給湯装置
【課題】熱回収運転をおこなう際に、熱回収運転の運転停止を最適化することにより、システム効率を向上させ省エネルギー性を高めた給湯装置を提供すること。
【解決手段】貯湯槽１と、前記貯湯槽１の水を加熱する第１の加熱手段２と、前記貯湯槽１外に設けられ、前記第１の加熱手段２による加熱温度よりも低温の熱源３と、前記熱源３からの熱により前記貯湯槽１の水を加熱する第２の加熱手段４と、前記貯湯槽１内の水温を検知する複数の貯湯温検知手段８と、制御手段９とを備え、前記複数の貯湯温検知手段８の検知温度に基づいて、前記第２の加熱手段４による加熱運転を停止させることを特徴とする給湯装置。
【解決手段】貯湯槽１と、前記貯湯槽１の水を加熱する第１の加熱手段２と、前記貯湯槽１外に設けられ、前記第１の加熱手段２による加熱温度よりも低温の熱源３と、前記熱源３からの熱により前記貯湯槽１の水を加熱する第２の加熱手段４と、前記貯湯槽１内の水温を検知する複数の貯湯温検知手段８と、制御手段９とを備え、前記複数の貯湯温検知手段８の検知温度に基づいて、前記第２の加熱手段４による加熱運転を停止させることを特徴とする給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯槽の水を加熱する給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の給湯装置は、例えば図１１のようなものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８は、特許文献１に記載された従来の給湯装置を示すものである。
【０００４】
図１１に示すように、貯湯槽１と、この貯湯槽１の水を加熱する第１の加熱手段２と、貯湯槽１の外部の熱源としての浴槽３と、貯湯槽１内に設けられた第２の加熱手段としての風呂熱交換器４と、この風呂熱交換器４に浴槽３の水を搬送するポンプ５と、風呂熱交換器４に流入する水温を検知する流入温度検知手段６と、風呂熱交換器４から流出する水温を検知する流出温度検知手段７とを設け、使い終わった浴槽３の水で貯湯槽１の水を加熱する、いわゆる熱回収運転中に流入温度検知手段６と流出温度検知手段７との差に基づいて、この熱回収運転の停止条件を決定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２５０５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、浴槽３からの熱回収の状態だけで熱回収運転の停止条件を決定する前記従来の構成では、熱回収運転の結果として貯湯槽１の水温が上昇するのであるが、第１の加熱手段２の方式によってはその水温上昇の性状で加熱効率に影響を与える。
【０００７】
とくに第１の加熱手段２としてヒートポンプを用いる場合、加熱前の水温が高いとヒートポンプの運転効率は大きく低下するために、より多くの熱を回収することが必ずしもシステム全体の効率を向上させることにつながらず、省エネルギーにならない場合があるという課題があった。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、熱回収運転をおこなう際に、熱回収運転の運転停止を最適化することにより、システム効率を向上させ省エネルギー性を高めた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】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の給湯装置は、貯湯槽と、前記貯湯槽の湯水を加熱する第１の加熱手段と、前記貯湯槽外に設けられ、前記第１の加熱手段による加熱温度よりも低温の熱源と、前記熱源からの熱により前記貯湯槽の湯水を加熱する第２の加熱手段と、前記貯湯槽内の湯水温度を検知する複数の貯湯温検知手段と、制御手段とを備え、前記複数の貯湯温検知手段のうち少なくともひとつの検知温度に基づいて、前記第２の加熱手段による加熱運転を停止させることを特徴とするものである。
【００１０】
これにより、熱回収運転をおこなう際に、熱回収運転の運転停止を最適化することにより、システム効率を向上させ省エネルギー性を高めた給湯装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱回収運転をおこなう際に、熱回収運転の運転停止を最適化することにより、システム効率を向上させ省エネルギー性を高めた給湯装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における給湯装置の構成図
【図２】同給湯装置の熱回収運転制御手段のブロック図
【図３】同給湯装置の熱回収運転による貯湯槽内の温度分布の変化を示した図
【図４】同給湯装置の第１の加熱手段であるヒートポンプユニットの運転効率を示した図
【図５】同給湯装置の熱回収量とヒートポンプユニットの入力の関係を示した図
【図６】同給湯装置の熱回収運転動作のフローチャート
【図７】本発明の実施の形態２における給湯装置の構成図
【図８】本発明の第３の実施の形態における給湯装置の構成図
【図９】同給湯装置の熱回収運転時の水および湯の流れ方向を示した回路構成図
【図１０】同給湯装置の沸き上げ運転時の水および湯の流れ方向を示した回路構成図
【図１１】従来の給湯装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、貯湯槽と、前記貯湯槽の湯水を加熱する第１の加熱手段と、前記貯湯槽外に設けられ、前記第１の加熱手段による加熱温度よりも低温の熱源と、前記熱源からの熱により前記貯湯槽の湯水を加熱する第２の加熱手段と、前記貯湯槽内の湯水温度を検知する複数の貯湯温検知手段と、制御手段とを備え、前記複数の貯湯温検知手段のうち少なくともひとつの検知温度に基づいて、前記第２の加熱手段による加熱運転を停止させることを特徴とする給湯装置である。
【００１４】
これにより、熱回収運転をおこなう際に、熱回収運転中の貯湯槽の温度分布に基づき、熱回収運転の運転停止を最適化することにより、システム効率を向上させ省エネルギー性を高めた給湯装置を提供できる。
【００１５】
第２の発明は、特に第１の発明において、前記第２の加熱手段による加熱運転停止後の、前記第１の加熱手段の運転時における入力が略最小となるように、前記第２の加熱手段による加熱運転を停止させることを特徴とするものである。
【００１６】
これにより、熱回収運転中の貯湯槽の温度分布に基づき、第１の加熱手段によって所定の貯湯量を沸き上げるための消費熱量（消費電力）が最小となる時点を判断して、第２の加熱手段による熱回収運転を停止するので、本来の目的であるシステム全体としての効率向上を実現し、省エネルギー性を高める効果がある。
【００１７】
第３の発明は、特に第１または２の発明において、前記第１の加熱手段は、前記貯湯槽外に設けられたヒートポンプユニットで、前記貯湯槽下部から湯水を取り出して前記ヒートポンプユニットにて加熱した後、前記貯湯槽上部に戻す構成としたことを特徴とするものである。
【００１８】
これにより、第２の加熱手段による貯湯槽内水温の上昇により必要な沸き上げ量が少なくなる効果と、加熱する前の水温が高いほど運転効率が低下するヒートポンプの特性との関係を最適化することができるため、省エネルギー性の高い運転が可能となる。
【００１９】
第４の発明は、特に第１〜第３のいずれかの発明において、前記第２の加熱手段は前記貯湯槽外に設けられ、前記貯湯槽から取り出した湯水を、前記熱源から搬送された熱と前
記第２の加熱手段にて熱交換して、前記貯湯槽に戻す構成としたことを特徴とするものである。
【００２０】
これにより、第２の加熱手段は熱源の状態に応じた搬送熱量の制御や、貯湯槽への戻し位置などの考慮で貯湯槽内の温度分布を最適にできるなど、設計の自由度が高くなることによって省エネルギー効果をより向上させることができる。
【００２１】
第５の発明は、特に第１〜第３のいずれかの発明において、前記第２の加熱手段は前記貯湯槽内に設けられ、前記熱源から搬送された熱を、前記貯湯槽内で前記第２の加熱手段にて熱交換する構成としたことを特徴とするもので、簡易な構成で所望の効果を実現できる。
【００２２】
第６の発明は、特に第３または第４の発明において、前記熱源は浴槽の湯で、前記第２の加熱手段は前記貯湯槽内の湯水と前記浴槽内の湯水とが熱交換する熱交換器で、かつ、前記熱交換器に前記浴槽内の湯水が循環するように接続された浴槽循環路と、前記貯湯槽内の略上部の湯が前記熱交換器に流れるように切換手段を介して前記熱交換器に接続された熱交往き管と、前記熱交換器で前記浴槽の湯水と熱交換された湯水が再び前記貯湯槽内へ戻るように前記貯湯槽に接続された熱交戻り管と、前記貯湯槽の略下部の湯水が前記熱交換器に流れるように、前記第１の加熱手段、前記切換手段を順に介して前記熱交換器に接続された熱回収往き管と、前記第１の加熱手段にて加熱された湯水が前記貯湯槽内に戻るように、前記切換手段から前記貯湯槽に接続された沸き上げ戻り管とを備え、前記熱交換器により前記浴槽の湯の有する熱で前記貯湯槽の湯水を加熱する加熱運転を行うときには、前記熱回収往き管、前記加熱手段、前記切換手段、前記熱交換器、前記熱交戻り管の順に前記貯湯槽からの湯水が流れるように、また、前記第１の加熱手段により前記貯湯槽内の湯水を加熱する沸き上げ運転を行うときには、前記熱回収往き管、前記第１の加熱手段、前記切換手段、前記沸き上げ戻り管の順に前記貯湯槽からの湯が流れるように、前記制御手段が前記切換手段を切り換える構成としたことを特徴とするものである。
【００２３】
これにより、浴槽の湯の有する熱で貯湯槽の湯水を加熱する加熱運転時に使用する配管の一部を、貯湯槽内の湯水の沸き上げ運転時にも使用する構成とすることができ、低コスト化を実現した給湯装置を提供できる。
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における給湯装置の構成を示す図である。
【００２６】
図１において、給湯装置は、貯湯槽１と、この貯湯槽１内の湯水を加熱する第１の加熱手段としてのヒートポンプユニット２を備えている。
【００２７】
また、熱源として熱回収をおこなう対象の浴槽３と、貯湯槽１内の湯水を加熱するために、浴槽３の湯と貯湯槽１内の水とを熱交換するように構成された第２の加熱手段である風呂熱交換器４を備えている。
【００２８】
また、この風呂熱交換器４に、貯湯槽１内の湯水を循環させる貯湯槽水循環ポンプ５ａと、風呂熱交換器４に浴槽３の湯水を循環させる浴槽水循環ポンプ５ｂとを備えている。
【００２９】
さらに、貯湯槽１内の水温を検知する複数の貯湯温検知手段８ａ〜８ｅと、これら複数の貯湯温検知手段８ａ〜８ｅの出力に基づいて、第２の加熱手段である風呂熱交換器４に
て貯湯槽１内の湯水を加熱するために、貯湯槽水循環ポンプ５ａ、浴槽水循環ポンプ５ｂの運転動作を制御する加熱手段制御手段としての熱回収運転制御手段９を備えている。
【００３０】
図２は熱回収運転制御手段９のブロック図を示している。
【００３１】
熱回収運転制御手段９は、ヒートポンプユニット２による沸上運転を制御する沸上運転制御手段（図示せず）から貯湯後の給湯利用に必要な貯湯熱量を取得する所要貯湯熱量取得部１０と、貯湯温検知手段８ａ〜８ｅにより貯湯温度分布を測定する貯湯温度分布測定部１１と、これら所要貯湯熱量取得部１０と貯湯温度分布測定部１１で得られた結果に基づいて必要な沸上熱量を算出する必要沸上熱量算出部１２と、貯湯温度分布測定部１１による現在の温度分布と必要沸上熱量算出部１２から沸上完了時の温度分布を推定する沸上完了時貯湯温度分布推定部１３とを有している。
【００３２】
さらに、熱回収運転制御手段９は、貯湯温度分布測定部１１による現在の温度分布から沸上完了時貯湯温度分布推定部１３での沸き上げ完了時の推定温度分布に至る間のヒートポンプユニット２への入力を推定する沸上所要入力推定部１４と、この沸上所要入力推定部１４による入力推定値の時間変化に基づいて貯湯槽水循環ポンプ５ａ、浴槽水循環ポンプ５ｂとを制御するポンプ制御部１５とを有している。
【００３３】
以上のように構成された給湯装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００３４】
一般的な家庭での湯の利用における基本的な動作として、朝には貯湯槽１にその日使う分の湯が貯えられており、活動している時間帯に順次給湯に利用される。給湯利用中に貯湯量が不足する場合には必要に応じてヒートポンプユニット２を運転し、追加で貯湯運転をおこなうこともある。
【００３５】
一日の給湯利用が終わる時点で貯湯槽１内の湯は大部分が給水と置換され、その後の深夜に再び次の利用のための貯湯運転がおこなわれる。
【００３６】
このとき、入浴のために浴槽３に供給された湯は、給湯利用終了時には貯湯槽１内の水温に対して比較的高温で残されていることが多いので、ヒートポンプユニット２による深夜の貯湯運転の前、あるいは運転中に貯湯槽１に熱回収をおこなう。
【００３７】
ここで、この浴槽３に残された湯の熱回収の動作を、図３〜図５を用いて説明する。
【００３８】
熱回収運転は、貯湯槽水循環ポンプ５ａと浴槽水循環ポンプ５ｂの稼動により、貯湯槽１下部の水と浴槽３内の湯とが風呂熱交換器４に送られ、この貯湯槽１下部の水を浴槽３の水で加熱して貯湯槽１上部に戻すことによっておこなう。
【００３９】
熱回収運転により貯湯槽１内の温度分布は図３に示す１６、１７、１８の順に変化する。この貯湯温度は当然ながら給湯に必要とされる貯湯温度よりも低い温度域であるため、ヒートポンプユニット２で再加熱して利用する。
【００４０】
ヒートポンプユニット２の運転効率は、図４に示すように加熱前の水温が高いほど低下する。
【００４１】
図３に示した貯湯槽１の温度分布からわかるように、熱回収運転後のヒートポンプユニット２による加熱量は、浴槽３からの回収熱量が増加するほど少なくなるが、それと同時にヒートポンプユニット２で加熱する前の水温は高くなって、再加熱時の運転効率は低下するので、できるだけ多くの熱回収をおこなうことが必ずしも省エネルギーにつながらな
い。
【００４２】
すなわち、ヒートポンプユニット２への入力（消費熱量あるいは消費電力）は、所要貯湯熱量を得るための熱回収前の必要加熱量から熱回収運転によって得られた回収熱量を減じたものを、ヒートポンプユニット２による貯湯運転中の平均効率で除したものとなり、この値は図５に示すように、回収熱量に対して最小値を有する場合がある。
【００４３】
したがって、浴槽３からの熱回収運転を、熱回収運転停止後に行われる再加熱運転において、ヒートポンプユニット２への入力が略最小となる時点で停止することが、より高い省エネルギー効果を得るために必要である。
【００４４】
略最小値となる時点を見つける具体的な方法としては、所定の時間間隔で測定される貯湯槽１の温度分布に基づいて予想されるヒートポンプユニット２への入力値の刻々の変化の推移を求めて、その値の減少度合いが小さいか減少しなくなる、あるいは増加に転じることで判断する。
【００４５】
先にも述べたが、図４に示すように、貯湯槽１内の湯水をヒートポンプユニット２にて加熱する場合、貯湯槽１からヒートポンプユニット２に水を搬送させる部位の温度（本実施の形態においては、貯湯槽１の下部の温度）が低くなるにつれて、ヒートポンプユニット２の運転効率は高くなるが、浴槽３からの熱回収運転時、浴槽３からの熱回収した湯水が貯湯槽１内に入湯してくることで、貯湯槽１からヒートポンプユニット２に水を搬送させる部位の温度が上昇し始める状態が存在する。
【００４６】
従って、浴槽３からの熱回収運転時に、貯湯槽１のヒートポンプユニット２に水を搬送させる部位の温度を測定し、その温度の上昇度合いが増加に転じる付近で、浴槽３からの熱回収運転動作を停止させることで、熱回収運転後の加熱運転時におけるヒートポンプユニット２の運転効率の略最大を実現できるのである。
【００４７】
図６は、熱回収運転制御手段９の動作のフローチャートである。熱回収運転中の動作は、まず所要貯湯熱量取得部１０で取得された所要貯湯熱量と貯湯温検知手段８ａ〜８ｅにより測定された現在の貯湯槽１の温度分布およびヒートポンプユニット２の沸き上げ温度等の運転条件から貯湯運転完了時の貯湯槽１内の温度分布を予測する。
【００４８】
そして、それを現在の温度分布と比較して、その時点からヒートポンプユニット２で加熱する場合の残りの加熱量Ｑｒを求める（ステップ１）。
【００４９】
次に、測定された現在の温度分布から、予測された貯湯運転完了時の温度分布に達するまでの間にヒートポンプユニット２で沸き上げる前の平均水温を推定する（ステップ２）。
【００５０】
さらにステップ２で求めた平均水温と図４で示したヒートポンプユニット２の特性とから貯湯運転時の平均効率を求め、ステップ１で求めた残りの加熱量Ｑｒをこの平均効率で除して、貯湯運転時の入力Ｑｉｎを推定する（ステップ３）。
【００５１】
Ｑｉｎは前回の評価時刻において求めた値であるＱｉｎ−ｆとの差を求め、それがあらかじめ定めた偏差ｑより小さい場合、すなわち推定入力の変化が次第に小さくなって最小値と判断されたら、ステップ５で貯湯槽水循環ポンプ５ａと浴槽水循環ポンプ５ｂとを停止して熱回収運転を終了する。
【００５２】
ＱｉｎとＱｉｎ−ｆとの差がｑ以上の場合は熱回収運転を継続し、次の評価時刻になれ
ば（ステップ７）、以上の動作を繰り返す。
【００５３】
なお、補足として熱回収運転開始後一回目の動作時は、ステップ４での比較はおこなわずにステップ６を実行する。
【００５４】
ここでは、最小値の判断を減少度合いが小さくなったことでおこなっているが、評価時刻間の入力の差ｑが０となる場合、またはｑの符号が前回の評価時刻と逆になる場合、すなわち推定入力が増加に転じるときを最小値として、熱回収運転を停止してもよい。
【００５５】
また、測定される貯湯槽１の温度の値の測定誤差等により、推定入力は最小値に至る間に増減のあることも多い。したがって、最近の数回の評価時刻における推定入力を記憶しておき、その移動平均値を用いて最小値に達したかどうかを判断することによって、最小値に達したかどうかの判定精度をより高められる場合もある。
【００５６】
また、以上説明したような、その都度温度分布を評価して入力を求める方法は精度が高いものの計算が煩雑となり、熱回収運転制御手段９の負荷が大きい。
【００５７】
その場合は、入力に対して最も影響を与える位置の貯湯温の変化をあらかじめ把握しておき、その位置に対応する貯湯温検知手段８ａ〜８ｅのうち、いずれかの温度が上昇し始めたときや所定の温度上昇がみられたとき、あるいは、たとえば貯湯温検知手段８ｄの検知温度が上昇し、かつ、貯湯温検知手段８ｅの検知温度は上昇しない間は熱回収運転を継続するというように、二つ以上の温度の組み合わせに応じて停止の判断をしてもよい。
【００５８】
具体的には、比較的貯湯槽１の下部に近い温度が上昇してくることを検出して熱回収運転を停止させることによってもヒートポンプユニット２の効率を損なうことが少なくなって所望の効果を得ることができる。さらに、貯湯槽１のより上部の温度の変化を考慮すれば、熱回収運転による回収熱量の確保を同時に評価でき、精度は向上する。
【００５９】
このように、本発明の第１の実施の形態によれば、所要貯湯熱量を沸き上げるためのヒートポンプユニット２への入力が最小となる時点で熱回収運転を停止することによって、本来の目的であるシステム全体としての効率向上を実現し、省エネルギー性を高めることができる。
【００６０】
構成としては、貯湯槽１下部の水を取り出して風呂熱交換器４で加熱し、貯湯槽１上部へ戻しているが、熱回収運転による貯湯槽１内の温度分布はこの取り出し位置や戻し位置の違いによって変わる。
【００６１】
さらに、貯湯槽水循環ポンプ５ａの能力制御によって熱回収の速度なども制御でき、これら構成や制御の違いに応じて運転効率も変化する。
【００６２】
したがって、この実施の形態では、使われ方や貯湯槽１の容量などを考慮して適切な取り出し位置や戻り位置を設定したり、貯湯槽水循環ポンプ５ａの能力制御をおこなえるといった最適化設計の自由度が高いために複数の異なる機種に適用しやすく、その結果、多くの使用者に提供することによって大きな省エネルギー効果を得ることができる。
【００６３】
（実施の形態２）
図７は、本発明の第２の実施の形態における給湯装置の構成を示す図である。
【００６４】
第１の実施の形態と異なる点は、第２の加熱手段として、貯湯槽１内下方に設置した風呂熱交換器４に、浴槽水循環ポンプ５ｂで浴槽３内の湯水を搬送する構成としたことであ
る。
【００６５】
動作と主な効果は第１の実施の形態で説明したものと同様である。異なる効果としては第１の実施の形態で説明したような設計の自由度は低いものの、配管構成が簡単かつポンプが一個で済むというように、簡易な構成で所望の効果を得られる。
【００６６】
また、配管が少ないことや、風呂熱交換器４が露出していないことから、無駄な放熱が小さくなって、省エネルギーに有利な点を有する。
【００６７】
（実施の形態３）
図８は、本発明の第３の実施の形態における給湯装置の構成を示す図である。
【００６８】
図８において、第１の実施の形態と異なる点は、切換手段２０を設け、風呂熱交換器４の一次側入口に、切換手段２０を介して貯湯槽１に接続された熱交往き管２１を接続するとともに、貯湯槽１の下部と切換手段２０とを、ヒートポンプユニット２を介して、熱回収往き管２２にて接続している。
【００６９】
さらには、貯湯槽１の上部と切換手段２０とを沸き上げ戻り管２３にて接続し、貯湯槽水循環ポンプ５ａを熱回収往き管２２に配設している。
【００７０】
また、熱交戻り管２４を貯湯槽１の略中央部に接続している。２５は風呂熱交換器４に浴槽３内の湯水が循環するように接続された浴槽循環路、２６は沸き上げ運転制御手段である。
【００７１】
以上のように構成された給湯装置について、以下その動作、作用を説明する。動作全体については第１の実施の形態で説明したものと同様であり、回路の違いによる湯水の経路が異なる部分について説明する。
【００７２】
風呂熱交換器４により浴槽３の湯の有する熱を貯湯槽１の湯水に回収する熱回収運転を行うときには、図９に示すように、熱回収運転制御手段９が、まず浴槽３の湯を風呂熱交換器４の二次側流路に搬送するために浴槽水循環ポンプ５ｂを運転することによって、浴槽循環路１５に浴槽３の湯水を循環させる。
【００７３】
その後、貯湯槽１の下部から、熱回収往き管２２、ヒートポンプユニット２、切換手段２０、風呂熱交換器４の一次側流路、熱交戻り管２４、貯湯槽１の略中央部へと順に貯湯槽１からの湯水を流すよう、貯湯槽水循環ポンプ５ａを運転する。これにより、浴槽３の湯が有する熱が貯湯槽１の湯水に回収される。
【００７４】
なお、浴槽水循環ポンプ５ｂによる湯の搬送量を貯湯槽水循環ポンプ５ａによる湯水の搬送量より大きくすることで、浴槽水循環ポンプ５ｂによる必要流量が確保されて、浴槽３内の温度分布が均一化され、浴槽３から安定的に熱回収を行うことができるとともに、貯湯槽水循環ポンプ５ａによる搬送流量が過大になって、貯湯槽１内の湯水が攪拌されることなく、温度成層を保持できるため、後述する貯湯槽１内の湯水の沸き上げ運転を効率的に行うことが可能となる。
【００７５】
また、ヒートポンプユニット２により、貯湯槽１内の湯水を加熱する沸き上げ運転を行うときには、図１０に示すように、沸き上げ運転制御手段２６によって切換手段２０の流路方向を上述した熱回収運転時とは異なる方向に切り換えて、貯湯槽水循環ポンプ５ａを運転することで、貯湯槽１の下部から、熱回収往き管２２、ヒートポンプユニット２、切換手段２０、沸き上げ戻り管２３、貯湯槽１の上部へと順に貯湯槽１からの湯水を流し、
ヒートポンプユニット２通過後の湯が、所定の沸き上げ温度になるように、貯湯槽水循環ポンプ５ａによる湯水の搬送量を制御する。
【００７６】
これにより、貯湯槽１下部の水がヒートポンプユニット２で加熱されて、貯湯槽１の上部に戻され、高温湯が貯湯槽１内で貯湯される。
【００７７】
なお、熱回収運転と沸き上げ運転のいずれの場合も、風呂熱交換器４の一次側に貯湯槽１の下部の湯水を搬送するために、熱回収往き管２２に設けた貯湯槽水循環ポンプ５ａを用いたが、熱回収運転を行う場合には、熱交戻り管２４にポンプを設けてもよい。
【００７８】
この実施の形態では、切換手段２０を用いることで熱回収運転と沸き上げ運転の流路のかなりの部分を共用できるため、使用する配管部材を少なくできることから、省資源化、低コスト化が実現できるという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上のように、本発明にかかる給湯装置は、複数の熱源による貯湯槽への蓄熱において、システムの効率を向上させることができるので、前記したような家庭用の給湯装置に適用できるほか、熱源と貯湯槽を有するシステムにおいて業務用などの規模の大きい用途にも適用し、優れた給湯温度制御性を提供できる。
【符号の説明】
【００８０】
１ 貯湯槽
２ 第１の加熱手段（ヒートポンプユニット）
３ 浴槽（熱源）
４ 第２の加熱手段（風呂熱交換器）
５ａ 貯湯槽水循環ポンプ
５ｂ 浴槽水循環ポンプ
８ａ〜８ｅ 貯湯温検知手段
９ 熱回収運転制御手段
２０ 切換手段
２１ 熱交往き管
２２ 熱回収往き管
２３ 沸き上げ戻り管
２４ 熱交戻り管
２５ 浴槽循環路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯槽の水を加熱する給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の給湯装置は、例えば図１１のようなものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８は、特許文献１に記載された従来の給湯装置を示すものである。
【０００４】
図１１に示すように、貯湯槽１と、この貯湯槽１の水を加熱する第１の加熱手段２と、貯湯槽１の外部の熱源としての浴槽３と、貯湯槽１内に設けられた第２の加熱手段としての風呂熱交換器４と、この風呂熱交換器４に浴槽３の水を搬送するポンプ５と、風呂熱交換器４に流入する水温を検知する流入温度検知手段６と、風呂熱交換器４から流出する水温を検知する流出温度検知手段７とを設け、使い終わった浴槽３の水で貯湯槽１の水を加熱する、いわゆる熱回収運転中に流入温度検知手段６と流出温度検知手段７との差に基づいて、この熱回収運転の停止条件を決定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２５０５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、浴槽３からの熱回収の状態だけで熱回収運転の停止条件を決定する前記従来の構成では、熱回収運転の結果として貯湯槽１の水温が上昇するのであるが、第１の加熱手段２の方式によってはその水温上昇の性状で加熱効率に影響を与える。
【０００７】
とくに第１の加熱手段２としてヒートポンプを用いる場合、加熱前の水温が高いとヒートポンプの運転効率は大きく低下するために、より多くの熱を回収することが必ずしもシステム全体の効率を向上させることにつながらず、省エネルギーにならない場合があるという課題があった。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、熱回収運転をおこなう際に、熱回収運転の運転停止を最適化することにより、システム効率を向上させ省エネルギー性を高めた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】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の給湯装置は、貯湯槽と、前記貯湯槽の湯水を加熱する第１の加熱手段と、前記貯湯槽外に設けられ、前記第１の加熱手段による加熱温度よりも低温の熱源と、前記熱源からの熱により前記貯湯槽の湯水を加熱する第２の加熱手段と、前記貯湯槽内の湯水温度を検知する複数の貯湯温検知手段と、制御手段とを備え、前記複数の貯湯温検知手段のうち少なくともひとつの検知温度に基づいて、前記第２の加熱手段による加熱運転を停止させることを特徴とするものである。
【００１０】
これにより、熱回収運転をおこなう際に、熱回収運転の運転停止を最適化することにより、システム効率を向上させ省エネルギー性を高めた給湯装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱回収運転をおこなう際に、熱回収運転の運転停止を最適化することにより、システム効率を向上させ省エネルギー性を高めた給湯装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における給湯装置の構成図
【図２】同給湯装置の熱回収運転制御手段のブロック図
【図３】同給湯装置の熱回収運転による貯湯槽内の温度分布の変化を示した図
【図４】同給湯装置の第１の加熱手段であるヒートポンプユニットの運転効率を示した図
【図５】同給湯装置の熱回収量とヒートポンプユニットの入力の関係を示した図
【図６】同給湯装置の熱回収運転動作のフローチャート
【図７】本発明の実施の形態２における給湯装置の構成図
【図８】本発明の第３の実施の形態における給湯装置の構成図
【図９】同給湯装置の熱回収運転時の水および湯の流れ方向を示した回路構成図
【図１０】同給湯装置の沸き上げ運転時の水および湯の流れ方向を示した回路構成図
【図１１】従来の給湯装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、貯湯槽と、前記貯湯槽の湯水を加熱する第１の加熱手段と、前記貯湯槽外に設けられ、前記第１の加熱手段による加熱温度よりも低温の熱源と、前記熱源からの熱により前記貯湯槽の湯水を加熱する第２の加熱手段と、前記貯湯槽内の湯水温度を検知する複数の貯湯温検知手段と、制御手段とを備え、前記複数の貯湯温検知手段のうち少なくともひとつの検知温度に基づいて、前記第２の加熱手段による加熱運転を停止させることを特徴とする給湯装置である。
【００１４】
これにより、熱回収運転をおこなう際に、熱回収運転中の貯湯槽の温度分布に基づき、熱回収運転の運転停止を最適化することにより、システム効率を向上させ省エネルギー性を高めた給湯装置を提供できる。
【００１５】
第２の発明は、特に第１の発明において、前記第２の加熱手段による加熱運転停止後の、前記第１の加熱手段の運転時における入力が略最小となるように、前記第２の加熱手段による加熱運転を停止させることを特徴とするものである。
【００１６】
これにより、熱回収運転中の貯湯槽の温度分布に基づき、第１の加熱手段によって所定の貯湯量を沸き上げるための消費熱量（消費電力）が最小となる時点を判断して、第２の加熱手段による熱回収運転を停止するので、本来の目的であるシステム全体としての効率向上を実現し、省エネルギー性を高める効果がある。
【００１７】
第３の発明は、特に第１または２の発明において、前記第１の加熱手段は、前記貯湯槽外に設けられたヒートポンプユニットで、前記貯湯槽下部から湯水を取り出して前記ヒートポンプユニットにて加熱した後、前記貯湯槽上部に戻す構成としたことを特徴とするものである。
【００１８】
これにより、第２の加熱手段による貯湯槽内水温の上昇により必要な沸き上げ量が少なくなる効果と、加熱する前の水温が高いほど運転効率が低下するヒートポンプの特性との関係を最適化することができるため、省エネルギー性の高い運転が可能となる。
【００１９】
第４の発明は、特に第１〜第３のいずれかの発明において、前記第２の加熱手段は前記貯湯槽外に設けられ、前記貯湯槽から取り出した湯水を、前記熱源から搬送された熱と前
記第２の加熱手段にて熱交換して、前記貯湯槽に戻す構成としたことを特徴とするものである。
【００２０】
これにより、第２の加熱手段は熱源の状態に応じた搬送熱量の制御や、貯湯槽への戻し位置などの考慮で貯湯槽内の温度分布を最適にできるなど、設計の自由度が高くなることによって省エネルギー効果をより向上させることができる。
【００２１】
第５の発明は、特に第１〜第３のいずれかの発明において、前記第２の加熱手段は前記貯湯槽内に設けられ、前記熱源から搬送された熱を、前記貯湯槽内で前記第２の加熱手段にて熱交換する構成としたことを特徴とするもので、簡易な構成で所望の効果を実現できる。
【００２２】
第６の発明は、特に第３または第４の発明において、前記熱源は浴槽の湯で、前記第２の加熱手段は前記貯湯槽内の湯水と前記浴槽内の湯水とが熱交換する熱交換器で、かつ、前記熱交換器に前記浴槽内の湯水が循環するように接続された浴槽循環路と、前記貯湯槽内の略上部の湯が前記熱交換器に流れるように切換手段を介して前記熱交換器に接続された熱交往き管と、前記熱交換器で前記浴槽の湯水と熱交換された湯水が再び前記貯湯槽内へ戻るように前記貯湯槽に接続された熱交戻り管と、前記貯湯槽の略下部の湯水が前記熱交換器に流れるように、前記第１の加熱手段、前記切換手段を順に介して前記熱交換器に接続された熱回収往き管と、前記第１の加熱手段にて加熱された湯水が前記貯湯槽内に戻るように、前記切換手段から前記貯湯槽に接続された沸き上げ戻り管とを備え、前記熱交換器により前記浴槽の湯の有する熱で前記貯湯槽の湯水を加熱する加熱運転を行うときには、前記熱回収往き管、前記加熱手段、前記切換手段、前記熱交換器、前記熱交戻り管の順に前記貯湯槽からの湯水が流れるように、また、前記第１の加熱手段により前記貯湯槽内の湯水を加熱する沸き上げ運転を行うときには、前記熱回収往き管、前記第１の加熱手段、前記切換手段、前記沸き上げ戻り管の順に前記貯湯槽からの湯が流れるように、前記制御手段が前記切換手段を切り換える構成としたことを特徴とするものである。
【００２３】
これにより、浴槽の湯の有する熱で貯湯槽の湯水を加熱する加熱運転時に使用する配管の一部を、貯湯槽内の湯水の沸き上げ運転時にも使用する構成とすることができ、低コスト化を実現した給湯装置を提供できる。
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における給湯装置の構成を示す図である。
【００２６】
図１において、給湯装置は、貯湯槽１と、この貯湯槽１内の湯水を加熱する第１の加熱手段としてのヒートポンプユニット２を備えている。
【００２７】
また、熱源として熱回収をおこなう対象の浴槽３と、貯湯槽１内の湯水を加熱するために、浴槽３の湯と貯湯槽１内の水とを熱交換するように構成された第２の加熱手段である風呂熱交換器４を備えている。
【００２８】
また、この風呂熱交換器４に、貯湯槽１内の湯水を循環させる貯湯槽水循環ポンプ５ａと、風呂熱交換器４に浴槽３の湯水を循環させる浴槽水循環ポンプ５ｂとを備えている。
【００２９】
さらに、貯湯槽１内の水温を検知する複数の貯湯温検知手段８ａ〜８ｅと、これら複数の貯湯温検知手段８ａ〜８ｅの出力に基づいて、第２の加熱手段である風呂熱交換器４に
て貯湯槽１内の湯水を加熱するために、貯湯槽水循環ポンプ５ａ、浴槽水循環ポンプ５ｂの運転動作を制御する加熱手段制御手段としての熱回収運転制御手段９を備えている。
【００３０】
図２は熱回収運転制御手段９のブロック図を示している。
【００３１】
熱回収運転制御手段９は、ヒートポンプユニット２による沸上運転を制御する沸上運転制御手段（図示せず）から貯湯後の給湯利用に必要な貯湯熱量を取得する所要貯湯熱量取得部１０と、貯湯温検知手段８ａ〜８ｅにより貯湯温度分布を測定する貯湯温度分布測定部１１と、これら所要貯湯熱量取得部１０と貯湯温度分布測定部１１で得られた結果に基づいて必要な沸上熱量を算出する必要沸上熱量算出部１２と、貯湯温度分布測定部１１による現在の温度分布と必要沸上熱量算出部１２から沸上完了時の温度分布を推定する沸上完了時貯湯温度分布推定部１３とを有している。
【００３２】
さらに、熱回収運転制御手段９は、貯湯温度分布測定部１１による現在の温度分布から沸上完了時貯湯温度分布推定部１３での沸き上げ完了時の推定温度分布に至る間のヒートポンプユニット２への入力を推定する沸上所要入力推定部１４と、この沸上所要入力推定部１４による入力推定値の時間変化に基づいて貯湯槽水循環ポンプ５ａ、浴槽水循環ポンプ５ｂとを制御するポンプ制御部１５とを有している。
【００３３】
以上のように構成された給湯装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００３４】
一般的な家庭での湯の利用における基本的な動作として、朝には貯湯槽１にその日使う分の湯が貯えられており、活動している時間帯に順次給湯に利用される。給湯利用中に貯湯量が不足する場合には必要に応じてヒートポンプユニット２を運転し、追加で貯湯運転をおこなうこともある。
【００３５】
一日の給湯利用が終わる時点で貯湯槽１内の湯は大部分が給水と置換され、その後の深夜に再び次の利用のための貯湯運転がおこなわれる。
【００３６】
このとき、入浴のために浴槽３に供給された湯は、給湯利用終了時には貯湯槽１内の水温に対して比較的高温で残されていることが多いので、ヒートポンプユニット２による深夜の貯湯運転の前、あるいは運転中に貯湯槽１に熱回収をおこなう。
【００３７】
ここで、この浴槽３に残された湯の熱回収の動作を、図３〜図５を用いて説明する。
【００３８】
熱回収運転は、貯湯槽水循環ポンプ５ａと浴槽水循環ポンプ５ｂの稼動により、貯湯槽１下部の水と浴槽３内の湯とが風呂熱交換器４に送られ、この貯湯槽１下部の水を浴槽３の水で加熱して貯湯槽１上部に戻すことによっておこなう。
【００３９】
熱回収運転により貯湯槽１内の温度分布は図３に示す１６、１７、１８の順に変化する。この貯湯温度は当然ながら給湯に必要とされる貯湯温度よりも低い温度域であるため、ヒートポンプユニット２で再加熱して利用する。
【００４０】
ヒートポンプユニット２の運転効率は、図４に示すように加熱前の水温が高いほど低下する。
【００４１】
図３に示した貯湯槽１の温度分布からわかるように、熱回収運転後のヒートポンプユニット２による加熱量は、浴槽３からの回収熱量が増加するほど少なくなるが、それと同時にヒートポンプユニット２で加熱する前の水温は高くなって、再加熱時の運転効率は低下するので、できるだけ多くの熱回収をおこなうことが必ずしも省エネルギーにつながらな
い。
【００４２】
すなわち、ヒートポンプユニット２への入力（消費熱量あるいは消費電力）は、所要貯湯熱量を得るための熱回収前の必要加熱量から熱回収運転によって得られた回収熱量を減じたものを、ヒートポンプユニット２による貯湯運転中の平均効率で除したものとなり、この値は図５に示すように、回収熱量に対して最小値を有する場合がある。
【００４３】
したがって、浴槽３からの熱回収運転を、熱回収運転停止後に行われる再加熱運転において、ヒートポンプユニット２への入力が略最小となる時点で停止することが、より高い省エネルギー効果を得るために必要である。
【００４４】
略最小値となる時点を見つける具体的な方法としては、所定の時間間隔で測定される貯湯槽１の温度分布に基づいて予想されるヒートポンプユニット２への入力値の刻々の変化の推移を求めて、その値の減少度合いが小さいか減少しなくなる、あるいは増加に転じることで判断する。
【００４５】
先にも述べたが、図４に示すように、貯湯槽１内の湯水をヒートポンプユニット２にて加熱する場合、貯湯槽１からヒートポンプユニット２に水を搬送させる部位の温度（本実施の形態においては、貯湯槽１の下部の温度）が低くなるにつれて、ヒートポンプユニット２の運転効率は高くなるが、浴槽３からの熱回収運転時、浴槽３からの熱回収した湯水が貯湯槽１内に入湯してくることで、貯湯槽１からヒートポンプユニット２に水を搬送させる部位の温度が上昇し始める状態が存在する。
【００４６】
従って、浴槽３からの熱回収運転時に、貯湯槽１のヒートポンプユニット２に水を搬送させる部位の温度を測定し、その温度の上昇度合いが増加に転じる付近で、浴槽３からの熱回収運転動作を停止させることで、熱回収運転後の加熱運転時におけるヒートポンプユニット２の運転効率の略最大を実現できるのである。
【００４７】
図６は、熱回収運転制御手段９の動作のフローチャートである。熱回収運転中の動作は、まず所要貯湯熱量取得部１０で取得された所要貯湯熱量と貯湯温検知手段８ａ〜８ｅにより測定された現在の貯湯槽１の温度分布およびヒートポンプユニット２の沸き上げ温度等の運転条件から貯湯運転完了時の貯湯槽１内の温度分布を予測する。
【００４８】
そして、それを現在の温度分布と比較して、その時点からヒートポンプユニット２で加熱する場合の残りの加熱量Ｑｒを求める（ステップ１）。
【００４９】
次に、測定された現在の温度分布から、予測された貯湯運転完了時の温度分布に達するまでの間にヒートポンプユニット２で沸き上げる前の平均水温を推定する（ステップ２）。
【００５０】
さらにステップ２で求めた平均水温と図４で示したヒートポンプユニット２の特性とから貯湯運転時の平均効率を求め、ステップ１で求めた残りの加熱量Ｑｒをこの平均効率で除して、貯湯運転時の入力Ｑｉｎを推定する（ステップ３）。
【００５１】
Ｑｉｎは前回の評価時刻において求めた値であるＱｉｎ−ｆとの差を求め、それがあらかじめ定めた偏差ｑより小さい場合、すなわち推定入力の変化が次第に小さくなって最小値と判断されたら、ステップ５で貯湯槽水循環ポンプ５ａと浴槽水循環ポンプ５ｂとを停止して熱回収運転を終了する。
【００５２】
ＱｉｎとＱｉｎ−ｆとの差がｑ以上の場合は熱回収運転を継続し、次の評価時刻になれ
ば（ステップ７）、以上の動作を繰り返す。
【００５３】
なお、補足として熱回収運転開始後一回目の動作時は、ステップ４での比較はおこなわずにステップ６を実行する。
【００５４】
ここでは、最小値の判断を減少度合いが小さくなったことでおこなっているが、評価時刻間の入力の差ｑが０となる場合、またはｑの符号が前回の評価時刻と逆になる場合、すなわち推定入力が増加に転じるときを最小値として、熱回収運転を停止してもよい。
【００５５】
また、測定される貯湯槽１の温度の値の測定誤差等により、推定入力は最小値に至る間に増減のあることも多い。したがって、最近の数回の評価時刻における推定入力を記憶しておき、その移動平均値を用いて最小値に達したかどうかを判断することによって、最小値に達したかどうかの判定精度をより高められる場合もある。
【００５６】
また、以上説明したような、その都度温度分布を評価して入力を求める方法は精度が高いものの計算が煩雑となり、熱回収運転制御手段９の負荷が大きい。
【００５７】
その場合は、入力に対して最も影響を与える位置の貯湯温の変化をあらかじめ把握しておき、その位置に対応する貯湯温検知手段８ａ〜８ｅのうち、いずれかの温度が上昇し始めたときや所定の温度上昇がみられたとき、あるいは、たとえば貯湯温検知手段８ｄの検知温度が上昇し、かつ、貯湯温検知手段８ｅの検知温度は上昇しない間は熱回収運転を継続するというように、二つ以上の温度の組み合わせに応じて停止の判断をしてもよい。
【００５８】
具体的には、比較的貯湯槽１の下部に近い温度が上昇してくることを検出して熱回収運転を停止させることによってもヒートポンプユニット２の効率を損なうことが少なくなって所望の効果を得ることができる。さらに、貯湯槽１のより上部の温度の変化を考慮すれば、熱回収運転による回収熱量の確保を同時に評価でき、精度は向上する。
【００５９】
このように、本発明の第１の実施の形態によれば、所要貯湯熱量を沸き上げるためのヒートポンプユニット２への入力が最小となる時点で熱回収運転を停止することによって、本来の目的であるシステム全体としての効率向上を実現し、省エネルギー性を高めることができる。
【００６０】
構成としては、貯湯槽１下部の水を取り出して風呂熱交換器４で加熱し、貯湯槽１上部へ戻しているが、熱回収運転による貯湯槽１内の温度分布はこの取り出し位置や戻し位置の違いによって変わる。
【００６１】
さらに、貯湯槽水循環ポンプ５ａの能力制御によって熱回収の速度なども制御でき、これら構成や制御の違いに応じて運転効率も変化する。
【００６２】
したがって、この実施の形態では、使われ方や貯湯槽１の容量などを考慮して適切な取り出し位置や戻り位置を設定したり、貯湯槽水循環ポンプ５ａの能力制御をおこなえるといった最適化設計の自由度が高いために複数の異なる機種に適用しやすく、その結果、多くの使用者に提供することによって大きな省エネルギー効果を得ることができる。
【００６３】
（実施の形態２）
図７は、本発明の第２の実施の形態における給湯装置の構成を示す図である。
【００６４】
第１の実施の形態と異なる点は、第２の加熱手段として、貯湯槽１内下方に設置した風呂熱交換器４に、浴槽水循環ポンプ５ｂで浴槽３内の湯水を搬送する構成としたことであ
る。
【００６５】
動作と主な効果は第１の実施の形態で説明したものと同様である。異なる効果としては第１の実施の形態で説明したような設計の自由度は低いものの、配管構成が簡単かつポンプが一個で済むというように、簡易な構成で所望の効果を得られる。
【００６６】
また、配管が少ないことや、風呂熱交換器４が露出していないことから、無駄な放熱が小さくなって、省エネルギーに有利な点を有する。
【００６７】
（実施の形態３）
図８は、本発明の第３の実施の形態における給湯装置の構成を示す図である。
【００６８】
図８において、第１の実施の形態と異なる点は、切換手段２０を設け、風呂熱交換器４の一次側入口に、切換手段２０を介して貯湯槽１に接続された熱交往き管２１を接続するとともに、貯湯槽１の下部と切換手段２０とを、ヒートポンプユニット２を介して、熱回収往き管２２にて接続している。
【００６９】
さらには、貯湯槽１の上部と切換手段２０とを沸き上げ戻り管２３にて接続し、貯湯槽水循環ポンプ５ａを熱回収往き管２２に配設している。
【００７０】
また、熱交戻り管２４を貯湯槽１の略中央部に接続している。２５は風呂熱交換器４に浴槽３内の湯水が循環するように接続された浴槽循環路、２６は沸き上げ運転制御手段である。
【００７１】
以上のように構成された給湯装置について、以下その動作、作用を説明する。動作全体については第１の実施の形態で説明したものと同様であり、回路の違いによる湯水の経路が異なる部分について説明する。
【００７２】
風呂熱交換器４により浴槽３の湯の有する熱を貯湯槽１の湯水に回収する熱回収運転を行うときには、図９に示すように、熱回収運転制御手段９が、まず浴槽３の湯を風呂熱交換器４の二次側流路に搬送するために浴槽水循環ポンプ５ｂを運転することによって、浴槽循環路１５に浴槽３の湯水を循環させる。
【００７３】
その後、貯湯槽１の下部から、熱回収往き管２２、ヒートポンプユニット２、切換手段２０、風呂熱交換器４の一次側流路、熱交戻り管２４、貯湯槽１の略中央部へと順に貯湯槽１からの湯水を流すよう、貯湯槽水循環ポンプ５ａを運転する。これにより、浴槽３の湯が有する熱が貯湯槽１の湯水に回収される。
【００７４】
なお、浴槽水循環ポンプ５ｂによる湯の搬送量を貯湯槽水循環ポンプ５ａによる湯水の搬送量より大きくすることで、浴槽水循環ポンプ５ｂによる必要流量が確保されて、浴槽３内の温度分布が均一化され、浴槽３から安定的に熱回収を行うことができるとともに、貯湯槽水循環ポンプ５ａによる搬送流量が過大になって、貯湯槽１内の湯水が攪拌されることなく、温度成層を保持できるため、後述する貯湯槽１内の湯水の沸き上げ運転を効率的に行うことが可能となる。
【００７５】
また、ヒートポンプユニット２により、貯湯槽１内の湯水を加熱する沸き上げ運転を行うときには、図１０に示すように、沸き上げ運転制御手段２６によって切換手段２０の流路方向を上述した熱回収運転時とは異なる方向に切り換えて、貯湯槽水循環ポンプ５ａを運転することで、貯湯槽１の下部から、熱回収往き管２２、ヒートポンプユニット２、切換手段２０、沸き上げ戻り管２３、貯湯槽１の上部へと順に貯湯槽１からの湯水を流し、
ヒートポンプユニット２通過後の湯が、所定の沸き上げ温度になるように、貯湯槽水循環ポンプ５ａによる湯水の搬送量を制御する。
【００７６】
これにより、貯湯槽１下部の水がヒートポンプユニット２で加熱されて、貯湯槽１の上部に戻され、高温湯が貯湯槽１内で貯湯される。
【００７７】
なお、熱回収運転と沸き上げ運転のいずれの場合も、風呂熱交換器４の一次側に貯湯槽１の下部の湯水を搬送するために、熱回収往き管２２に設けた貯湯槽水循環ポンプ５ａを用いたが、熱回収運転を行う場合には、熱交戻り管２４にポンプを設けてもよい。
【００７８】
この実施の形態では、切換手段２０を用いることで熱回収運転と沸き上げ運転の流路のかなりの部分を共用できるため、使用する配管部材を少なくできることから、省資源化、低コスト化が実現できるという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上のように、本発明にかかる給湯装置は、複数の熱源による貯湯槽への蓄熱において、システムの効率を向上させることができるので、前記したような家庭用の給湯装置に適用できるほか、熱源と貯湯槽を有するシステムにおいて業務用などの規模の大きい用途にも適用し、優れた給湯温度制御性を提供できる。
【符号の説明】
【００８０】
１ 貯湯槽
２ 第１の加熱手段（ヒートポンプユニット）
３ 浴槽（熱源）
４ 第２の加熱手段（風呂熱交換器）
５ａ 貯湯槽水循環ポンプ
５ｂ 浴槽水循環ポンプ
８ａ〜８ｅ 貯湯温検知手段
９ 熱回収運転制御手段
２０ 切換手段
２１ 熱交往き管
２２ 熱回収往き管
２３ 沸き上げ戻り管
２４ 熱交戻り管
２５ 浴槽循環路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯槽と、前記貯湯槽の湯水を加熱する第１の加熱手段と、前記貯湯槽外に設けられ、前記第１の加熱手段による加熱温度よりも低温の熱源と、前記熱源からの熱により前記貯湯槽の湯水を加熱する第２の加熱手段と、前記貯湯槽内の湯水温度を検知する複数の貯湯温検知手段と、制御手段とを備え、前記複数の貯湯温検知手段のうち少なくともひとつの検知温度に基づいて、前記第２の加熱手段による加熱運転を停止させることを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
前記第２の加熱手段による加熱運転停止後の、前記第１の加熱手段の運転時における入力が略最小となるように、前記第２の加熱手段による加熱運転を停止させることを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【請求項３】
前記第１の加熱手段は、前記貯湯槽外に設けられたヒートポンプユニットで、前記貯湯槽下部から湯水を取り出して前記ヒートポンプユニットにて加熱した後、前記貯湯槽上部に戻す構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載の給湯装置。
【請求項４】
前記第２の加熱手段は前記貯湯槽外に設けられ、前記貯湯槽から取り出した湯水を、前記熱源から搬送された熱と前記第２の加熱手段にて熱交換して、前記貯湯槽に戻す構成としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の給湯装置。
【請求項５】
前記第２の加熱手段は前記貯湯槽内に設けられ、前記熱源から搬送された熱を、前記貯湯槽内で前記第２の加熱手段にて熱交換する構成としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の給湯装置。
【請求項６】
前記熱源は浴槽の湯で、前記第２の加熱手段は前記貯湯槽内の湯水と前記浴槽内の湯水とが熱交換する熱交換器で、かつ、前記熱交換器に前記浴槽内の湯水が循環するように接続された浴槽循環路と、前記貯湯槽内の略上部の湯が前記熱交換器に流れるように切換手段を介して前記熱交換器に接続された熱交往き管と、前記熱交換器で前記浴槽の湯水と熱交換された湯水が再び前記貯湯槽内へ戻るように前記貯湯槽に接続された熱交戻り管と、前記貯湯槽の略下部の湯水が前記熱交換器に流れるように、前記第１の加熱手段、前記切換手段を順に介して前記熱交換器に接続された熱回収往き管と、前記第１の加熱手段にて加熱された湯水が前記貯湯槽内に戻るように、前記切換手段から前記貯湯槽に接続された沸き上げ戻り管とを備え、前記熱交換器により前記浴槽の湯の有する熱で前記貯湯槽の湯水を加熱する加熱運転を行うときには、前記熱回収往き管、前記加熱手段、前記切換手段、前記熱交換器、前記熱交戻り管の順に前記貯湯槽からの湯水が流れるように、また、前記第１の加熱手段により前記貯湯槽内の湯水を加熱する沸き上げ運転を行うときには、前記熱回収往き管、前記第１の加熱手段、前記切換手段、前記沸き上げ戻り管の順に前記貯湯槽からの湯が流れるように、前記制御手段が前記切換手段を切り換える構成としたことを特徴とする請求項３または４に記載の給湯装置。
【請求項１】
貯湯槽と、前記貯湯槽の湯水を加熱する第１の加熱手段と、前記貯湯槽外に設けられ、前記第１の加熱手段による加熱温度よりも低温の熱源と、前記熱源からの熱により前記貯湯槽の湯水を加熱する第２の加熱手段と、前記貯湯槽内の湯水温度を検知する複数の貯湯温検知手段と、制御手段とを備え、前記複数の貯湯温検知手段のうち少なくともひとつの検知温度に基づいて、前記第２の加熱手段による加熱運転を停止させることを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
前記第２の加熱手段による加熱運転停止後の、前記第１の加熱手段の運転時における入力が略最小となるように、前記第２の加熱手段による加熱運転を停止させることを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
【請求項３】
前記第１の加熱手段は、前記貯湯槽外に設けられたヒートポンプユニットで、前記貯湯槽下部から湯水を取り出して前記ヒートポンプユニットにて加熱した後、前記貯湯槽上部に戻す構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載の給湯装置。
【請求項４】
前記第２の加熱手段は前記貯湯槽外に設けられ、前記貯湯槽から取り出した湯水を、前記熱源から搬送された熱と前記第２の加熱手段にて熱交換して、前記貯湯槽に戻す構成としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の給湯装置。
【請求項５】
前記第２の加熱手段は前記貯湯槽内に設けられ、前記熱源から搬送された熱を、前記貯湯槽内で前記第２の加熱手段にて熱交換する構成としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の給湯装置。
【請求項６】
前記熱源は浴槽の湯で、前記第２の加熱手段は前記貯湯槽内の湯水と前記浴槽内の湯水とが熱交換する熱交換器で、かつ、前記熱交換器に前記浴槽内の湯水が循環するように接続された浴槽循環路と、前記貯湯槽内の略上部の湯が前記熱交換器に流れるように切換手段を介して前記熱交換器に接続された熱交往き管と、前記熱交換器で前記浴槽の湯水と熱交換された湯水が再び前記貯湯槽内へ戻るように前記貯湯槽に接続された熱交戻り管と、前記貯湯槽の略下部の湯水が前記熱交換器に流れるように、前記第１の加熱手段、前記切換手段を順に介して前記熱交換器に接続された熱回収往き管と、前記第１の加熱手段にて加熱された湯水が前記貯湯槽内に戻るように、前記切換手段から前記貯湯槽に接続された沸き上げ戻り管とを備え、前記熱交換器により前記浴槽の湯の有する熱で前記貯湯槽の湯水を加熱する加熱運転を行うときには、前記熱回収往き管、前記加熱手段、前記切換手段、前記熱交換器、前記熱交戻り管の順に前記貯湯槽からの湯水が流れるように、また、前記第１の加熱手段により前記貯湯槽内の湯水を加熱する沸き上げ運転を行うときには、前記熱回収往き管、前記第１の加熱手段、前記切換手段、前記沸き上げ戻り管の順に前記貯湯槽からの湯が流れるように、前記制御手段が前記切換手段を切り換える構成としたことを特徴とする請求項３または４に記載の給湯装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−３２８９９（Ｐ２０１３−３２８９９Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２０５６９（Ｐ２０１２−２０５６９）
【出願日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]