湯槽内の温水を循環させる循環路が設けられた構成である。
【００１６】
本発明のヒートポンプ式給湯装置の前記第２貯湯槽は、外部熱交換器に供給された温水が戻る構成である。
【００１７】
本発明のヒートポンプ式給湯方法は、前記ヒートポンプ式給湯装置を使用したヒートポンプ式給湯方法であって、前記第１貯湯槽は給湯用の貯湯槽として使用すべく、前記流量調整手段を制御して前記熱交換器および前記循環路に少量の温水を流して沸き上げ運転し、しかも、前記第２貯湯槽を蓄熱層として使用すべく、前記流量調整手段を制御して前記熱交換器および前記循環路に多量の温水を流すことにより、前記第１貯湯槽よりも低温度の温水を貯湯することにある。
【００１８】
本発明のヒートポンプ式給湯方法は、前記第１貯湯槽に、沸き上げられた高温水と沸き上げられていない低温水との境界である温度勾配層を形成し、該温度勾配層を破壊しないように、前記熱交換器および前記循環路に少量の温水を流しながら貯湯し、沸き上げられた高温水の貯湯量にともなって位置が変化する前記温度勾配層を検出するための温度センサを複数設け、予め設定された温度センサが設定温度を検出した際に、沸き上げ運転を停止しする。
【００１９】
本発明のヒートポンプ式給湯方法は、前記第１貯湯槽に、沸き上げられた高温水と沸き上げられていない低温水との境界である温度勾配層を形成し、該温度勾配層を破壊しないように、前記熱交換器および前記循環路に少量の温水を流しながら貯湯し、沸き上げられた高温水の貯湯量にともなって位置が変化する前記温度勾配層を検出するための温度センサを複数設け、予め設定された温度センサが設定温度を検出した際に、沸き上げ運転を停止し、前記切替手段にて切替えして前記第２貯湯槽に、流量調整弁を全開に制御して前記熱交換器および前記循環路に多量の温水を流しながら、蓄熱用の温水を貯湯し、前記第２貯湯槽に設けられたセンサが所定温度を検出した際に、貯湯運転を停止する。
本発明のヒートポンプ式給湯方法は、前記第１貯湯槽または第２貯湯槽内の温水を使用する優先順位の設定を行い、特定した設定を優先的に運転する。
【００２０】
本発明のヒートポンプ式給湯方法は、単体のヒートポンプ式加熱源で且つ水と混合することなく、複数の温度による出湯および貯湯制御する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、多様な循環回路を有したヒートポンプ式給湯装置のシステムであっても、ＣＯＰの低下を押えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１〜図５は、本発明のヒートポンプ式給湯装置の一実施形態を示す。図１はヒートポンプ式給湯装置の概略図である。このヒートポンプ式給湯装置１は、第１貯湯槽２と、第２貯湯槽４と、両貯湯槽２、4に所定温度の湯を循環供給するヒートポンプ式加熱源（熱源機）１０とを備えている。
【００２４】
熱源機１０は、圧縮機（図示省略）と熱交換器１１と膨張弁（図示省略）と蒸発器（図示省略）等を順に接続して構成されている。そして、熱交換器１１にて構成される熱交換路１２に、流入配管１３と流出配管１４とが接続されている。第１貯湯槽２および第２貯湯槽４からの低温水が流入配管（低温水側配管）１３を流れ、熱交換器１１にて加熱される。加熱された高温水は、流出配管（高温水側配管）１４を流れ第１貯湯槽２および第２貯湯槽４に適宜供給されるようになっている。
【００２５】
流入配管１３にはポンプＰ１と、流入配管１３を流れる水量を調整する流量調整手段としての水比例弁（流量調整弁）１５が設けられている。この水比例弁１５で水量を制御することにより、熱源機１０から供給する温水の温度を設定することができ、例えば水比例弁１５を全開して温水を作りだすことができる。なお、流量調整手段は、可変流量調整ポンプであってもよく、特に限定されるものではない。
【００２６】
第１貯湯槽２は複数個の貯湯タンクから構成され、低温側の第２貯湯槽４は単体の貯湯タンクから構成されている。第１貯湯槽２として第１〜第５の５個の貯湯タンク２ａ〜ｅを例示する。
【００２７】
第１貯湯タンク２ａの頂部と第２貯湯タンク２ｂの底部とを連絡配管３ａで接続し、第２貯湯タンク２ｂの頂部と第３貯湯タンク２ｃの底部とを連絡配管３ｂで接続し、第３貯湯タンク２ｃの頂部と第４貯湯タンク２ｄの底部とを連絡配管３ｃで接続し、第４貯湯タンク２ｄの頂部と第５貯湯タンク２ｅの底部とを連絡配管３ｄで接続している。すなわち、第１〜第５貯湯タンク２ａ〜ｅは、直列に配置された状態となっている。
【００２８】
第１貯湯タンク２ａの下部には、外部の水道水等を給水できる給水配管５が、減圧弁６を介して接続されている。また、給水配管５から分岐管５ａが設けられ、分岐管５ａは、切替手段としての切替弁（三方弁）７を介して前記流入配管１３に接続されている。なお、給水配管５および分岐管５ａにより、低温水側第１分岐管９が構成されている。
【００２９】
第２貯湯槽４の底部と前記三方弁７との間には、低温水側第２分岐管８が接続されている。そして、三方弁７を切り替えることにより、流入配管１３が第１貯湯タンク２ａ側の低温水側第１分岐管９および第２貯湯槽４側の低温水側第２分岐管８の一方と、選択して連通される。
【００３０】
前記流出配管１４は、三方弁１７を介して分岐される一対の分岐管１８、１９を備えている。一方の高温水側第１分岐管１８は、第５貯湯タンク２ｅの頂部に接続され、他方の高温水側第２分岐管１９は第２貯湯槽４の頂部に接続されている。かかる三方弁１７を切り替えることにより、熱源機１０で加熱された所定温度の高温水を、第１貯湯槽２および第２貯湯槽４の一方に、選択して供給するようになっている。
【００３１】
第５貯湯タンク２ｅの頂部には、出湯路（出湯管）２０が連結されている。出湯路２０は、定水量弁２１、出湯路２０内の温水と水道水とを混合する混合弁２２等が設けられている。
【００３２】
第２貯湯槽４には、浴槽３３内の湯を追い焚きするための熱交換循環路（循環路）２５が接続されている。熱交換循環路２５は、外部の熱交換器２６の熱交換路２７に第２貯湯タンク４の頂部から出湯する流出路２８と、熱交換路２７から流出した湯を貯湯タンク４の下部側に戻す流入路３０とを有している。流出路２８には、第１貯湯槽２内の湯を台所等の蛇口、洗面所のシャワー、浴槽３３等に給湯できるように、前記出湯路２０が接続されている。
【００３３】
流入路３０には、第２貯湯槽４内の温水を、熱交換循環路２５を介して循環させる循環用ポンプＰ２が設けられている。
【００３４】
浴槽３３には、追い焚き用循環路３５が接続されている。すなわち、追い焚き用循環路３５は、浴槽３３に接続される往路配管３６と復路配管３７とを備え、この往路配管３６と復路配管３７とは、熱交換器２６の熱交換路３８を介して接続されている。なお、往路配管３６には循環用ポンプＰ３が設けられている。流出路２８と流入路３０は、三方弁３９を介してバイパス管４０が連結されている。
【００３５】
さらに、第１貯湯槽２の各タンクや第２貯湯タンク４の底部には排水管４１が接続されている。
【００３６】
各貯湯タンク２ａ〜２ｅには、各タンク内の湯温を検出するための温度センサＴ１〜Ｔ６が所定の位置に配置されている。また、第２貯湯槽４には、温度センサＴ７が配置されている。そして、各温度センサＴ１〜Ｔ７が検出する湯温に基づいて、熱源機１０、三方弁７、１７、ポンプＰ１〜Ｐ３および水比例弁１５等を制御する。
【００３７】
上記のように構成されたヒートポンプ式給湯装置の動作について説明する。
【００３８】
第１貯湯槽２内に温水を貯める場合には、図２に示すように、熱源機１０を駆動すると、熱交換器１１での熱交換により高温となった温水が、流出配管１４、三方弁１７および第１分岐管１８を介して矢印Ａのように、第５貯湯タンク２ｅの頂部に流入する。第５貯湯タンク２ｅに流入した高温水（湯）は、連絡配管３ｄ、第４貯湯タンク２ｄ、連絡配管３ｃ、第３貯湯タンク２ｃ、連絡配管３ｂ、第２貯湯タンク２ｂ、連絡配管３ａ、第１貯湯タンク２ａと順次供給される。
【００３９】
第１貯湯タンク２ａの底部から出た低温水は、低温水側第１分岐配管９、三方弁７および流入配管１３を介して熱源機１０に入り、加熱されて再び第５貯湯タンク２ｅに循環され、各貯湯タンク２ａ〜２ｅに高温水（例えば、略９０℃の湯）を貯めることができる。このとき、水比例弁１５は制御されていることから、所定量の温水が流通するようになっている。このとき、第１貯湯槽２には、沸き上げられた高温水と低温水との境界である温度勾配層が形成されており、該温度勾配層を破壊しないように、少量の温水を流しながら貯湯し沸き上げ運転する。
【００４０】
第１貯湯槽２内の高温水を使用する場合には、図２に矢印Ｂで示すように、第５貯湯タンク２ｅの頂部に接続された出湯路２０を介して出湯することになる。給水配管５から第１貯湯タンク２ａに供給される水道水の水圧によって、出湯路２０を介して台所の蛇口や洗面所のシャワー等の給湯手段３４から出湯される。また、給水配管５から水道水が、矢印Ｃで示すように第２貯湯槽４の底部から補給される。
【００４１】
第２貯湯槽４内の温水を蓄熱する場合には、図３に示すように、熱源機１０を駆動すると、熱交換器１１での熱交換により高温となった高温水が、流出配管１４、三方弁１７および高温水側第２分岐管１９を介して矢印Ｄで示すように、第２貯湯槽４の頂部に流入する。第２貯湯槽４の底部から排出された低温水は、低温水側第２分岐管８、三方弁７および流入配管１３を介して熱源機１０に入り、加熱されて再び第２貯湯槽４に供給され、第２貯湯槽４に所定温度の温水（例えば、５０〜６０℃の湯）を貯めることができる。
【００４２】
第２貯湯槽４内の温水を熱源にして浴槽３３の追い焚きを行なう場合、循環用ポンプＰ２を駆動すると、矢印Ｅで示すように第２貯湯槽４の頂部側の高温水が流出路２８から熱交換路２７に流れ、この熱交換路２７から流入路３０を介して第２貯湯槽４に返流する。
【００４３】
また、追い焚き用循環路３５の循環用ポンプＰ３を駆動すると、浴槽３３の湯が、矢印Ｆで示すように往路配管３６から熱交換路２６に流れ、この熱交換路２６から復路配管３７を介して浴槽３３に返流する。このため、かかる熱交換機能により浴槽３３の湯を加熱する風呂の追い焚き運転を行うことができる。
【００４４】
また、第２貯湯槽４内の温水を給湯手段３４で使用する場合には、三方弁３９を切り換えて、第２貯湯槽４の頂部側の高温水が流出路２８からバイパス管４０を流れて循環させておくことができる。このため、常時瞬時に所定温度の温水を給湯手段３４から給湯することができる。
【００４５】
次に、第１貯湯槽２と第２貯湯槽４との貯湯の使用頻度（使用容量）に応じて優先順位を設定する場合について、図４および図５を参照しながら説明する。
【００４６】
なお、貯湯時間内とは、例えば深夜電力が利用できる午後１０時〜午前８時までの間の所定の時間をいう。また、同図に示すＴ１〜Ｔ７とは、各温度センサＴ１〜Ｔ７が検出した湯温を示す。
【００４７】
第１貯湯槽２を優先する場合（第１貯湯槽２の給湯を優先する場合）
先ず、図４に示すように、貯湯時間内であるか否かを判断する（Ｓ１）。貯湯時間内において、熱源機１０の停止状態で（Ｓ２）、第２貯湯タンク２ｂのセンサＴ２で第１貯湯槽２（第２貯湯タンク２ｂ）内の温度を検出する（Ｓ３）。Ｔ２が所定温度以下の場合には、三方弁７および三方弁１７を優先側設定に切り替え（Ｓ４）、熱源機１０をＯＮし（Ｓ５）、第１貯湯槽２を昇温する。優先側設定に切り替えるとは、三方弁７および三方弁１７を第１貯湯槽２内の温水を循環させる側に切り替えることをいう。
【００４８】
Ｔ１、Ｔ２が所定の温度になった場合（Ｓ７）、さらに、第２貯湯槽４のＴ７が、下限設定温度α１（例えば、約５０°Ｃ）であるか否か判断する（Ｓ８）。なお、第１貯湯槽２の湯温は、第１貯湯タンク２ａおよび第２貯湯タンク２ｂの温度センサＴ１、Ｔ２で検出する。第１貯湯槽２の昇温時の下流側の温度センサＴ１、Ｔ２の位置が、第１貯湯槽２の温水の温度勾配層と考えられ、かかる温度センサＴ１、Ｔ２よりも上流側（第５貯湯タンク２ｅ側）は、所定温度（例えば、略９０°Ｃ）の高温水が貯まっていると判断できる。
【００４９】
第２貯湯槽４の湯温が下限設定温度α１に達していないと判断した場合には、非優先側設定に切り替える（Ｓ９）。ここで、非優先側設定に切り替えるとは、三方弁７および三方弁１７を、第２貯湯槽４内の温水を循環させる側に切り替えることをいう。
【００５０】
この第２貯湯槽４の昇温時に、Ｔ２が所定温度以下と判断した場合（Ｓ１１）には、優先側設定に切り替えて（Ｓ１２）、第１貯湯槽２を昇温すべくＳ６に戻る。
【００５１】
第２貯湯槽４の湯温は、第１貯湯槽２が所定湯温を維持した状態で、上限設定温度α３（例えば、約６０°Ｃ）になるまで昇温され（Ｓ１３）、その後に熱源機１０をＯＦＦし、優先側に切り替える。
【００５２】
貯湯時間外において、第４貯湯タンク２ｄのＴ４が所定の温度であるか否かを判断する（Ｓ１５）。Ｔ４が所定の温度以下である場合には、優先側設定に切り換え（Ｓ１６）、第１貯湯槽２を所定温度まで昇温する（Ｓ１７）。ここで、第４貯湯タンク２ｄの温度センサＴ４で温水を検出するのは、給湯により第１貯湯槽２内の温水が適宜使用され、水道水が第１貯湯槽２内に補給されるため、給湯による湯切れを防止するように、第５貯湯タンク２ｅの高温水が使用される直前に高温水を第５貯湯タンク２ｅに流入させるためである。
【００５３】
さらに、第２貯湯槽４のＴ７が下限設定温度α１以下の場合（Ｓ１８）には、非優先側設定に切り替え（Ｓ１９）、第２貯湯槽４を昇温する。第２貯湯槽４の昇温時に、Ｔ４が所定温度以下と判断した場合には（Ｓ２０）、優先側設定に切り換え（Ｓ２１）、第１貯湯槽２を昇温すべくＳ１７に戻る。
【００５４】
そして、第２貯湯槽４のＴ７が中設定温度α２（例えば、５５°Ｃ）以上に達した場合（Ｓ２２）、貯湯時間外であれば熱源機１０をＯＦＦし（Ｓ２３）、貯湯時間内であれば優先側設定に切り換える（Ｓ２４）。
【００５５】
なお、第２貯湯槽４のＴ７を中設定温度α２に設定するのは、浴槽３３の追い焚きに備え、追い焚きに最適な温度の温水を迅速且つ湯切れなく供給できるように蓄熱しておくためである。
【００５６】
次に、第２貯湯槽４を優先（追い焚きを優先）する場合について説明する。
【００５７】
先ず、図５に示すように、貯湯時間内であるか否かを判断する（Ｓ１）。貯湯時間内において、熱源機１０の停止の状態で、第２貯湯槽４のＴ７を検出し（Ｓ２）、Ｔ７が下限設定温度α１以下の場合には、優先側設定に切り替え（Ｓ３）、熱源機１０をＯＮし、Ｔ７が上限設定温度α３となるまで昇温する（Ｓ４）。ここで、優先側設定に切り替えるとは、三方弁７および三方弁１７を、第２貯湯槽４内の温水を循環させる側に切り替えることをいう。
【００５８】
さらに、第１貯湯槽２のＴ２が所定温度以下の場合には（Ｓ５）、非優先側設定に切り替え（Ｓ６）、第１貯湯槽２を昇温する。非優先側設定に切り替えるとは、三方弁７および三方弁１７を第１貯湯槽２内の温水を循環させる側に切り替えることをいう。なお、Ｓ２においてＴ７が下限設定温度α１を超える場合には、Ｓ５に移行する。
【００５９】
Ｔ７が下限設定温度α１を超える場合には（Ｓ７）、Ｔ１とＴ２が所定の温度であるか判断し（Ｓ８）、Ｔ１とＴ２が所定の温度であれば、熱源機１０をＯＦＦし、優先側設定に切り替える。なお、Ｓ７で第２貯湯槽４のＴ７が下限設定温度α１以下の場合には、優先側設定に切り替え（Ｓ９）、第２貯湯槽４を昇温する。
【００６０】
貯湯時間外において、第２貯湯槽４のＴ７が、下限設定温度α１以下である場合（Ｓ１１）には、優先側設定に切り替え（Ｓ１２）、第２貯湯槽４のＴ７が中設定温度α２に達するまで昇温する（Ｓ１３）。
【００６１】
さらに、第４貯湯タンク２ｄのＴ４が、所定の温度以下の場合には（Ｓ１４）、非優先側設定に切り替え（Ｓ１５）、第１貯湯槽２を昇温する。この第１貯湯槽２の昇温時に、第２貯湯槽４のＴ７が下限設定温度α１以下となった場合には（Ｓ１６）、優先側設定に切り替え（Ｓ１７）、Ｓ１３に戻り、第２貯湯槽４を昇温する。
【００６２】
Ｔ７が下限設定温度α１を超えている場合には、Ｔ２とＴ４が所定の温度に達するまで、第１貯湯槽２内を昇温する（Ｓ１８）。
【００６３】
以上の構成のヒートポンプ式給湯装置は、ヒートポンプ回路は一つであるが、貯湯槽を複数のグループに分けているため、出湯温度ごとに三方弁を制御することにより、相違する温度の温水を貯湯できるものである。
【００６４】
しかも、ヒートポンプ回路は一つであるにもかかわらず、貯湯した異なった温度の温水を出湯、貯湯制御を可能としている。
【００６５】
また、第２貯湯槽４内の温水を熱源にして浴槽３３の追い焚きを行なう場合でも、第１貯湯槽２内に温水を戻さないので、この第１貯湯槽２内の温水の温度勾配層を乱すことがなく、給湯に影響することはない。
【００６６】
また、第１貯湯槽２および第２貯湯槽４内の温水を、各湯槽に設けた温度センサにより制御するため、使用する各貯湯槽内の温水量を十分に確保することができる。
【００６７】
本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、第１貯湯槽２および第２貯湯槽４のタンクの個数や容量は、使用状況に応じて適宜設計変更自在である。例えば、図６に示すように、第１貯湯槽２および第２貯湯槽４をそれぞれ複数のタンク２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂから構成することも可能である。
【００６８】
また、第２貯湯槽４を風呂の追い焚きに利用する場合に例示したが、床暖房等の熱源に使用することも可能である。かかる床暖房の場合は、第２貯湯槽４の頂部側の高温水を流出路２８からバイパス管４０を流れて循環させることにより、安定した温水を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明のヒートポンプ式給湯装置の実施形態を示す概略図である。
【図２】同第１貯湯槽側を使用した実施形態を示す概略図である。
【図３】同第２貯湯槽側を使用した実施形態を示す概略図である。
【図４】同第１貯湯槽を優先する場合のフローチャートである。
【図５】同第２貯湯槽を優先する場合のフローチャートである。
【図６】本発明の他の実施例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ ヒートポンプ式給湯装置
２ 第１貯湯槽
４ 第２貯湯槽
７ 三方弁（切替手段）
１０ 熱源機（ヒートポンプ式加熱源）
１１ 熱交換器
１３ 流入配管（低温水側配管）
１４ 流出配管（高温水側配管）
１７ 三方弁（切替手段）
８ 低温水側第２分岐管
９ 低温水側第１分岐管
１５ 水比例弁（流量調整手段）
１８ 高温水側第１分岐管
１９ 高温水側第２分岐管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１貯湯槽と第２貯湯槽とが、低温水側配管および高温水側配管を有する循環路を介してヒートポンプ式加熱源に接続され、前記貯湯槽から排出された低温水が、前記低温水側配管を介してヒートポンプ式加熱源の熱交換器に供給され、前記熱交換器により加熱された高温水が、高温水側配管を介して前記貯湯槽に流入されるヒートポンプ式給湯装置において、
前記熱交換器により加熱された高温水が、切替手段にて前記貯湯槽に選択的に貯湯される構成であることを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項２】
第１貯湯槽と第２貯湯槽とが、低温水側配管および高温水側配管を有する循環路を介してヒートポンプ式加熱源に接続され、前記貯湯槽から排出された低温水が、前記低温水側配管を介してヒートポンプ式加熱源の熱交換器に供給され、前記熱交換器により加熱された高温水が、高温水側配管を介して前記貯湯槽に流入されるヒートポンプ式給湯装置において、
前記熱交換器により加熱された温水が、前記循環路に設けられた切替手段にて、前記貯湯槽に選択的に貯湯され、各貯湯槽にそれぞれ所定温度の温水を貯湯すべく、前記循環路を流れる温水の流量を制御する流量調整手段が、前記循環路に設けられたことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項３】
前記低温水側配管は、前記切替弁を介して、前記第１貯湯槽に接続される低温水側第１分岐管と、前記第２貯湯槽に接続される低温水側第２分岐管とが接続され、前記高温水側配管は、前記切替弁を介して、前記第１貯湯槽に接続される高温水側第１分岐管と、前記第２貯湯槽に接続される高温水側第２分岐管とが接続されている請求項１または２に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項４】
前記第１貯湯槽は、複数の貯湯タンクが配管を介して直列に配置され、各貯湯タンクには、各貯湯タンクに貯湯された湯温を検出する温度センサが設けられ、予め設定された温度センサが、設定温度を検出した際に、貯湯運転を停止する請求項１または２に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項５】
前記第２貯湯槽には、第２貯湯槽内の温水を循環させる循環路が設けられた構成である請求項１〜４の何れかに記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項６】
前記第２貯湯槽は、外部熱交換器に供給された温水が戻る構成である請求項１〜５の何れかに記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項７】
請求項２に記載のヒートポンプ式給湯装置を使用したヒートポンプ式給湯方法であって、前記第１貯湯槽は給湯用の貯湯槽として使用すべく、前記流量調整手段を制御して前記熱交換器および前記循環路に少量の温水を流して沸き上げ運転し、しかも、前記第２貯湯槽を蓄熱層として使用すべく、前記流量調整手段を制御して前記熱交換器および前記循環路に多量の温水を流すことにより、前記第１貯湯槽よりも低温度の温水を貯湯することを特徴とするヒートポンプ式給湯方法。
【請求項８】
前記第１貯湯槽に、沸き上げられた高温水と沸き上げられていない低温水との境界である温度勾配層を形成し、該温度勾配層を破壊しないように、前記熱交換器および前記循環路に少量の温水を流しながら貯湯し、沸き上げられた高温水の貯湯量にともなって位置が変化する前記温度勾配層を検出するための温度センサを複数設け、予め設定された温度センサが設定温度を検出した際に、沸き上げ運転を停止しする請求項７に記載のヒートポンプ式給湯方法。
【請求項９】
前記第１貯湯槽に、沸き上げられた高温水と沸き上げられていない低温水との境界である温度勾配層を形成し、該温度勾配層を破壊しないように、前記熱交換器および前記循環路に少量の温水を流しながら貯湯し、沸き上げられた高温水の貯湯量にともなって位置が変化する前記温度勾配層を検出するための温度センサを複数設け、予め設定された温度センサが設定温度を検出した際に、沸き上げ運転を停止し、前記切替手段にて切替えして前記第２貯湯槽に、流量調整弁を全開に制御して前記熱交換器および前記循環路に多量の温水を流しながら、蓄熱用の温水を貯湯し、前記第２貯湯槽に設けられたセンサが所定温度を検出した際に、貯湯運転を停止する請求項７に記載のヒートポンプ式給湯方法。
【請求項１０】
前記第１貯湯槽または第２貯湯槽内の温水を使用する優先順位の設定を行い、特定した設定を優先的に運転する請求項７〜９の何れかに記載のヒートポンプ式給湯方法。
【請求項１１】
単体のヒートポンプ式加熱源で且つ水と混合することなく、複数の温度による出湯および貯湯制御する請求項７〜１０の何れかに記載のヒートポンプ式給湯方法。
【請求項１】
第１貯湯槽と第２貯湯槽とが、低温水側配管および高温水側配管を有する循環路を介してヒートポンプ式加熱源に接続され、前記貯湯槽から排出された低温水が、前記低温水側配管を介してヒートポンプ式加熱源の熱交換器に供給され、前記熱交換器により加熱された高温水が、高温水側配管を介して前記貯湯槽に流入されるヒートポンプ式給湯装置において、
前記熱交換器により加熱された高温水が、切替手段にて前記貯湯槽に選択的に貯湯される構成であることを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項２】
第１貯湯槽と第２貯湯槽とが、低温水側配管および高温水側配管を有する循環路を介してヒートポンプ式加熱源に接続され、前記貯湯槽から排出された低温水が、前記低温水側配管を介してヒートポンプ式加熱源の熱交換器に供給され、前記熱交換器により加熱された高温水が、高温水側配管を介して前記貯湯槽に流入されるヒートポンプ式給湯装置において、
前記熱交換器により加熱された温水が、前記循環路に設けられた切替手段にて、前記貯湯槽に選択的に貯湯され、各貯湯槽にそれぞれ所定温度の温水を貯湯すべく、前記循環路を流れる温水の流量を制御する流量調整手段が、前記循環路に設けられたことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項３】
前記低温水側配管は、前記切替弁を介して、前記第１貯湯槽に接続される低温水側第１分岐管と、前記第２貯湯槽に接続される低温水側第２分岐管とが接続され、前記高温水側配管は、前記切替弁を介して、前記第１貯湯槽に接続される高温水側第１分岐管と、前記第２貯湯槽に接続される高温水側第２分岐管とが接続されている請求項１または２に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項４】
前記第１貯湯槽は、複数の貯湯タンクが配管を介して直列に配置され、各貯湯タンクには、各貯湯タンクに貯湯された湯温を検出する温度センサが設けられ、予め設定された温度センサが、設定温度を検出した際に、貯湯運転を停止する請求項１または２に記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項５】
前記第２貯湯槽には、第２貯湯槽内の温水を循環させる循環路が設けられた構成である請求項１〜４の何れかに記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項６】
前記第２貯湯槽は、外部熱交換器に供給された温水が戻る構成である請求項１〜５の何れかに記載のヒートポンプ式給湯装置。
【請求項７】
請求項２に記載のヒートポンプ式給湯装置を使用したヒートポンプ式給湯方法であって、前記第１貯湯槽は給湯用の貯湯槽として使用すべく、前記流量調整手段を制御して前記熱交換器および前記循環路に少量の温水を流して沸き上げ運転し、しかも、前記第２貯湯槽を蓄熱層として使用すべく、前記流量調整手段を制御して前記熱交換器および前記循環路に多量の温水を流すことにより、前記第１貯湯槽よりも低温度の温水を貯湯することを特徴とするヒートポンプ式給湯方法。
【請求項８】
前記第１貯湯槽に、沸き上げられた高温水と沸き上げられていない低温水との境界である温度勾配層を形成し、該温度勾配層を破壊しないように、前記熱交換器および前記循環路に少量の温水を流しながら貯湯し、沸き上げられた高温水の貯湯量にともなって位置が変化する前記温度勾配層を検出するための温度センサを複数設け、予め設定された温度センサが設定温度を検出した際に、沸き上げ運転を停止しする請求項７に記載のヒートポンプ式給湯方法。
【請求項９】
前記第１貯湯槽に、沸き上げられた高温水と沸き上げられていない低温水との境界である温度勾配層を形成し、該温度勾配層を破壊しないように、前記熱交換器および前記循環路に少量の温水を流しながら貯湯し、沸き上げられた高温水の貯湯量にともなって位置が変化する前記温度勾配層を検出するための温度センサを複数設け、予め設定された温度センサが設定温度を検出した際に、沸き上げ運転を停止し、前記切替手段にて切替えして前記第２貯湯槽に、流量調整弁を全開に制御して前記熱交換器および前記循環路に多量の温水を流しながら、蓄熱用の温水を貯湯し、前記第２貯湯槽に設けられたセンサが所定温度を検出した際に、貯湯運転を停止する請求項７に記載のヒートポンプ式給湯方法。
【請求項１０】
前記第１貯湯槽または第２貯湯槽内の温水を使用する優先順位の設定を行い、特定した設定を優先的に運転する請求項７〜９の何れかに記載のヒートポンプ式給湯方法。
【請求項１１】
単体のヒートポンプ式加熱源で且つ水と混合することなく、複数の温度による出湯および貯湯制御する請求項７〜１０の何れかに記載のヒートポンプ式給湯方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２９８２２６（Ｐ２００７−２９８２２６Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２６５６８（Ｐ２００６−１２６５６８）
【出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【出願人】（５０６１４９４９４）株式会社イトミック環境システム (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【出願人】（５０６１４９４９４）株式会社イトミック環境システム (4)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]