給湯装置及びヒートポンプ式給湯装置
【課題】水の無駄を省き、かつ、快適性を向上した給湯装置及びヒートポンプ式給湯装置を提供する。
【解決手段】貯湯タンク２０と、この貯湯タンク２０に貯湯された湯水を蛇口３３に供給する給湯配管３０とを有するヒートポンプ式給湯装置１において、給湯配管３０と貯湯タンク２０との間に接続された還流配管３７と、この還流配管３７に介装された還流ポンプ３８と、この還流ポンプ３８の運転を制御する制御部４０と、を備え、制御部４０は、還流ポンプ３８を運転し、還流配管３７を介して、給湯配管３０の冷めた湯水を貯湯タンク２０に戻し、貯湯タンク２０の湯水を給湯配管３０に導入する。
【解決手段】貯湯タンク２０と、この貯湯タンク２０に貯湯された湯水を蛇口３３に供給する給湯配管３０とを有するヒートポンプ式給湯装置１において、給湯配管３０と貯湯タンク２０との間に接続された還流配管３７と、この還流配管３７に介装された還流ポンプ３８と、この還流ポンプ３８の運転を制御する制御部４０と、を備え、制御部４０は、還流ポンプ３８を運転し、還流配管３７を介して、給湯配管３０の冷めた湯水を貯湯タンク２０に戻し、貯湯タンク２０の湯水を給湯配管３０に導入する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯タンクの湯水を給湯配管を介して蛇口等の給湯口に供給する給湯装置及びヒートポンプ式給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮機と、冷媒対水熱交換器と、膨張弁と、冷媒対空気熱交換器と、これら機器を順次接続する冷媒配管とを有するヒートポンプユニットと、上記冷媒対水熱交換器で加熱された湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクに貯湯された湯水を蛇口等の給湯口に供給する給湯配管とを有する給湯ユニットと、を有するヒートポンプ式給湯装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この種のヒートポンプ式給湯装置では、蛇口が開かれると、貯湯タンクから給湯配管を介して蛇口に湯水に供給され、これにより、蛇口から湯水が得られる。
【特許文献１】特開２００２−２４３２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述のヒートポンプ式給湯装置では、時間の経過に伴って、給湯配管内に残留した湯水の温度が徐々に低下し冷めてしまう。
すなわち、蛇口を閉じてからある程度時間が経過した後に、再度蛇口を開いたときには、所望の温度の湯水ではなく、給湯配管内の冷めた湯水が蛇口から出始めることとなる。
したがって、所望の温度の湯水を使用するときには、所望の温度の湯水が出るまで待つ必要があり、また、その間の冷めた湯水を捨てるとなると湯水が無駄になる等の問題がある。
特に、上述のヒートポンプ式給湯装置を浴室のシャワーへの給湯に用いた場合、利用者が蛇口を開いた際に、不意に冷めた湯水を浴びてしまい、不快な思いをするという問題もある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、水の無駄を省き、かつ、快適性を向上した給湯装置及びヒートポンプ式給湯装置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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、貯湯タンクと、この貯湯タンクに貯湯された湯水を給湯口に供給する給湯配管とを有する給湯装置において、前記給湯配管と前記貯湯タンクとの間に接続された還流配管と、この還流配管に介装された還流ポンプと、この還流ポンプの運転を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記還流ポンプを運転し、前記給湯配管の冷めた湯水を、前記還流配管を介して前記貯湯タンクに戻し、前記貯湯タンクの湯水を前記給湯配管に導入することを特徴とする。
【０００６】
ここで、上記発明の給湯装置において、前記制御部は、前記給湯口への湯水の供給が停止したときから、前記給湯配管に残留した湯水が冷める程度の時間が経過したときに、前記還流ポンプの運転を開始し、前記給湯配管の冷めた湯水を前記貯湯タンクに戻すようにしてもよい。
また、上記発明の給湯装置において、前記還流配管の湯水の温度を検出する第１温度センサを備え、前記制御部は、前記還流ポンプの運転を開始した後、前記第１温度センサによって検出された温度に基づいて前記還流配管内に前記貯湯タンクの湯水が導入されたことが示された場合に、前記還流ポンプの運転を停止するようにしてもよい。
また、上記発明の給湯装置において、前記給湯配管の湯水の温度を検出する第２温度センサを備え、前記制御部は、前記給湯口から出湯される湯水の温度として予め設定された出湯設定温度と、前記第２温度センサによって検出された温度との差に基づいて、前記給湯配管に残留した湯水が冷めたことが示された場合に、前記還流ポンプの運転を開始し、前記出湯設定温度と、前記第２温度センサによって検出された温度との差に基づいて前記出湯配管内に前記貯湯タンクの湯水が導入されたことが示された場合に、前記還流ポンプの運転を停止するようにしてもよい。
また、上記発明の給湯装置において、前記制御部は、前記還流ポンプを運転している間、前記貯湯タンクから前記給湯口への湯水の供給があったときは、前記還流ポンプの運転を停止するようにしてもよい。
また、上記発明の給湯装置において、前記貯湯タンクから前記給湯口への湯水の供給にともなって、前記貯湯タンクに水を補充する給水管と、前記給水経路の水の流量を検出する流量センサと、を備え、前記制御部は、前記流量センサの検出結果に基づいて、前記貯湯タンクから前記給湯口へ湯水の供給を検出するようにしてもよい。
【０００７】
また、上記目的を達成するために本発明は、圧縮機と、冷媒対水熱交換器と、膨張弁と、冷媒対空気熱交換器と、これら機器を順次接続する冷媒配管とを有するヒートポンプユニットと、前記冷媒対水熱交換器で加熱された湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクに貯湯された湯水を給湯口に供給する給湯配管とを有する給湯ユニットと、を有し、前記給湯配管と前記貯湯タンクとの間に接続された還流配管と、この還流配管に介装された還流ポンプと、この還流ポンプの運転を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記還流ポンプを運転し、前記給湯配管の冷めた湯水を、前記還流配管を介して前記貯湯タンクに戻し、前記貯湯タンクの湯水を前記給湯配管に導入することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、還流配管を介して、給湯配管内の冷めた湯水を貯湯タンクに戻すと共に、貯湯タンクの湯水を給湯配管に導入する構成としたため、給湯配管内に冷めた湯水が残留するのを防止することができる。したがって、利用者は、給湯の当初から、冷めてない湯水が得られるため、湯水が出るまで待つ必要がなく、また、その間の水を無駄にすることも無い。さらに、浴室の給湯に用いた場合であっても、不意に冷めた湯水を浴びることがなく、快適性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置１の回路図である。
このヒートポンプ式給湯装置１は、図１に示すように、ヒートポンプユニット２と、給湯ユニット３とを有する。
【００１０】
ヒートポンプユニット２は、図１に示すように、圧縮機４と、冷媒対水熱交換器５と、膨張弁６と、冷媒対空気熱交換器７と、アキュムレータ８とを備えており、これらの機器が冷媒配管９を介して順次連結され、冷凍サイクルが形成されている。この冷媒配管９には冷媒としてＣＯ2が加圧封入されており、冷媒は、圧縮機４の稼動に応じて、冷凍サイクル内を図中の破線矢印に示す方向に巡回する。
上記圧縮機４は、吸入した冷媒を圧縮して高温高圧の冷媒を生成し、吐出する。上記冷媒対水熱交換器５は、圧縮機４が吐出した高温の冷媒と、後述する流水管１０Ｃ内を流れる水との間で熱交換を行うことにより流水管１０Ｃ内を流れる水を加熱した後、熱交換によって冷めた冷媒を導出する。上記膨張弁６は、導入した冷媒を減圧して低温低圧の冷媒を生成し、導出する。上記冷媒対空気熱交換器７は、膨張弁６が導出した低温低圧の冷媒と、大気との間で熱交換を行うことにより、冷媒の温度を上昇させた後、この冷媒を導出する。ここで、冷媒対空気熱交換器７の近傍には、ファン１１が設けられており、このファン１１は、冷媒対空気熱交換器７へ向かって送風し、熱交換の効率を高める。上記アキュムレータ８は、導入した冷媒のうち気体の冷媒のみを導出し、これにより圧縮機４が気体の冷媒のみを吸入するようにする。
【００１１】
一方、上記給湯ユニット３は、図１に示すように、上記冷媒対水熱交換器５によって加熱された湯水を貯湯するための貯湯タンク２０を備えている。
この貯湯タンク２０は、上記冷媒対水熱交換器５と、循環経路１０を介して接続されている。この循環経路１０は、貯湯タンク２０の底部２０Ｃと冷媒対水熱交換器５とを接続する往路管１０Ａと、冷媒対水熱交換器５と貯湯タンク２０の天部２０Ａとを接続する復路管１０Ｂと、上記往路管１０Ａの一端と上記復路管１０Ｂの一端とを冷媒対水熱交換器５内において接続する流水管１０Ｃと、を備えており、上記往路管１０Ａには、循環ポンプ２１が設けられている。この循環ポンプ２１が駆動すると、貯湯タンク２０の底部２０Ｃ付近に貯湯された温度の低い湯水が、往路管１０Ａを介して、冷媒対水熱交換器５内の流水管１０Ｃへ流出し、流水管１０Ｃにおいて冷媒熱によって過熱され、高温の湯水となった後、復路管１０Ｂを介して貯湯タンク２０の天部２０Ａに流入し、再び、貯湯タンク２０で貯湯される。このように、給湯ユニット３において、貯湯タンク２０の底部２０Ｃの低温の湯水が、冷媒対水熱交換器５で加熱されて、貯湯タンク２０の天部２０Ａに流入する、という循環が行われ、これにより、貯湯タンク２０内部の湯水の温度上昇や、温度維持が行われる。
【００１２】
貯湯タンク２０の内部には、図１に示すように、貯湯タンク２０の天部２０Ａ付近に貯湯された湯水の温度を検出するタンク側温度センサ２２Ａと、中間部２０Ｂ付近に貯湯された湯水の温度を検出するタンク側温度センサ２２Ｂと、底部２０Ｃ付近に貯湯された湯水の温度を検出するタンク側温度センサ２２Ｃと、が設けられている。
【００１３】
貯湯タンク２０の底部２０Ｃには、この貯湯タンク２０へ水道水を供給するための給水管２３が接続されている。この給水管２３には、減圧弁２４及び逆止弁２５が設けられており、水道水は、この減圧弁２４により所定の圧力に減圧されて、常に貯湯タンク２０へ給水される。したがって、貯湯タンク２０内には、常時水道水圧が作用する。
また、給水管２３における貯湯タンク２０の近傍には、流量センサ２６が設けられており、この流量センサ２６によって給水管２３内を流れる水道水の流量が検出される。
ここで、利用者等が蛇口３３（給湯口）の取っ手をひねる等して蛇口３３を開き、蛇口３３からの出湯を開始すると、貯湯タンク２０の湯水が蛇口３３に供給され、これに応じて、この給水管２３を介して水道水が貯湯タンク２０に補充される。つまり、蛇口３３からの出湯時には、給水管２３内を水道水が流れることになる。また、貯湯タンク２０への初期の水の補充時を除き、給水管２３内を上記要因以外で水道水が流れることはない。このため、流量センサ２６は、給水管２３の流量の検出を通して、出湯が開始されたか否か、また、出湯が停止されたか否かを検出する。
なお、以下の説明において、上述したように、利用者等が蛇口３３の取っ手をひねる等して蛇口３３を開き、貯湯タンク２０から蛇口３３に湯水が供給されて蛇口３３から出湯されることを、出湯の開始といい、逆に、利用者等が蛇口３３の取っ手をひねる等して蛇口３３を閉じ、蛇口３３からの出湯が停止されることを、出湯の停止という。
【００１４】
貯湯タンク２０の天部２０Ａには、給湯の際、貯湯タンク２０に貯湯された湯水を蛇口３３（給湯ポイント）に供給する給湯配管３０が接続されている。
この給湯配管３０は、図１に示すように、第１給湯配管３０Ａと第２給湯配管３０Ｂとを有している。第１給湯配管３０Ａは、一端が貯湯タンクの天部２０Ａに接続され、他端が、混合弁３１に接続されており、第２給湯配管３０Ｂは、一端が混合弁３１に接続され、他端が蛇口３３に接続されている。上記混合弁３１は、出湯中、第１給湯配管３０Ａを介して流入した貯湯タンク２０の湯水と、水道水とを所定の割合で混合し、後述する出湯設定温度の湯水を生成し、第２給湯配管３０Ｂへ流出するものであり、上記第１，第２給湯配管３０Ａ，３０Ｂの他、給水管２３と接続されたバイパス管３２が接続されている。
出湯が開始されると、貯湯タンク２０の天部２０Ａ付近の高温の湯水が第１給湯配管３０Ａを介して混合弁３１に流入し、さらに、バイパス管３２を介して、水道水が混合弁３１に流入し、これら貯湯タンク２０の水と水道水とが、混合弁３１において、所定の割合で混合されて後述する出湯設定温度の湯水が生成され、ここで生成された湯水が、第２給湯配管３０Ｂを介して蛇口３３に供給され、蛇口３３からの出湯が行われる。
【００１５】
また、第１給湯配管３０Ａにおける貯湯タンク２０の近傍には、圧力逃がし用配管３９が接続され、この圧力逃がし用配管３９には、圧力逃がし弁１９が設けられている。この圧力逃がし弁１９は、貯湯タンク２０に貯留される水が過剰に加熱されて、貯湯タンク２０内の圧力が過大となったときに、この圧力を開放するものである。
【００１６】
ところで、従来のヒートポンプ式給湯装置においては、出湯が停止された場合、貯湯タンク２０から蛇口３３へ向かって流出した水が、給湯配管３０内に残留した状態となる。この給湯配管３０内に残留した湯水は、加熱されることがないため、時間の経過と共に徐々に温度が下がっていく。この状態で再び出湯が開始されると、まず、第２給湯配管３０Ｂに残留した低温の湯水が蛇口から給湯される。その後、混合弁において第１給湯配管３０Ａに残留した低温の湯水と、水道水とが混合されて所望の温度より低温の湯水が生成され、この低温の湯水が蛇口３３から供給される。従来は、この間、つまり、給湯配管３０内に残留した湯水が全て出湯されるまでの間は、低温の湯水が蛇口３３から出湯されることになり、これに起因して、湯水の廃棄等を招いていた。
【００１７】
これを鑑み、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置１は、一端３７Ａが貯湯タンク２０の底部２０Ｃに接続され、他端３７Ｂが給湯配管３０おける上記蛇口３３の近傍に接続された還流配管３７を有している。そして、後述する還流ポンプ３８を駆動することによって、この還流配管３７を介して、給湯配管３０内に残留した冷めた湯水を、貯湯タンク２０の底部２０Ｃに戻すと同時に、貯湯タンク２０の天部２０Ａの高温の湯水を第１給湯配管３０Ａに導入し、給湯配管３０内に冷めた湯水が残留するのを防ぐ構成となっている。
ここで、還流配管３７の一端３７Ａは、貯湯タンク２０の底部２０Ｃに接続されているため、還流配管３７を介して貯湯タンク２０に導入される冷めた湯水は、低温の湯水が貯湯された底部２０Ｃ付近に流入する。このため、上記導入される冷めた湯水が貯湯タンク２０の湯水の温度低下を招くことはない。また、還流配管３７の他端３７Ｂは、給湯配管３０の第２給湯配管３０Ｂにおける蛇口３３の近傍に接続されているため、給湯配管３０の冷めた湯水を貯湯タンク２０に戻す際、給湯配管３０に残留した湯水のほとんどを貯湯タンク２０に戻すことができる。
また、還流配管３７には、図１に示すように、還流ポンプ３８と、逆止弁２７と、が設けられている。還流ポンプ３８は、その駆動のもと、還流配管３７を介して給湯配管３０の湯水を貯湯タンク２０へと戻すものであり、逆止弁２７は、還流配管３７内での逆流、つまり、貯湯タンク２０から還流配管３７へ向かう湯水の流れを防止するものである。
【００１８】
また、ヒートポンプ式給湯装置１は、上記タンク側温度センサ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの制御、上記流量センサ２６の制御、上記圧縮機４の駆動制御、上記循環ポンプ２１の駆動制御、上記混合弁３１の開度制御、上記還流ポンプ３８の駆動制御等の各種制御を通じ、ヒートポンプ式給湯装置１全体を制御する制御部４０と、この制御部４０に各種指示を与えるリモートコントローラ（以下、「リモコン」という）４１と、を備えている。
【００１９】
図２は、ヒートポンプ式給湯装置１の機能的構成を示すブロック図である。
制御部４０は、各種プログラムの実行や演算処理をするＣＰＵ４２と、このＣＰＵ４２が実行する制御プログラムや各種データを格納するＲＯＭ４３と、ＣＰＵ４２の演算結果や各種データを一時的に格納するためのワークエリアとして機能するＲＡＭ４４と、を有している。また、制御部４０は、発振器（不図示）を有しており、基準クロックを生成し、この基準クロックに基づいて、後述する所定時間Ｔ１，Ｔ２等の経過時間の測定や、各種計時動作等を実行することができる。
リモコン４１は、ユーザが指示を行う際に指示に基づいた操作を行う操作子４５と、各種情報を表示する表示部４６とを備えており、上記制御部４０と通信可能に接続されている。本実施形態のヒートポンプ式給湯装置１は、利用者が、このリモコン４１を介して、給湯の際に蛇口３３から給湯されるべき水の温度（以下、「出湯設定温度」という）を設定可能な構成となっている。利用者が、操作子４５を操作し、上記出湯設定温度を指示すると、制御部４０のＣＰＵ４２は、その操作に係る信号をもとに出湯設定温度を示す出湯設定温度データ４７を生成し、ＲＡＭ４４に記憶する。
【００２０】
貯湯タンク２０内の各部に設けられたタンク側温度センサ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、検出した温度に係る信号を制御部４０に送信する。制御部４０のＣＰＵ４２は、この信号をもとに貯湯タンク２０内の天部２０Ａ、中間部２０Ｂ及び底部２０Ｃにおける現在温度を示す天部タンク内温度データ４８Ａ，中間部タンク内温度データ４８Ｂ，底部タンク内温度データ４８Ｃを生成し、ＲＡＭ４４に記憶する。
給水管２３に設けられた流量センサ２６は、検出した流量に係る信号を制御部４０に送信する。制御部４０のＣＰＵ４２は、この信号をもとに給水管２３を流れる水道水の流量を示す流量データ５０を生成し、ＲＡＭ４４に記憶する。なお、上述したように、蛇口３３からの出湯時には、貯湯タンク２０への水道水補充に伴い、給水管２３内を水道水が流れるため、ＣＰＵ４２は、上記流量データ５０を参照することにより、出湯が開始されたか否か、また、出湯が停止されたか否か、を判断することができる。
【００２１】
ＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４４に記憶された上記タンク内温度データ４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃを参照し、貯湯タンク２０の湯水の温度が所定の温度に至っていないと判断した場合には、循環ポンプ２１に駆動信号を送って循環ポンプ２１を駆動することにより、循環経路１０を介して貯湯タンク２０内の水を循環し、貯湯タンク２０内の湯水の温度を上昇する。同時に、ＣＰＵ４２は、圧縮機４に駆動信号を送り、圧縮機４の運動能力を上昇し、圧縮機４から吐出される冷媒を高温化し、冷媒対水熱交換器５における水の温度の上昇率を向上する。
また、ＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４４に記憶された出湯設定温度データ４７を参照し、蛇口３３から出湯される湯水の温度が出湯設定温度となるように、混合弁３１の各弁の開度を制御する。これにより、貯湯タンク２０の湯水と、バイパス管３２から供給される水道水とが、出湯設定温度となるような割合で混合され、出湯設定温度に近い温度の湯水が生成される。
また、ＣＰＵ４２は、後述する所定の条件に応じて、給湯配管３０内に残留した冷めた湯水を貯湯タンク２０に戻すべく、還流ポンプ３８に駆動信号を送って還流ポンプ３８を駆動する。
【００２２】
次いで、ヒートポンプ式給湯装置１の動作についてフローチャートを用いて説明する。
本実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置１は、出湯が停止されると、出湯停止後からの経過時間の測定を開始し、後述する所定時間Ｔ１が経過すると、制御部４０のＣＰＵ４２は、給湯配管３０に残留した湯水が所定時間Ｔ１の経過に伴い冷めてしまったとみなし、還流ポンプ３８を駆動して、還流配管３７を介して給湯配管３０の冷めた湯水を貯湯タンク２０に戻し、貯湯タンク２０の湯水を給湯配管３０に導入する作業を実行する。以下、ヒートポンプ式給湯装置１の動作について図３を用いて詳述する。なお、この図に示す動作は、ＣＰＵ４２がＲＯＭ４３に記憶された制御プログラムを実行することにより行われる。
【００２３】
制御部４０のＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４４に記憶された流量データ５０を参照することにより、出湯が開始されたか否かを、絶えず監視する（ステップＳＡ１）。出湯が開始された場合（ステップＳＡ１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４２は、流量データ５０を参照することにより、出湯が停止されたか否かを、絶えず監視する（ステップＳＡ２）。
出湯が停止された場合（ステップＳＡ２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４２は、あらかじめ設定された所定時間Ｔ１の経過を検知すべく、出湯停止後からの経過時間の測定を開始する（ステップＳＡ３）。この所定時間Ｔ１は、本実施形態では、給湯配管３０に残留した湯水の温度が、出湯の際に利用者が冷たさを感じるぐらいにまで冷めてしまうのに要する時間であり、例えば１０分が設定される。なお、給湯配管３０に、常時、比較的高い温度の湯水を残留したい場合は、この所定時間Ｔ１を短く設定し、また、給湯配管３０に比較的低い温度の湯水が残留する状態が現出することを許容する場合は、この所定時間Ｔ１を長く設定する。また、ヒートポンプ式給湯装置１の利用頻度の低い夜中は、この所定時間Ｔ１を長く設定する等、時間帯に応じてこの所定時間Ｔ１の長さを変更することもできる。
上記経過時間測定中、ＣＰＵ４２は、流量データ５０を参照することにより、出湯が開始されたか否かを絶えず監視する（ステップＳＡ４）。これは、経過時間測定中に出湯が開始された場合、給湯配管３０には、新たに貯湯タンク２０の高温の湯水が給湯配管３０に流出するため、上記所定時間Ｔ１の測定を再び開始する必要があるためである。出湯が開始された場合（ステップＳＡ４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４２は、ステップＳＡ２に戻り、出湯が停止されたか否かを監視する。
出湯が開始されていない場合（ステップＳＡ４：ＮＯ）、ＣＰＵ４２は、経過時間測定開始後から上記所定時間Ｔ１が経過したか否かを判断する。所定時間Ｔ１が経過していない場合（ステップＳＡ５：ＮＯ）、ＣＰＵ４２は、ステップＳＡ４に戻り、出湯が開始されたか否かを監視する。
【００２４】
一方、所定時間Ｔ１が経過している場合（ステップＳＡ５：ＹＥＳ）、この所定時間Ｔ１の経過と共に給湯配管３０内の湯水が冷めてしまっているため、ＣＰＵ４２は、還流ポンプ３８に駆動信号を送信することによりこれを駆動し、この還流ポンプ３８の駆動のもと、還流配管３７を介して、給湯配管３０内の冷めた湯水を貯湯タンク２０に戻すと共に、貯湯タンク２０の高温の湯水を給湯配管３０に導入する（ステップＳＡ６）。
その後、ＣＰＵ４２は、あらかじめ設定された所定時間Ｔ２の経過を検知すべく、還流ポンプ３８の駆動開始からの経過時間の測定を開始する（ステップＳＡ７）。この所定時間Ｔ２は、還流ポンプ３８が駆動するべき時間であり、この所定時間Ｔ２の間還流ポンプ３８が駆動することにより給湯配管３０内に残留した水のほとんど全てが貯湯タンク２０に戻り、貯湯タンク２０の湯水が給湯配管３０に導入されるような時間が設定される。
【００２５】
上記還流ポンプ３８の駆動中、ＣＰＵ４２は、流量データ５０を参照することにより、出湯が開始されたか否かを判断する（ステップＳＡ８）。出湯が開始された場合（ステップＳＡ８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４２は、還流ポンプ３８の駆動を停止し（ステップＳＡ９）、ステップＳＡ２に戻り、再び、出湯が停止されたか否かを監視する（ステップＳＡ２）。これは、還流ポンプ３８の駆動中に、出湯が開始された場合、貯湯タンク２０から蛇口３３へ供給される湯水に対して、還流ポンプ３８の駆動のもと還流配管３７を介して貯湯タンク２０に戻そうとする力が加わり、給湯配管３０において貯湯タンク２０から蛇口３３へと向かう水の水圧が減衰し、ひいては、蛇口３３から出湯される湯水の水圧が減衰する。このことを、還流ポンプ３８の駆動を中断することにより、防止するためである。
【００２６】
ステップＳＡ８において、出湯が開始されていない場合、ＣＰＵ４２は、還流ポンプ３８を駆動してから上記所定時間Ｔ２が経過したか否か判断する（ステップＳＡ１０）。所定時間Ｔ２が経過していない場合（ステップＳＡ１０：ＮＯ）、ＣＰＵ４２は、ステップＳＡ８に戻り、出湯が開始されたか否かを監視する。一方、所定時間Ｔ２が経過している場合（ステップＳＡ１０：ＹＥＳ）、還流ポンプ３８が所定時間Ｔ２の間駆動することにより給湯配管３０内に残留した冷めた湯水のほとんど全てが貯湯タンク２０に戻り、貯湯タンク２０の高温の湯水が給湯配管３０に導入されたとみなすことができるため、ＣＰＵ４２は、還流ポンプ３８の駆動を停止し（ステップＳＡ１１）、再びステップＳＡ１に戻り、出湯が開始されたか否かを監視する。
【００２７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ヒートポンプ式給湯装置１は、給湯配管３０と貯湯タンク２０と間に接続された還流配管３７と、この還流配管３７に介装された還流ポンプ３８と、この還流ポンプ３８の運転を制御する制御部４０と、を備え、この制御部４０は、還流ポンプ３８を運転し、還流配管３７を介して、給湯配管３０の冷めた湯水を貯湯タンク２０に戻し、貯湯タンク２０の高温の湯水を給湯配管３０に導入するため、給湯配管内に冷めた湯水が残留するのを防止することができる。したがって、利用者は、給湯の当初から、冷めてない湯水が得られるため、湯水が出るまで待つ必要がなく、また、その間の水を無駄にすることも無い。さらに、浴室の給湯に用いた場合であっても、不意に冷めた湯水を浴びることがなく、快適性の向上を図ることができる。
【００２８】
また、本実施の形態では、蛇口３３への湯水の供給の停止後、給湯配管３０に残留した湯水が冷める程度の所定時間Ｔ１が経過したときに、制御部４０は、還流ポンプ３８を駆動し、給湯配管３０内の冷めた湯水を貯湯タンク２０に戻す。このため、自動で適切なタイミングで、上記還流ポンプ３８を駆動できると共に、確実に、給湯配管３０内にさめた湯水が残留することを防止することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、制御部４０は、還流ポンプ３８の駆動中に、貯湯タンク２０から蛇口３３への湯水の供給があったと判断したときは、前記還流ポンプ３８の駆動を停止する。このため、上述したように、還流ポンプ３８の駆動中に、出湯が開始された場合でも、貯湯タンク２０から蛇口３３へ供給される湯水に対して還流ポンプ３８の駆動のもと還流配管３７を介して貯湯タンク２０に戻そうとする力が加わることにより蛇口３３から出湯される水の圧力が減衰する、ということがない。
【００３０】
また、本実施形態では、制御部４０は、ＲＡＭ４４に記憶された流量データ５０を参照することにより、貯湯タンク２０から蛇口３３へ湯水の供給があったか否かを判断する。ここで、仮に、流量センサ２６が、給湯配管３０に設けられている場合、上記還流ポンプ３８の駆動中においては、還流ポンプ３８の駆動に起因して給湯配管３０内を湯水が流れているため、出湯が開始されたとしても、流量センサ２６及び制御部４０は、出湯が開始されたことを認識することができない。この点、本実施形態では、流量センサ２６は、給水管２３に設けられており、給水管２３を介して貯湯タンク２０への水の補充があったか否かによって、貯湯タンク２０から蛇口３３への湯水の供給があったか否かを判断しているため、上記還流ポンプ３８の駆動に影響を受けず、確実に、上記供給を検出することができる。
【００３１】
＜第２実施形態＞
次いで、第２実施形態について説明する。
図４は、本実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置６０の回路図である。なお、以下の説明において、第１実施形態と構成要素と同じものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態では、図４に示すように、還流配管３７に還流配管側温度センサ２８（第１温度センサ）を設けており、この還流配管側温度センサ２８によって、還流配管３７を流れる湯水の温度が検出可能となっている。この構成が第１実施形態と異なっている。
【００３２】
図５は、本実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置６０の機能的構成を示すブロック図である。
上記還流配管側温度センサ２８は、検出した温度に係る信号を制御部４０に送信する。制御部４０のＣＰＵ４２は、この信号をもとに還流配管３７の湯水の現在温度を示す還流配管温度データ５１を生成し、ＲＡＭ４４に記憶する。
【００３３】
次いで、ヒートポンプ式給湯装置６０の動作についてフローチャートを用いて説明する。第１実施形態では、還流ポンプ３８の駆動を開始した後、所定時間Ｔ２が経過したか否かを判断し、所定時間Ｔ２が経過したときに、還流ポンプ３８の駆動を停止している。一方、本実施形態では、還流ポンプの駆動を開始した後、還流配管３７を流れる湯水の温度が後述する所定温度Ｄ１以上になったときに、給湯配管３０の冷めた湯水が貯湯タンク２０に戻され、かつ、貯湯タンク２０湯水が給湯配管３０に導入されたとみなし、還流ポンプの駆動を停止する。以下、ヒートポンプ式給湯装置６０の動作について図６を用いて詳述する。なお、この図に示す動作は、ＣＰＵ４２がＲＯＭ４３に記憶された制御プログラムを実行することにより行われる。
【００３４】
図６において同一の符号を付して示すように、ステップＳＡ６までの処理、つまり、還流ポンプ３８の駆動を開始するまでの処理は、第１実施形態と同様の手順にて行われる。
還流ポンプ３８の駆動の開始後（ステップＳＡ６）、ＣＰＵ４２は、還流ポンプ３８の駆動開始後からの経過時間の測定を開始することなく、流量データ５０を参照することにより、出湯が開始されたか否かを判断する（ステップＳＡ８）。出湯が開始された場合（ステップＳＡ８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４２は、還流ポンプ３８の駆動を停止し（ステップＳＡ９）、ステップＳＡ２に戻り、出湯が停止されたか否かを監視する（ステップＳＡ２）。
一方、出湯が開始されていない場合（ステップＳＡ８：ＮＯ）、ＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４４に記憶された還流配管温度データ５１を参照し、還流配管３７を流れる湯水の温度があらかじめ定められた所定温度Ｄ１以上であるか否かを判断する（ステップＳＢ１）。ここで、所定温度Ｄ１とは、還流配管３７内に貯湯タンク２０の湯水が導入されたことが確認できるような温度であり、この所定温度Ｄ１を、還流配管３７内の湯水の温度が超えることにより、給湯配管３０の冷めた湯水が貯湯タンク２０に戻され、かつ、貯湯タンク２０湯水が給湯配管３０に導入された、とみなすことができる。
還流配管３７の湯水が所定温度Ｄ１に至っていないとき（ステップＳＢ１：ＮＯ）、ＣＰＵ４２は、ステップＳＡ８に戻り、出湯が開始されたか否かを判断する。一方、還流配管３７の湯水が所定温度Ｄ１以上のとき（ステップＳＢ１：ＹＥＳ）、給湯配管３０内の湯水が十分に高温となったとみなすことができるため、ＣＰＵ４２は、還流ポンプ３８の駆動を停止し（ステップＳＢ２）、再びステップＳＡ１に戻り、再び給湯が開始されたか否かを監視する。
【００３５】
以上説明したように、本実施の形態では、還流配管３７に、還流配管側温度センサ２８を設けており、制御部４０は、この還流配管側温度センサ２８の検出する還流配管３７の湯水の温度が、上記所定温度Ｄ１以上になったときに、還流ポンプ３８の運転を停止する。このため、給湯配管３０内の湯水が適切な温度になるために必要な間だけ、還流ポンプ３８を駆動することができる。
【００３６】
＜第３実施形態＞
次いで、第３実施形態について説明する。
図７は、本実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置７０の回路図である。なお、以下の説明において、第１実施形態と構成要素と同じものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態では、図７に示すように、給湯配管３０の第２給湯配管３０Ｂに、給湯配管側温度センサ２９（第２温度センサ）を設けており、この給湯配管側温度センサ２９によって、給湯配管３０を流れる湯水の温度が検出可能となっている。この構成が、第１実施形態と異なっている。
【００３７】
図８は、本実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置７０の機能的構成を示すブロック図である。
上記給湯配管側温度センサ２９は、検出した温度に係る信号を制御部４０に送信する。制御部４０のＣＰＵ４２は、この信号をもとに給湯配管３０の湯水の現在温度を示す給湯配管温度データ５２を生成し、ＲＡＭ４４に記憶する。
【００３８】
次いで、ヒートポンプ式給湯装置７０の動作についてフローチャートを用いて説明する。第１実施形態では、出湯停止後、上記所定時間Ｔ１が経過したときに、還流ポンプ３８の駆動を開始し、上記所定時間Ｔ２が経過したときに還流ポンプの駆動を停止する。一方、本実施形態では、利用者が設定した上記出湯設定温度と、給湯配管３０内の湯水の温度との差が後述する所定温度Ｄ２以上になったときに、給湯配管３０に残留した湯水が冷めてしまったとみなし、還流ポンプの駆動を開始し、この差が所定温度Ｄ３以下になったときに、給湯配管３０に貯湯タンク２０の湯水が導入されたとみなし、還流ポンプ３８の駆動を停止する。以下、ヒートポンプ式給湯装置７０の動作について図９を用いて詳述する。なお、この図に示す動作は、ＣＰＵ４２がＲＯＭ４３に記憶された制御プログラムを実行することにより行われる。
【００３９】
ＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４４に記憶された出湯設定温度データ４７と、給湯配管温度データ５２とを取得し、出湯設定温度と、給湯配管３０内の湯水の温度との差が所定温度Ｄ２以上か否かを判断する（ステップＳＣ１）。ここで、所定温度Ｄ２とは、本実施形態では、給湯配管３０内の湯水が出湯されたときに利用者が冷たさを感じる程度の、出湯設定温度と給湯配管３０内の湯水の温度との差であり、出湯設定温度と給湯配管３０内の湯水の温度との差が、上記所定温度Ｄ２を超えた場合、給湯配管３０の湯水が十分冷えているとみなすことができる。なお、給湯配管３０に、常時、比較的高い温度の湯水を残留したい場合は、この所定温度Ｄ２を低く設定し、また、給湯配管３０に比較的低い温度の湯水が残留する状態が現出することを許容する場合は、この所定温度Ｄ２を大きく設定する。また、ヒートポンプ式給湯装置１の利用頻度の低い夜中は、この所定温度Ｄ２を高く設定する等、時間帯に応じてこの所定温度Ｄ２の高さを変更することもできる。
出湯設定温度と、給湯配管３０内の湯水の温度との差が所定温度Ｄ２以上のとき（ステップＳＣ１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４２は、循環ポンプ２１に駆動信号を送信しこれを駆動する。
【００４０】
還流ポンプ３８の駆動中、ＣＰＵ４２は、第１実施形態と同様、流量データ５０を参照して出湯が開始されたか否かを監視し（ステップＳＣ３）、出湯が開始された場合は（ステップＳＣ３：ＹＥＳ）、還流ポンプの駆動を停止し（ステップＳＣ４）、ステップＳＣ１に戻る。
一方、出湯が開始されていない場合（ステップＳＣ３：ＮＯ）、ＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４４に記憶された出湯設定温度データ４７と、給湯配管温度データ５２とを取得し、出湯設定温度と、給湯配管３０内の湯水の温度との差が、所定温度Ｄ３以内か否かを判断する（ステップＳＣ５）。ここで所定温度Ｄ３とは、還流配管３７内に貯湯タンク２０の湯水が導入された結果、上記還流ポンプの駆動の結果、出湯されたときに利用者が冷たさを感じない程度に、出湯設定温度と給湯配管３０内の湯水の温度との差が近づいた、とみなすことができるような出湯設定温度と、給湯配管３０内の湯水の温度との差のことである。出湯設定温度と給湯配管３０内の湯水の温度との差がこの所定温度Ｄ３以内となることにより、給湯配管３０の冷めた湯水が貯湯タンク２０に戻され、かつ、貯湯タンク２０湯水が給湯配管３０に導入された、とみなすことができる。
出湯設定温度と、給湯配管３０内の湯水の温度との差が、所定温度Ｄ３より大きいとき（ステップＳＣ５：ＮＯ）、ＣＰＵ４２は、ステップＳＣ３に戻り、出湯が開始されたか否かを監視する。出湯設定温度と、給湯配管３０内の湯水の温度との差が、所定温度Ｄ３以下のとき（ステップＳＣ５：ＹＥＳ）、出湯されたときに利用者が冷たさを感じない程度に出湯設定温度と、給湯配管３０内の湯水の温度とが十分に近づいているため、ＣＰＵ４２は、還流ポンプ３８の駆動を停止し（ステップＳＣ４）、ステップＳＣ１に戻り、再び、ＲＡＭ４４に記憶された出湯設定温度データ４７と、給湯配管温度データ５２とを取得し、出湯設定温度と、給湯配管３０内の湯水の温度との差が所定温度Ｄ２以上か否かを判断する（ステップＳＣ１）。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態では、給湯配管３０に給湯配管側温度センサ２９を設けており、前記制御部４０のＣＰＵ４２は、蛇口３３から出湯される湯水の温度として設定された上記出湯設定温度と、上記給湯配管側温度センサ２９が検出した温度との差が、所定温度Ｄ２以上になったときに、還流ポンプ３８の駆動を開始し、給湯配管３０の冷めた湯水を貯湯タンク２０に戻し、上記出湯設定温度と、上記給湯配管側温度センサ２９が検出した温度との温度が、所定温度Ｄ３以下になったときに、還流ポンプ３８の駆動を停止する。このため、給湯配管３０内の湯水が、出湯の際に利用者が冷たいと感じる程度に下がることが防止でき、給湯開始直後から、所望の温度に近い湯水を出湯することができる。
【００４２】
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形及び応用が可能である。
例えば、第１、第２実施形態では、ヒートポンプ式給湯装置１を例にして、本発明を説明したが、本発明は、ヒートポンプ式給湯装置１のみならず、貯湯タンクと、給湯の際にこの貯湯タンクから流出する出湯用配管とを備える給湯装置に広く適用可能である。
また、第２実施形態において、還流ポンプ３８の駆動中に、還流配管側温度センサ２８が検出する温度が所定温度Ｄ１以上になったときに、還流ポンプ３９の駆動を停止する構成としているが、温度センサが設けられる箇所は、還流配管に限らず、第３実施形態と同様給湯配管に設けてもよい。
また、給湯配管３０に開閉弁を設け、還流ポンプ３８駆動中は、この開閉弁を閉状態とし、給湯が行われないようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置の回路図である。
【図２】ヒートポンプ式給湯装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図３】ヒートポンプ式給湯装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置の回路図である。
【図５】ヒートポンプ式給湯装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図６】ヒートポンプ式給湯装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】第３実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置の回路図である。
【図８】ヒートポンプ式給湯装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図９】ヒートポンプ式給湯装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１，６０，７０ ヒートポンプ式給湯装置
２ ヒートポンプユニット
３ 給湯ユニット
４ 圧縮機
５ 冷媒対水熱交換器
６ 膨張弁
７ 冷媒対空気熱交換器
８ アキュムレータ
９ 冷媒配管
２０ 貯湯タンク
２３ 給水管
２６ 流量センサ
２８ 還流配管側温度センサ（第１温度センサ）
２９ 給湯配管側温度センサ（第２温度センサ）
３０ 給湯配管
３３ 蛇口（給湯口）
３７ 還流配管
３８ 還流ポンプ
４０ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯タンクの湯水を給湯配管を介して蛇口等の給湯口に供給する給湯装置及びヒートポンプ式給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮機と、冷媒対水熱交換器と、膨張弁と、冷媒対空気熱交換器と、これら機器を順次接続する冷媒配管とを有するヒートポンプユニットと、上記冷媒対水熱交換器で加熱された湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクに貯湯された湯水を蛇口等の給湯口に供給する給湯配管とを有する給湯ユニットと、を有するヒートポンプ式給湯装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この種のヒートポンプ式給湯装置では、蛇口が開かれると、貯湯タンクから給湯配管を介して蛇口に湯水に供給され、これにより、蛇口から湯水が得られる。
【特許文献１】特開２００２−２４３２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述のヒートポンプ式給湯装置では、時間の経過に伴って、給湯配管内に残留した湯水の温度が徐々に低下し冷めてしまう。
すなわち、蛇口を閉じてからある程度時間が経過した後に、再度蛇口を開いたときには、所望の温度の湯水ではなく、給湯配管内の冷めた湯水が蛇口から出始めることとなる。
したがって、所望の温度の湯水を使用するときには、所望の温度の湯水が出るまで待つ必要があり、また、その間の冷めた湯水を捨てるとなると湯水が無駄になる等の問題がある。
特に、上述のヒートポンプ式給湯装置を浴室のシャワーへの給湯に用いた場合、利用者が蛇口を開いた際に、不意に冷めた湯水を浴びてしまい、不快な思いをするという問題もある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、水の無駄を省き、かつ、快適性を向上した給湯装置及びヒートポンプ式給湯装置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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、貯湯タンクと、この貯湯タンクに貯湯された湯水を給湯口に供給する給湯配管とを有する給湯装置において、前記給湯配管と前記貯湯タンクとの間に接続された還流配管と、この還流配管に介装された還流ポンプと、この還流ポンプの運転を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記還流ポンプを運転し、前記給湯配管の冷めた湯水を、前記還流配管を介して前記貯湯タンクに戻し、前記貯湯タンクの湯水を前記給湯配管に導入することを特徴とする。
【０００６】
ここで、上記発明の給湯装置において、前記制御部は、前記給湯口への湯水の供給が停止したときから、前記給湯配管に残留した湯水が冷める程度の時間が経過したときに、前記還流ポンプの運転を開始し、前記給湯配管の冷めた湯水を前記貯湯タンクに戻すようにしてもよい。
また、上記発明の給湯装置において、前記還流配管の湯水の温度を検出する第１温度センサを備え、前記制御部は、前記還流ポンプの運転を開始した後、前記第１温度センサによって検出された温度に基づいて前記還流配管内に前記貯湯タンクの湯水が導入されたことが示された場合に、前記還流ポンプの運転を停止するようにしてもよい。
また、上記発明の給湯装置において、前記給湯配管の湯水の温度を検出する第２温度センサを備え、前記制御部は、前記給湯口から出湯される湯水の温度として予め設定された出湯設定温度と、前記第２温度センサによって検出された温度との差に基づいて、前記給湯配管に残留した湯水が冷めたことが示された場合に、前記還流ポンプの運転を開始し、前記出湯設定温度と、前記第２温度センサによって検出された温度との差に基づいて前記出湯配管内に前記貯湯タンクの湯水が導入されたことが示された場合に、前記還流ポンプの運転を停止するようにしてもよい。
また、上記発明の給湯装置において、前記制御部は、前記還流ポンプを運転している間、前記貯湯タンクから前記給湯口への湯水の供給があったときは、前記還流ポンプの運転を停止するようにしてもよい。
また、上記発明の給湯装置において、前記貯湯タンクから前記給湯口への湯水の供給にともなって、前記貯湯タンクに水を補充する給水管と、前記給水経路の水の流量を検出する流量センサと、を備え、前記制御部は、前記流量センサの検出結果に基づいて、前記貯湯タンクから前記給湯口へ湯水の供給を検出するようにしてもよい。
【０００７】
また、上記目的を達成するために本発明は、圧縮機と、冷媒対水熱交換器と、膨張弁と、冷媒対空気熱交換器と、これら機器を順次接続する冷媒配管とを有するヒートポンプユニットと、前記冷媒対水熱交換器で加熱された湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクに貯湯された湯水を給湯口に供給する給湯配管とを有する給湯ユニットと、を有し、前記給湯配管と前記貯湯タンクとの間に接続された還流配管と、この還流配管に介装された還流ポンプと、この還流ポンプの運転を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記還流ポンプを運転し、前記給湯配管の冷めた湯水を、前記還流配管を介して前記貯湯タンクに戻し、前記貯湯タンクの湯水を前記給湯配管に導入することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、還流配管を介して、給湯配管内の冷めた湯水を貯湯タンクに戻すと共に、貯湯タンクの湯水を給湯配管に導入する構成としたため、給湯配管内に冷めた湯水が残留するのを防止することができる。したがって、利用者は、給湯の当初から、冷めてない湯水が得られるため、湯水が出るまで待つ必要がなく、また、その間の水を無駄にすることも無い。さらに、浴室の給湯に用いた場合であっても、不意に冷めた湯水を浴びることがなく、快適性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置１の回路図である。
このヒートポンプ式給湯装置１は、図１に示すように、ヒートポンプユニット２と、給湯ユニット３とを有する。
【００１０】
ヒートポンプユニット２は、図１に示すように、圧縮機４と、冷媒対水熱交換器５と、膨張弁６と、冷媒対空気熱交換器７と、アキュムレータ８とを備えており、これらの機器が冷媒配管９を介して順次連結され、冷凍サイクルが形成されている。この冷媒配管９には冷媒としてＣＯ2が加圧封入されており、冷媒は、圧縮機４の稼動に応じて、冷凍サイクル内を図中の破線矢印に示す方向に巡回する。
上記圧縮機４は、吸入した冷媒を圧縮して高温高圧の冷媒を生成し、吐出する。上記冷媒対水熱交換器５は、圧縮機４が吐出した高温の冷媒と、後述する流水管１０Ｃ内を流れる水との間で熱交換を行うことにより流水管１０Ｃ内を流れる水を加熱した後、熱交換によって冷めた冷媒を導出する。上記膨張弁６は、導入した冷媒を減圧して低温低圧の冷媒を生成し、導出する。上記冷媒対空気熱交換器７は、膨張弁６が導出した低温低圧の冷媒と、大気との間で熱交換を行うことにより、冷媒の温度を上昇させた後、この冷媒を導出する。ここで、冷媒対空気熱交換器７の近傍には、ファン１１が設けられており、このファン１１は、冷媒対空気熱交換器７へ向かって送風し、熱交換の効率を高める。上記アキュムレータ８は、導入した冷媒のうち気体の冷媒のみを導出し、これにより圧縮機４が気体の冷媒のみを吸入するようにする。
【００１１】
一方、上記給湯ユニット３は、図１に示すように、上記冷媒対水熱交換器５によって加熱された湯水を貯湯するための貯湯タンク２０を備えている。
この貯湯タンク２０は、上記冷媒対水熱交換器５と、循環経路１０を介して接続されている。この循環経路１０は、貯湯タンク２０の底部２０Ｃと冷媒対水熱交換器５とを接続する往路管１０Ａと、冷媒対水熱交換器５と貯湯タンク２０の天部２０Ａとを接続する復路管１０Ｂと、上記往路管１０Ａの一端と上記復路管１０Ｂの一端とを冷媒対水熱交換器５内において接続する流水管１０Ｃと、を備えており、上記往路管１０Ａには、循環ポンプ２１が設けられている。この循環ポンプ２１が駆動すると、貯湯タンク２０の底部２０Ｃ付近に貯湯された温度の低い湯水が、往路管１０Ａを介して、冷媒対水熱交換器５内の流水管１０Ｃへ流出し、流水管１０Ｃにおいて冷媒熱によって過熱され、高温の湯水となった後、復路管１０Ｂを介して貯湯タンク２０の天部２０Ａに流入し、再び、貯湯タンク２０で貯湯される。このように、給湯ユニット３において、貯湯タンク２０の底部２０Ｃの低温の湯水が、冷媒対水熱交換器５で加熱されて、貯湯タンク２０の天部２０Ａに流入する、という循環が行われ、これにより、貯湯タンク２０内部の湯水の温度上昇や、温度維持が行われる。
【００１２】
貯湯タンク２０の内部には、図１に示すように、貯湯タンク２０の天部２０Ａ付近に貯湯された湯水の温度を検出するタンク側温度センサ２２Ａと、中間部２０Ｂ付近に貯湯された湯水の温度を検出するタンク側温度センサ２２Ｂと、底部２０Ｃ付近に貯湯された湯水の温度を検出するタンク側温度センサ２２Ｃと、が設けられている。
【００１３】
貯湯タンク２０の底部２０Ｃには、この貯湯タンク２０へ水道水を供給するための給水管２３が接続されている。この給水管２３には、減圧弁２４及び逆止弁２５が設けられており、水道水は、この減圧弁２４により所定の圧力に減圧されて、常に貯湯タンク２０へ給水される。したがって、貯湯タンク２０内には、常時水道水圧が作用する。
また、給水管２３における貯湯タンク２０の近傍には、流量センサ２６が設けられており、この流量センサ２６によって給水管２３内を流れる水道水の流量が検出される。
ここで、利用者等が蛇口３３（給湯口）の取っ手をひねる等して蛇口３３を開き、蛇口３３からの出湯を開始すると、貯湯タンク２０の湯水が蛇口３３に供給され、これに応じて、この給水管２３を介して水道水が貯湯タンク２０に補充される。つまり、蛇口３３からの出湯時には、給水管２３内を水道水が流れることになる。また、貯湯タンク２０への初期の水の補充時を除き、給水管２３内を上記要因以外で水道水が流れることはない。このため、流量センサ２６は、給水管２３の流量の検出を通して、出湯が開始されたか否か、また、出湯が停止されたか否かを検出する。
なお、以下の説明において、上述したように、利用者等が蛇口３３の取っ手をひねる等して蛇口３３を開き、貯湯タンク２０から蛇口３３に湯水が供給されて蛇口３３から出湯されることを、出湯の開始といい、逆に、利用者等が蛇口３３の取っ手をひねる等して蛇口３３を閉じ、蛇口３３からの出湯が停止されることを、出湯の停止という。
【００１４】
貯湯タンク２０の天部２０Ａには、給湯の際、貯湯タンク２０に貯湯された湯水を蛇口３３（給湯ポイント）に供給する給湯配管３０が接続されている。
この給湯配管３０は、図１に示すように、第１給湯配管３０Ａと第２給湯配管３０Ｂとを有している。第１給湯配管３０Ａは、一端が貯湯タンクの天部２０Ａに接続され、他端が、混合弁３１に接続されており、第２給湯配管３０Ｂは、一端が混合弁３１に接続され、他端が蛇口３３に接続されている。上記混合弁３１は、出湯中、第１給湯配管３０Ａを介して流入した貯湯タンク２０の湯水と、水道水とを所定の割合で混合し、後述する出湯設定温度の湯水を生成し、第２給湯配管３０Ｂへ流出するものであり、上記第１，第２給湯配管３０Ａ，３０Ｂの他、給水管２３と接続されたバイパス管３２が接続されている。
出湯が開始されると、貯湯タンク２０の天部２０Ａ付近の高温の湯水が第１給湯配管３０Ａを介して混合弁３１に流入し、さらに、バイパス管３２を介して、水道水が混合弁３１に流入し、これら貯湯タンク２０の水と水道水とが、混合弁３１において、所定の割合で混合されて後述する出湯設定温度の湯水が生成され、ここで生成された湯水が、第２給湯配管３０Ｂを介して蛇口３３に供給され、蛇口３３からの出湯が行われる。
【００１５】
また、第１給湯配管３０Ａにおける貯湯タンク２０の近傍には、圧力逃がし用配管３９が接続され、この圧力逃がし用配管３９には、圧力逃がし弁１９が設けられている。この圧力逃がし弁１９は、貯湯タンク２０に貯留される水が過剰に加熱されて、貯湯タンク２０内の圧力が過大となったときに、この圧力を開放するものである。
【００１６】
ところで、従来のヒートポンプ式給湯装置においては、出湯が停止された場合、貯湯タンク２０から蛇口３３へ向かって流出した水が、給湯配管３０内に残留した状態となる。この給湯配管３０内に残留した湯水は、加熱されることがないため、時間の経過と共に徐々に温度が下がっていく。この状態で再び出湯が開始されると、まず、第２給湯配管３０Ｂに残留した低温の湯水が蛇口から給湯される。その後、混合弁において第１給湯配管３０Ａに残留した低温の湯水と、水道水とが混合されて所望の温度より低温の湯水が生成され、この低温の湯水が蛇口３３から供給される。従来は、この間、つまり、給湯配管３０内に残留した湯水が全て出湯されるまでの間は、低温の湯水が蛇口３３から出湯されることになり、これに起因して、湯水の廃棄等を招いていた。
【００１７】
これを鑑み、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置１は、一端３７Ａが貯湯タンク２０の底部２０Ｃに接続され、他端３７Ｂが給湯配管３０おける上記蛇口３３の近傍に接続された還流配管３７を有している。そして、後述する還流ポンプ３８を駆動することによって、この還流配管３７を介して、給湯配管３０内に残留した冷めた湯水を、貯湯タンク２０の底部２０Ｃに戻すと同時に、貯湯タンク２０の天部２０Ａの高温の湯水を第１給湯配管３０Ａに導入し、給湯配管３０内に冷めた湯水が残留するのを防ぐ構成となっている。
ここで、還流配管３７の一端３７Ａは、貯湯タンク２０の底部２０Ｃに接続されているため、還流配管３７を介して貯湯タンク２０に導入される冷めた湯水は、低温の湯水が貯湯された底部２０Ｃ付近に流入する。このため、上記導入される冷めた湯水が貯湯タンク２０の湯水の温度低下を招くことはない。また、還流配管３７の他端３７Ｂは、給湯配管３０の第２給湯配管３０Ｂにおける蛇口３３の近傍に接続されているため、給湯配管３０の冷めた湯水を貯湯タンク２０に戻す際、給湯配管３０に残留した湯水のほとんどを貯湯タンク２０に戻すことができる。
また、還流配管３７には、図１に示すように、還流ポンプ３８と、逆止弁２７と、が設けられている。還流ポンプ３８は、その駆動のもと、還流配管３７を介して給湯配管３０の湯水を貯湯タンク２０へと戻すものであり、逆止弁２７は、還流配管３７内での逆流、つまり、貯湯タンク２０から還流配管３７へ向かう湯水の流れを防止するものである。
【００１８】
また、ヒートポンプ式給湯装置１は、上記タンク側温度センサ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの制御、上記流量センサ２６の制御、上記圧縮機４の駆動制御、上記循環ポンプ２１の駆動制御、上記混合弁３１の開度制御、上記還流ポンプ３８の駆動制御等の各種制御を通じ、ヒートポンプ式給湯装置１全体を制御する制御部４０と、この制御部４０に各種指示を与えるリモートコントローラ（以下、「リモコン」という）４１と、を備えている。
【００１９】
図２は、ヒートポンプ式給湯装置１の機能的構成を示すブロック図である。
制御部４０は、各種プログラムの実行や演算処理をするＣＰＵ４２と、このＣＰＵ４２が実行する制御プログラムや各種データを格納するＲＯＭ４３と、ＣＰＵ４２の演算結果や各種データを一時的に格納するためのワークエリアとして機能するＲＡＭ４４と、を有している。また、制御部４０は、発振器（不図示）を有しており、基準クロックを生成し、この基準クロックに基づいて、後述する所定時間Ｔ１，Ｔ２等の経過時間の測定や、各種計時動作等を実行することができる。
リモコン４１は、ユーザが指示を行う際に指示に基づいた操作を行う操作子４５と、各種情報を表示する表示部４６とを備えており、上記制御部４０と通信可能に接続されている。本実施形態のヒートポンプ式給湯装置１は、利用者が、このリモコン４１を介して、給湯の際に蛇口３３から給湯されるべき水の温度（以下、「出湯設定温度」という）を設定可能な構成となっている。利用者が、操作子４５を操作し、上記出湯設定温度を指示すると、制御部４０のＣＰＵ４２は、その操作に係る信号をもとに出湯設定温度を示す出湯設定温度データ４７を生成し、ＲＡＭ４４に記憶する。
【００２０】
貯湯タンク２０内の各部に設けられたタンク側温度センサ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、検出した温度に係る信号を制御部４０に送信する。制御部４０のＣＰＵ４２は、この信号をもとに貯湯タンク２０内の天部２０Ａ、中間部２０Ｂ及び底部２０Ｃにおける現在温度を示す天部タンク内温度データ４８Ａ，中間部タンク内温度データ４８Ｂ，底部タンク内温度データ４８Ｃを生成し、ＲＡＭ４４に記憶する。
給水管２３に設けられた流量センサ２６は、検出した流量に係る信号を制御部４０に送信する。制御部４０のＣＰＵ４２は、この信号をもとに給水管２３を流れる水道水の流量を示す流量データ５０を生成し、ＲＡＭ４４に記憶する。なお、上述したように、蛇口３３からの出湯時には、貯湯タンク２０への水道水補充に伴い、給水管２３内を水道水が流れるため、ＣＰＵ４２は、上記流量データ５０を参照することにより、出湯が開始されたか否か、また、出湯が停止されたか否か、を判断することができる。
【００２１】
ＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４４に記憶された上記タンク内温度データ４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃを参照し、貯湯タンク２０の湯水の温度が所定の温度に至っていないと判断した場合には、循環ポンプ２１に駆動信号を送って循環ポンプ２１を駆動することにより、循環経路１０を介して貯湯タンク２０内の水を循環し、貯湯タンク２０内の湯水の温度を上昇する。同時に、ＣＰＵ４２は、圧縮機４に駆動信号を送り、圧縮機４の運動能力を上昇し、圧縮機４から吐出される冷媒を高温化し、冷媒対水熱交換器５における水の温度の上昇率を向上する。
また、ＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４４に記憶された出湯設定温度データ４７を参照し、蛇口３３から出湯される湯水の温度が出湯設定温度となるように、混合弁３１の各弁の開度を制御する。これにより、貯湯タンク２０の湯水と、バイパス管３２から供給される水道水とが、出湯設定温度となるような割合で混合され、出湯設定温度に近い温度の湯水が生成される。
また、ＣＰＵ４２は、後述する所定の条件に応じて、給湯配管３０内に残留した冷めた湯水を貯湯タンク２０に戻すべく、還流ポンプ３８に駆動信号を送って還流ポンプ３８を駆動する。
【００２２】
次いで、ヒートポンプ式給湯装置１の動作についてフローチャートを用いて説明する。
本実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置１は、出湯が停止されると、出湯停止後からの経過時間の測定を開始し、後述する所定時間Ｔ１が経過すると、制御部４０のＣＰＵ４２は、給湯配管３０に残留した湯水が所定時間Ｔ１の経過に伴い冷めてしまったとみなし、還流ポンプ３８を駆動して、還流配管３７を介して給湯配管３０の冷めた湯水を貯湯タンク２０に戻し、貯湯タンク２０の湯水を給湯配管３０に導入する作業を実行する。以下、ヒートポンプ式給湯装置１の動作について図３を用いて詳述する。なお、この図に示す動作は、ＣＰＵ４２がＲＯＭ４３に記憶された制御プログラムを実行することにより行われる。
【００２３】
制御部４０のＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４４に記憶された流量データ５０を参照することにより、出湯が開始されたか否かを、絶えず監視する（ステップＳＡ１）。出湯が開始された場合（ステップＳＡ１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４２は、流量データ５０を参照することにより、出湯が停止されたか否かを、絶えず監視する（ステップＳＡ２）。
出湯が停止された場合（ステップＳＡ２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４２は、あらかじめ設定された所定時間Ｔ１の経過を検知すべく、出湯停止後からの経過時間の測定を開始する（ステップＳＡ３）。この所定時間Ｔ１は、本実施形態では、給湯配管３０に残留した湯水の温度が、出湯の際に利用者が冷たさを感じるぐらいにまで冷めてしまうのに要する時間であり、例えば１０分が設定される。なお、給湯配管３０に、常時、比較的高い温度の湯水を残留したい場合は、この所定時間Ｔ１を短く設定し、また、給湯配管３０に比較的低い温度の湯水が残留する状態が現出することを許容する場合は、この所定時間Ｔ１を長く設定する。また、ヒートポンプ式給湯装置１の利用頻度の低い夜中は、この所定時間Ｔ１を長く設定する等、時間帯に応じてこの所定時間Ｔ１の長さを変更することもできる。
上記経過時間測定中、ＣＰＵ４２は、流量データ５０を参照することにより、出湯が開始されたか否かを絶えず監視する（ステップＳＡ４）。これは、経過時間測定中に出湯が開始された場合、給湯配管３０には、新たに貯湯タンク２０の高温の湯水が給湯配管３０に流出するため、上記所定時間Ｔ１の測定を再び開始する必要があるためである。出湯が開始された場合（ステップＳＡ４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４２は、ステップＳＡ２に戻り、出湯が停止されたか否かを監視する。
出湯が開始されていない場合（ステップＳＡ４：ＮＯ）、ＣＰＵ４２は、経過時間測定開始後から上記所定時間Ｔ１が経過したか否かを判断する。所定時間Ｔ１が経過していない場合（ステップＳＡ５：ＮＯ）、ＣＰＵ４２は、ステップＳＡ４に戻り、出湯が開始されたか否かを監視する。
【００２４】
一方、所定時間Ｔ１が経過している場合（ステップＳＡ５：ＹＥＳ）、この所定時間Ｔ１の経過と共に給湯配管３０内の湯水が冷めてしまっているため、ＣＰＵ４２は、還流ポンプ３８に駆動信号を送信することによりこれを駆動し、この還流ポンプ３８の駆動のもと、還流配管３７を介して、給湯配管３０内の冷めた湯水を貯湯タンク２０に戻すと共に、貯湯タンク２０の高温の湯水を給湯配管３０に導入する（ステップＳＡ６）。
その後、ＣＰＵ４２は、あらかじめ設定された所定時間Ｔ２の経過を検知すべく、還流ポンプ３８の駆動開始からの経過時間の測定を開始する（ステップＳＡ７）。この所定時間Ｔ２は、還流ポンプ３８が駆動するべき時間であり、この所定時間Ｔ２の間還流ポンプ３８が駆動することにより給湯配管３０内に残留した水のほとんど全てが貯湯タンク２０に戻り、貯湯タンク２０の湯水が給湯配管３０に導入されるような時間が設定される。
【００２５】
上記還流ポンプ３８の駆動中、ＣＰＵ４２は、流量データ５０を参照することにより、出湯が開始されたか否かを判断する（ステップＳＡ８）。出湯が開始された場合（ステップＳＡ８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４２は、還流ポンプ３８の駆動を停止し（ステップＳＡ９）、ステップＳＡ２に戻り、再び、出湯が停止されたか否かを監視する（ステップＳＡ２）。これは、還流ポンプ３８の駆動中に、出湯が開始された場合、貯湯タンク２０から蛇口３３へ供給される湯水に対して、還流ポンプ３８の駆動のもと還流配管３７を介して貯湯タンク２０に戻そうとする力が加わり、給湯配管３０において貯湯タンク２０から蛇口３３へと向かう水の水圧が減衰し、ひいては、蛇口３３から出湯される湯水の水圧が減衰する。このことを、還流ポンプ３８の駆動を中断することにより、防止するためである。
【００２６】
ステップＳＡ８において、出湯が開始されていない場合、ＣＰＵ４２は、還流ポンプ３８を駆動してから上記所定時間Ｔ２が経過したか否か判断する（ステップＳＡ１０）。所定時間Ｔ２が経過していない場合（ステップＳＡ１０：ＮＯ）、ＣＰＵ４２は、ステップＳＡ８に戻り、出湯が開始されたか否かを監視する。一方、所定時間Ｔ２が経過している場合（ステップＳＡ１０：ＹＥＳ）、還流ポンプ３８が所定時間Ｔ２の間駆動することにより給湯配管３０内に残留した冷めた湯水のほとんど全てが貯湯タンク２０に戻り、貯湯タンク２０の高温の湯水が給湯配管３０に導入されたとみなすことができるため、ＣＰＵ４２は、還流ポンプ３８の駆動を停止し（ステップＳＡ１１）、再びステップＳＡ１に戻り、出湯が開始されたか否かを監視する。
【００２７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ヒートポンプ式給湯装置１は、給湯配管３０と貯湯タンク２０と間に接続された還流配管３７と、この還流配管３７に介装された還流ポンプ３８と、この還流ポンプ３８の運転を制御する制御部４０と、を備え、この制御部４０は、還流ポンプ３８を運転し、還流配管３７を介して、給湯配管３０の冷めた湯水を貯湯タンク２０に戻し、貯湯タンク２０の高温の湯水を給湯配管３０に導入するため、給湯配管内に冷めた湯水が残留するのを防止することができる。したがって、利用者は、給湯の当初から、冷めてない湯水が得られるため、湯水が出るまで待つ必要がなく、また、その間の水を無駄にすることも無い。さらに、浴室の給湯に用いた場合であっても、不意に冷めた湯水を浴びることがなく、快適性の向上を図ることができる。
【００２８】
また、本実施の形態では、蛇口３３への湯水の供給の停止後、給湯配管３０に残留した湯水が冷める程度の所定時間Ｔ１が経過したときに、制御部４０は、還流ポンプ３８を駆動し、給湯配管３０内の冷めた湯水を貯湯タンク２０に戻す。このため、自動で適切なタイミングで、上記還流ポンプ３８を駆動できると共に、確実に、給湯配管３０内にさめた湯水が残留することを防止することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、制御部４０は、還流ポンプ３８の駆動中に、貯湯タンク２０から蛇口３３への湯水の供給があったと判断したときは、前記還流ポンプ３８の駆動を停止する。このため、上述したように、還流ポンプ３８の駆動中に、出湯が開始された場合でも、貯湯タンク２０から蛇口３３へ供給される湯水に対して還流ポンプ３８の駆動のもと還流配管３７を介して貯湯タンク２０に戻そうとする力が加わることにより蛇口３３から出湯される水の圧力が減衰する、ということがない。
【００３０】
また、本実施形態では、制御部４０は、ＲＡＭ４４に記憶された流量データ５０を参照することにより、貯湯タンク２０から蛇口３３へ湯水の供給があったか否かを判断する。ここで、仮に、流量センサ２６が、給湯配管３０に設けられている場合、上記還流ポンプ３８の駆動中においては、還流ポンプ３８の駆動に起因して給湯配管３０内を湯水が流れているため、出湯が開始されたとしても、流量センサ２６及び制御部４０は、出湯が開始されたことを認識することができない。この点、本実施形態では、流量センサ２６は、給水管２３に設けられており、給水管２３を介して貯湯タンク２０への水の補充があったか否かによって、貯湯タンク２０から蛇口３３への湯水の供給があったか否かを判断しているため、上記還流ポンプ３８の駆動に影響を受けず、確実に、上記供給を検出することができる。
【００３１】
＜第２実施形態＞
次いで、第２実施形態について説明する。
図４は、本実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置６０の回路図である。なお、以下の説明において、第１実施形態と構成要素と同じものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態では、図４に示すように、還流配管３７に還流配管側温度センサ２８（第１温度センサ）を設けており、この還流配管側温度センサ２８によって、還流配管３７を流れる湯水の温度が検出可能となっている。この構成が第１実施形態と異なっている。
【００３２】
図５は、本実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置６０の機能的構成を示すブロック図である。
上記還流配管側温度センサ２８は、検出した温度に係る信号を制御部４０に送信する。制御部４０のＣＰＵ４２は、この信号をもとに還流配管３７の湯水の現在温度を示す還流配管温度データ５１を生成し、ＲＡＭ４４に記憶する。
【００３３】
次いで、ヒートポンプ式給湯装置６０の動作についてフローチャートを用いて説明する。第１実施形態では、還流ポンプ３８の駆動を開始した後、所定時間Ｔ２が経過したか否かを判断し、所定時間Ｔ２が経過したときに、還流ポンプ３８の駆動を停止している。一方、本実施形態では、還流ポンプの駆動を開始した後、還流配管３７を流れる湯水の温度が後述する所定温度Ｄ１以上になったときに、給湯配管３０の冷めた湯水が貯湯タンク２０に戻され、かつ、貯湯タンク２０湯水が給湯配管３０に導入されたとみなし、還流ポンプの駆動を停止する。以下、ヒートポンプ式給湯装置６０の動作について図６を用いて詳述する。なお、この図に示す動作は、ＣＰＵ４２がＲＯＭ４３に記憶された制御プログラムを実行することにより行われる。
【００３４】
図６において同一の符号を付して示すように、ステップＳＡ６までの処理、つまり、還流ポンプ３８の駆動を開始するまでの処理は、第１実施形態と同様の手順にて行われる。
還流ポンプ３８の駆動の開始後（ステップＳＡ６）、ＣＰＵ４２は、還流ポンプ３８の駆動開始後からの経過時間の測定を開始することなく、流量データ５０を参照することにより、出湯が開始されたか否かを判断する（ステップＳＡ８）。出湯が開始された場合（ステップＳＡ８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４２は、還流ポンプ３８の駆動を停止し（ステップＳＡ９）、ステップＳＡ２に戻り、出湯が停止されたか否かを監視する（ステップＳＡ２）。
一方、出湯が開始されていない場合（ステップＳＡ８：ＮＯ）、ＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４４に記憶された還流配管温度データ５１を参照し、還流配管３７を流れる湯水の温度があらかじめ定められた所定温度Ｄ１以上であるか否かを判断する（ステップＳＢ１）。ここで、所定温度Ｄ１とは、還流配管３７内に貯湯タンク２０の湯水が導入されたことが確認できるような温度であり、この所定温度Ｄ１を、還流配管３７内の湯水の温度が超えることにより、給湯配管３０の冷めた湯水が貯湯タンク２０に戻され、かつ、貯湯タンク２０湯水が給湯配管３０に導入された、とみなすことができる。
還流配管３７の湯水が所定温度Ｄ１に至っていないとき（ステップＳＢ１：ＮＯ）、ＣＰＵ４２は、ステップＳＡ８に戻り、出湯が開始されたか否かを判断する。一方、還流配管３７の湯水が所定温度Ｄ１以上のとき（ステップＳＢ１：ＹＥＳ）、給湯配管３０内の湯水が十分に高温となったとみなすことができるため、ＣＰＵ４２は、還流ポンプ３８の駆動を停止し（ステップＳＢ２）、再びステップＳＡ１に戻り、再び給湯が開始されたか否かを監視する。
【００３５】
以上説明したように、本実施の形態では、還流配管３７に、還流配管側温度センサ２８を設けており、制御部４０は、この還流配管側温度センサ２８の検出する還流配管３７の湯水の温度が、上記所定温度Ｄ１以上になったときに、還流ポンプ３８の運転を停止する。このため、給湯配管３０内の湯水が適切な温度になるために必要な間だけ、還流ポンプ３８を駆動することができる。
【００３６】
＜第３実施形態＞
次いで、第３実施形態について説明する。
図７は、本実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置７０の回路図である。なお、以下の説明において、第１実施形態と構成要素と同じものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態では、図７に示すように、給湯配管３０の第２給湯配管３０Ｂに、給湯配管側温度センサ２９（第２温度センサ）を設けており、この給湯配管側温度センサ２９によって、給湯配管３０を流れる湯水の温度が検出可能となっている。この構成が、第１実施形態と異なっている。
【００３７】
図８は、本実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置７０の機能的構成を示すブロック図である。
上記給湯配管側温度センサ２９は、検出した温度に係る信号を制御部４０に送信する。制御部４０のＣＰＵ４２は、この信号をもとに給湯配管３０の湯水の現在温度を示す給湯配管温度データ５２を生成し、ＲＡＭ４４に記憶する。
【００３８】
次いで、ヒートポンプ式給湯装置７０の動作についてフローチャートを用いて説明する。第１実施形態では、出湯停止後、上記所定時間Ｔ１が経過したときに、還流ポンプ３８の駆動を開始し、上記所定時間Ｔ２が経過したときに還流ポンプの駆動を停止する。一方、本実施形態では、利用者が設定した上記出湯設定温度と、給湯配管３０内の湯水の温度との差が後述する所定温度Ｄ２以上になったときに、給湯配管３０に残留した湯水が冷めてしまったとみなし、還流ポンプの駆動を開始し、この差が所定温度Ｄ３以下になったときに、給湯配管３０に貯湯タンク２０の湯水が導入されたとみなし、還流ポンプ３８の駆動を停止する。以下、ヒートポンプ式給湯装置７０の動作について図９を用いて詳述する。なお、この図に示す動作は、ＣＰＵ４２がＲＯＭ４３に記憶された制御プログラムを実行することにより行われる。
【００３９】
ＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４４に記憶された出湯設定温度データ４７と、給湯配管温度データ５２とを取得し、出湯設定温度と、給湯配管３０内の湯水の温度との差が所定温度Ｄ２以上か否かを判断する（ステップＳＣ１）。ここで、所定温度Ｄ２とは、本実施形態では、給湯配管３０内の湯水が出湯されたときに利用者が冷たさを感じる程度の、出湯設定温度と給湯配管３０内の湯水の温度との差であり、出湯設定温度と給湯配管３０内の湯水の温度との差が、上記所定温度Ｄ２を超えた場合、給湯配管３０の湯水が十分冷えているとみなすことができる。なお、給湯配管３０に、常時、比較的高い温度の湯水を残留したい場合は、この所定温度Ｄ２を低く設定し、また、給湯配管３０に比較的低い温度の湯水が残留する状態が現出することを許容する場合は、この所定温度Ｄ２を大きく設定する。また、ヒートポンプ式給湯装置１の利用頻度の低い夜中は、この所定温度Ｄ２を高く設定する等、時間帯に応じてこの所定温度Ｄ２の高さを変更することもできる。
出湯設定温度と、給湯配管３０内の湯水の温度との差が所定温度Ｄ２以上のとき（ステップＳＣ１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４２は、循環ポンプ２１に駆動信号を送信しこれを駆動する。
【００４０】
還流ポンプ３８の駆動中、ＣＰＵ４２は、第１実施形態と同様、流量データ５０を参照して出湯が開始されたか否かを監視し（ステップＳＣ３）、出湯が開始された場合は（ステップＳＣ３：ＹＥＳ）、還流ポンプの駆動を停止し（ステップＳＣ４）、ステップＳＣ１に戻る。
一方、出湯が開始されていない場合（ステップＳＣ３：ＮＯ）、ＣＰＵ４２は、ＲＡＭ４４に記憶された出湯設定温度データ４７と、給湯配管温度データ５２とを取得し、出湯設定温度と、給湯配管３０内の湯水の温度との差が、所定温度Ｄ３以内か否かを判断する（ステップＳＣ５）。ここで所定温度Ｄ３とは、還流配管３７内に貯湯タンク２０の湯水が導入された結果、上記還流ポンプの駆動の結果、出湯されたときに利用者が冷たさを感じない程度に、出湯設定温度と給湯配管３０内の湯水の温度との差が近づいた、とみなすことができるような出湯設定温度と、給湯配管３０内の湯水の温度との差のことである。出湯設定温度と給湯配管３０内の湯水の温度との差がこの所定温度Ｄ３以内となることにより、給湯配管３０の冷めた湯水が貯湯タンク２０に戻され、かつ、貯湯タンク２０湯水が給湯配管３０に導入された、とみなすことができる。
出湯設定温度と、給湯配管３０内の湯水の温度との差が、所定温度Ｄ３より大きいとき（ステップＳＣ５：ＮＯ）、ＣＰＵ４２は、ステップＳＣ３に戻り、出湯が開始されたか否かを監視する。出湯設定温度と、給湯配管３０内の湯水の温度との差が、所定温度Ｄ３以下のとき（ステップＳＣ５：ＹＥＳ）、出湯されたときに利用者が冷たさを感じない程度に出湯設定温度と、給湯配管３０内の湯水の温度とが十分に近づいているため、ＣＰＵ４２は、還流ポンプ３８の駆動を停止し（ステップＳＣ４）、ステップＳＣ１に戻り、再び、ＲＡＭ４４に記憶された出湯設定温度データ４７と、給湯配管温度データ５２とを取得し、出湯設定温度と、給湯配管３０内の湯水の温度との差が所定温度Ｄ２以上か否かを判断する（ステップＳＣ１）。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態では、給湯配管３０に給湯配管側温度センサ２９を設けており、前記制御部４０のＣＰＵ４２は、蛇口３３から出湯される湯水の温度として設定された上記出湯設定温度と、上記給湯配管側温度センサ２９が検出した温度との差が、所定温度Ｄ２以上になったときに、還流ポンプ３８の駆動を開始し、給湯配管３０の冷めた湯水を貯湯タンク２０に戻し、上記出湯設定温度と、上記給湯配管側温度センサ２９が検出した温度との温度が、所定温度Ｄ３以下になったときに、還流ポンプ３８の駆動を停止する。このため、給湯配管３０内の湯水が、出湯の際に利用者が冷たいと感じる程度に下がることが防止でき、給湯開始直後から、所望の温度に近い湯水を出湯することができる。
【００４２】
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形及び応用が可能である。
例えば、第１、第２実施形態では、ヒートポンプ式給湯装置１を例にして、本発明を説明したが、本発明は、ヒートポンプ式給湯装置１のみならず、貯湯タンクと、給湯の際にこの貯湯タンクから流出する出湯用配管とを備える給湯装置に広く適用可能である。
また、第２実施形態において、還流ポンプ３８の駆動中に、還流配管側温度センサ２８が検出する温度が所定温度Ｄ１以上になったときに、還流ポンプ３９の駆動を停止する構成としているが、温度センサが設けられる箇所は、還流配管に限らず、第３実施形態と同様給湯配管に設けてもよい。
また、給湯配管３０に開閉弁を設け、還流ポンプ３８駆動中は、この開閉弁を閉状態とし、給湯が行われないようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置の回路図である。
【図２】ヒートポンプ式給湯装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図３】ヒートポンプ式給湯装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置の回路図である。
【図５】ヒートポンプ式給湯装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図６】ヒートポンプ式給湯装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】第３実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置の回路図である。
【図８】ヒートポンプ式給湯装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図９】ヒートポンプ式給湯装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１，６０，７０ ヒートポンプ式給湯装置
２ ヒートポンプユニット
３ 給湯ユニット
４ 圧縮機
５ 冷媒対水熱交換器
６ 膨張弁
７ 冷媒対空気熱交換器
８ アキュムレータ
９ 冷媒配管
２０ 貯湯タンク
２３ 給水管
２６ 流量センサ
２８ 還流配管側温度センサ（第１温度センサ）
２９ 給湯配管側温度センサ（第２温度センサ）
３０ 給湯配管
３３ 蛇口（給湯口）
３７ 還流配管
３８ 還流ポンプ
４０ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクと、この貯湯タンクに貯湯された湯水を給湯口に供給する給湯配管とを有する給湯装置において、
前記給湯配管と前記貯湯タンクとの間に接続された還流配管と、この還流配管に介装された還流ポンプと、この還流ポンプの運転を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記還流ポンプを運転し、前記給湯配管の冷めた湯水を、前記還流配管を介して前記貯湯タンクに戻し、前記貯湯タンクの湯水を前記給湯配管に導入する
ことを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記給湯口への湯水の供給が停止したときから、前記給湯配管に残留した湯水が冷める程度の時間が経過したときに、前記還流ポンプの運転を開始し、前記給湯配管の冷めた湯水を前記貯湯タンクに戻す
ことを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【請求項３】
前記還流配管の湯水の温度を検出する第１温度センサを備え、
前記制御部は、前記還流ポンプの運転を開始した後、前記第１温度センサによって検出された温度に基づいて前記還流配管内に前記貯湯タンクの湯水が導入されたことが示された場合に、前記還流ポンプの運転を停止する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯装置。
【請求項４】
前記給湯配管の湯水の温度を検出する第２温度センサを備え、
前記制御部は、前記給湯口から出湯される湯水の温度として予め設定された出湯設定温度と、前記第２温度センサによって検出された温度との差に基づいて、前記給湯配管に残留した湯水が冷めたことが示された場合に、前記還流ポンプの運転を開始し、
前記出湯設定温度と、前記第２温度センサによって検出された温度との差に基づいて前記給湯配管内に前記貯湯タンクの湯水が導入されたことが示された場合に、前記還流ポンプの運転を停止する
ことを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記還流ポンプを運転している間、前記貯湯タンクから前記給湯口への湯水の供給があったときは、前記還流ポンプの運転を停止する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の給湯装置。
【請求項６】
前記貯湯タンクから前記給湯口への湯水の供給にともなって、前記貯湯タンクに水を補充する給水管と、前記給水経路の水の流量を検出する流量センサと、を備え、
前記制御部は、前記流量センサの検出結果に基づいて、前記貯湯タンクから前記給湯口へ湯水の供給を検出する
ことを特徴とする請求項５に記載の給湯装置。
【請求項７】
圧縮機と、冷媒対水熱交換器と、膨張弁と、冷媒対空気熱交換器と、これら機器を順次接続する冷媒配管とを有するヒートポンプユニットと、
前記冷媒対水熱交換器で加熱された湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクに貯湯された湯水を給湯口に供給する給湯配管とを有する給湯ユニットと、を有し、
前記給湯配管と前記貯湯タンクとの間に接続された還流配管と、この還流配管に介装された還流ポンプと、この還流ポンプの運転を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記還流ポンプを運転し、前記給湯配管の冷めた湯水を、前記還流配管を介して前記貯湯タンクに戻し、前記貯湯タンクの湯水を前記給湯配管に導入する
ことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【請求項１】
貯湯タンクと、この貯湯タンクに貯湯された湯水を給湯口に供給する給湯配管とを有する給湯装置において、
前記給湯配管と前記貯湯タンクとの間に接続された還流配管と、この還流配管に介装された還流ポンプと、この還流ポンプの運転を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記還流ポンプを運転し、前記給湯配管の冷めた湯水を、前記還流配管を介して前記貯湯タンクに戻し、前記貯湯タンクの湯水を前記給湯配管に導入する
ことを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記給湯口への湯水の供給が停止したときから、前記給湯配管に残留した湯水が冷める程度の時間が経過したときに、前記還流ポンプの運転を開始し、前記給湯配管の冷めた湯水を前記貯湯タンクに戻す
ことを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【請求項３】
前記還流配管の湯水の温度を検出する第１温度センサを備え、
前記制御部は、前記還流ポンプの運転を開始した後、前記第１温度センサによって検出された温度に基づいて前記還流配管内に前記貯湯タンクの湯水が導入されたことが示された場合に、前記還流ポンプの運転を停止する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯装置。
【請求項４】
前記給湯配管の湯水の温度を検出する第２温度センサを備え、
前記制御部は、前記給湯口から出湯される湯水の温度として予め設定された出湯設定温度と、前記第２温度センサによって検出された温度との差に基づいて、前記給湯配管に残留した湯水が冷めたことが示された場合に、前記還流ポンプの運転を開始し、
前記出湯設定温度と、前記第２温度センサによって検出された温度との差に基づいて前記給湯配管内に前記貯湯タンクの湯水が導入されたことが示された場合に、前記還流ポンプの運転を停止する
ことを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記還流ポンプを運転している間、前記貯湯タンクから前記給湯口への湯水の供給があったときは、前記還流ポンプの運転を停止する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の給湯装置。
【請求項６】
前記貯湯タンクから前記給湯口への湯水の供給にともなって、前記貯湯タンクに水を補充する給水管と、前記給水経路の水の流量を検出する流量センサと、を備え、
前記制御部は、前記流量センサの検出結果に基づいて、前記貯湯タンクから前記給湯口へ湯水の供給を検出する
ことを特徴とする請求項５に記載の給湯装置。
【請求項７】
圧縮機と、冷媒対水熱交換器と、膨張弁と、冷媒対空気熱交換器と、これら機器を順次接続する冷媒配管とを有するヒートポンプユニットと、
前記冷媒対水熱交換器で加熱された湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンクに貯湯された湯水を給湯口に供給する給湯配管とを有する給湯ユニットと、を有し、
前記給湯配管と前記貯湯タンクとの間に接続された還流配管と、この還流配管に介装された還流ポンプと、この還流ポンプの運転を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記還流ポンプを運転し、前記給湯配管の冷めた湯水を、前記還流配管を介して前記貯湯タンクに戻し、前記貯湯タンクの湯水を前記給湯配管に導入する
ことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−３０９１０（Ｐ２００９−３０９１０Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９６８５３（Ｐ２００７−１９６８５３）
【出願日】平成１９年７月３０日（２００７．７．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月３０日（２００７．７．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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