貯湯式給湯装置
【課題】複数本の貯湯タンクを有した貯湯式給湯装置において、貯湯効率を向上させる。
【解決手段】第１貯湯タンクおよび第２貯湯タンク内の湯水を加熱手段３４に循環させる加熱循環回路４０と、第１貯湯タンク、第２貯湯タンク内の湯水の一方を選択的に加熱手段３４に循環させるよう加熱循環回路４０の流路を切り替える循環切替手段１１と、給湯時に第１出湯管５、第２出湯管６からの湯水の一方を選択的または優先的に出湯させる出湯混合弁１１と、沸き上げる際は、第２貯湯タンクを沸き上げた後に第１貯湯タンクを沸き上げるように循環切替手段１１を切り替え、給湯を行う際は、先に沸き上げた第２貯湯タンクからの湯水を選択的または優先的に出湯させ、その後、後に沸き上げた第１貯湯タンクからの湯水を選択的または優先的に出湯させるよう出湯混合弁１１を制御するようにした。
【解決手段】第１貯湯タンクおよび第２貯湯タンク内の湯水を加熱手段３４に循環させる加熱循環回路４０と、第１貯湯タンク、第２貯湯タンク内の湯水の一方を選択的に加熱手段３４に循環させるよう加熱循環回路４０の流路を切り替える循環切替手段１１と、給湯時に第１出湯管５、第２出湯管６からの湯水の一方を選択的または優先的に出湯させる出湯混合弁１１と、沸き上げる際は、第２貯湯タンクを沸き上げた後に第１貯湯タンクを沸き上げるように循環切替手段１１を切り替え、給湯を行う際は、先に沸き上げた第２貯湯タンクからの湯水を選択的または優先的に出湯させ、その後、後に沸き上げた第１貯湯タンクからの湯水を選択的または優先的に出湯させるよう出湯混合弁１１を制御するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数本の貯湯タンクを有した貯湯式給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の複数の貯湯タンクを有した貯湯式給湯装置においては、図５に示すように、湯水を貯湯する複数の貯湯タンクＡ、Ｂと、貯湯タンクＡの頂部から給湯するための給湯管１０１と、貯湯タンクＢの底部に給水するための給水管１０２と、貯湯タンクＢの頂部と貯湯タンクＡの底部を接続する連絡管１０３と、貯湯タンクＡ内の上部に設けられ浴槽水を加熱するための風呂熱交換器１０４と、貯湯タンクＡ、Ｂ内の湯水を加熱するためのヒートポンプ式加熱手段１０５と、貯湯タンクＢ底部から流出させた湯水をヒートポンプ式加熱手段１０５へ導く入水管１０６と、ヒートポンプ式加熱手段１０５で加熱した湯水を貯湯タンクＡ頂部へ導く沸き上げ管１０７と、給湯管１０１から分岐接続された大気開放弁１０８と、貯湯タンクＡの底部と貯湯タンクＢの底部にそれぞれ連通した排水栓１０９および排水栓１１０とを備え、貯湯タンクＡ、Ｂの湯水を沸き上げる沸き上げ運転の際には、ヒートポンプ式加熱手段１０５に備えられた循環ポンプ（図示せず）を駆動して、貯湯タンクＢ底部から流出させた湯水を加熱して、貯湯タンクＡ頂部から戻し、連絡管１０３を介して貯湯タンクＢの底まで満タンに沸き上げ、給湯する際には、貯湯タンクＡ内上部の湯を貯湯タンクＢ底部から流入する給水によって連絡管１０３を介して押し出すようにして給湯するようにしていたものであった（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１３９２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、この従来のものでは、沸き上げ運転の初期に沸き上げた湯は、貯湯タンクＢの底部に貯められて、沸き上げ運転の終了間際に沸き上げられた湯は、貯湯タンクＡの頂部に貯められる。そして、給湯の際には、最後に貯められた貯湯タンクＡの頂部の湯が最初に給湯され、最初に貯められた貯湯タンクＢの底部の湯は最後に給湯される。そのため、貯湯タンクＢに貯められる湯は、沸き上げ運転の最中から自然放熱が始まり、最後に給湯されるまで長期間にわたって放置され、実際に給湯されるまでの間に多量に自然放熱してしまうため放熱ロスが大きく、貯湯効率が悪かった。
【０００５】
また、浴槽水を加熱する追焚き運転等を行う時刻は主に夜になるため、追焚き運転等の開始時刻までの間に給湯されていくことで、風呂熱交換器１０４の周囲は沸き上げ運転の終わり頃に沸き上げた湯が給湯により沸き上げ運転の初期に沸き上げられた湯に置換されていき、長期間自然放熱した湯に囲まれることとなる。しかも貯湯タンクＢ内の湯水は連絡管１０３を介して貯湯タンクＡに供給されるため、連絡管１０３で放熱して、温度が低下した後に貯湯タンクＡに貯湯される。そのため、追焚き運転等の熱源となる貯湯温水は非常に貯湯効率が悪いという課題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するため、請求項１では、湯水を貯湯する第１貯湯タンク、第２貯湯タンクと、これら第１貯湯タンク、第２貯湯タンクのそれぞれ下部に給水する第１給水管、第２給水管と、前記第１貯湯タンク、第２貯湯タンクのそれぞれ上部から出湯する第１出湯管、第２出湯管と、前記第１貯湯タンク、第２貯湯タンク内の湯水を沸き上げる加熱手段と、前記第１貯湯タンクおよび第２貯湯タンク内の湯水を前記加熱手段に循環させる加熱循環回路と、前記第１貯湯タンク、第２貯湯タンク内の湯水の一方を選択的に前記加熱手段に循環させるよう前記加熱循環回路の流路を切り替える循環切替手段と、給湯時に前記第１出湯管、第２出湯管からの湯水の一方を選択的または優先的に出湯させる出湯切替弁または出湯混合弁と、前記第１貯湯タンク、第２貯湯タンクの湯水を前記加熱手段で沸き上げる際は、前記第２貯湯タンクを沸き上げた後に前記第１貯湯タンクを沸き上げるように循環切替手段を切り替え、給湯を行う際は、先に沸き上げた前記第２貯湯タンクからの湯水を選択的または優先的に出湯させ、その後、後に沸き上げた前記第１貯湯タンクからの湯水を選択的または優先的に出湯させるよう前記出湯切替弁または出湯混合弁を制御するようにした。
【０００７】
また、請求項２では、前記加熱循環回路は、前記加熱手段から前記第１貯湯タンク、第２貯湯タンクへ戻す流路を前記出湯切替弁または出湯混合弁を介して前記第１出湯管、第２出湯管へ接続し、前記第１出湯管、第２出湯管を前記加熱循環回路の一部として共用すると共に、前記循環切替手段を前記出湯切替弁または出湯混合弁で共用するようにした。
【０００８】
また、請求項３では、前記第１貯湯タンク内の湯水を熱源として浴槽水を加熱する風呂熱交換器を設けた。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の請求項１によれば、給湯時は、先に沸き上げた第２貯湯タンクから選択的または優先的に出湯するので、沸き上げから給湯までの時間が短縮されて自然放熱量が減少し、貯湯効率を向上することができる。
【００１０】
また、請求項２によれば、配管の本数や弁体の数を減らすことができ、低コストかつシンプルな構造とすることができる。
【００１１】
また、請求項３によれば、沸き上げ時は、浴槽水を加熱するための熱源となる湯水を後に沸き上げるため、熱源となる第１貯湯タンクの自然放熱量が減少すると共に、給湯時には第２貯湯タンクの湯水が先に給湯され、第２貯湯タンクの湯が無くなるまでは第１貯湯タンクの湯はそのまま残るので、従来のように給湯の進行に伴って初期に沸き上げられた湯に置換されるようなこともなく、浴槽水の加熱源としての湯温を高く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の貯湯式風呂給湯装置の概略構成図
【図２】同一実施形態の沸き上げ時の作動を示すフローチャート
【図３】同一実施形態の給湯時の作動を示すフローチャート
【図４】別実施形態の給湯時の作動を示すフローチャート
【図５】従来の貯湯式風呂給湯装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の一実施形態の貯湯式風呂給湯装置を図面に基づいて説明する。
１は湯水を貯湯する第１貯湯タンク、２は第１貯湯タンクに並列に設けられ湯水を貯湯する第２貯湯タンク、３は第１貯湯タンク１下部に給水する第１給水管、４は第２貯湯タンク２下部に給水する第２給水管、５は第１貯湯タンク１上部から出湯する第１出湯管、６は第２貯湯タンク２上部から出湯する第２出湯管、７は減圧弁８と給水逆止弁９とを備えその下流で第１給水管３および第２給水管４に分岐する給水本管、１０は第１出湯管５から分岐して設けられ第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２の過圧膨張分を自動的に逃がすと共に手動で開放可能な構成とした過圧逃がし弁である。
【００１４】
１１は第１出湯管５からの湯水と第２出湯管６からの湯水を混合して出湯する出湯混合弁、１２は出湯混合弁１１で混合された湯水を供給する混合出湯管、１３は混合出湯管１２に設けられ出湯混合弁１１で混合された湯水の温度を検出する出湯温度センサ、１４は給水本管７の減圧弁８と給水逆止弁９の間から分岐された第１給水バイパス管、１５は混合出湯管１２からの湯水と第１給水バイパス管１４からの水とを混合して給湯する給湯混合弁、１６は給湯混合弁１５で混合された湯水を供給する給湯管、１７は給湯管１６に設けられ給湯混合弁１５で混合された湯水の温度を検出する給湯温度センサ、１８は給湯管１６を介して給湯される湯水の量をカウントする給湯流量カウンタ、１９は給湯管１６での湯の逆流を防止する給湯逆止弁である。
【００１５】
２０は混合出湯管１２から分岐された風呂出湯管、２１は給水本管７の減圧弁８と給水逆止弁９の間から分岐された第２給水バイパス管、２２は風呂出湯管２０からの湯水と第２給水バイパス管２１からの水とを混合して浴槽２３へ湯張りするため風呂混合弁、２４は風呂混合弁２２で混合された湯水を浴槽２３へ供給するための湯張り管、２５は湯張り管２４を介して湯張りされる湯水の量をカウントする風呂流量カウンタ、２６は湯張り管２４を開閉して湯張りの開始停止を制御する湯張り弁、２７は湯張り管２４での湯の逆流を防止する風呂逆止弁である。
【００１６】
２８は浴槽２３内の浴槽水を循環加熱するための風呂熱交換器、２９は浴槽２３と風呂熱交換器２８とを浴槽水が循環可能に接続する風呂往き管３０および風呂戻り管３１よりなる風呂循環回路、３２は風呂戻り管３１に設けられ浴槽水を風呂熱交換器２８へ圧送する風呂循環ポンプ、３３は風呂戻り管３１と湯張り管２４の接続点付近に設けられ循環する浴槽水の温度および湯張り管２４から湯張りされる湯水の温度を検出する風呂温度センサである。
【００１７】
３４は第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２内の湯水を加熱するヒートポンプ式の加熱手段で、内部に図示しない圧縮機、冷媒水熱交換器３４ａ、膨張弁、空気熱交換器を備えたヒートポンプサイクルと、空気熱交換器に外気を送風する送風機と、冷媒水熱交換器に第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２内の湯水を循環させる加熱循環ポンプ３４ｂとを備えているものである。
【００１８】
３５は第１貯湯タンク１の底部に設けられ第１貯湯タンク１底部の湯水を加熱手段３４へ送る第１入水管、３６は第２貯湯タンク２の底部に設けられ第２貯湯タンク２底部の湯水を加熱手段３４へ送る第２入水管、３７は第１入水管３５、第２入水管３６が合流してなり、加熱手段３４の冷媒水熱交換器３４ａの水側入口に接続された入水本管、３８は加熱手段３４の冷媒水熱交換器３４ａの水側出口に接続され加熱手段３４で沸き上げた湯を第１貯湯タンク１、第２貯湯タンク２へ戻すための沸き上げ管、３９は入水本管３７から分岐して設けられ手動で開放可能な構成とした排水栓である。
【００１９】
沸き上げ管３８は、出湯混合弁１１の下流側の混合出湯管１２に接続され、第１出湯管５および第２出湯管６を介して加熱手段３４で沸き上げた湯水を第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２の上部へ戻すようにしており、第１入水管３５、第２入水管３６、入水本管３７、沸き上げ管３８、混合出湯管１２、第１出湯管５、第２出湯管６で加熱循環回路４０を構成している。ここで、出湯混合弁１１は、加熱手段３４で沸き上げた湯水を第１貯湯タンク１の上部または第２貯湯タンク２の上部のどちらに戻すかを切り替える循環切替手段として作動可能としている。
【００２０】
４１は沸き上げ管３８途中で分岐して第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２の下部に連通する給水本管７に接続した沸き上げバイパス管、４２は沸き上げ管３８と沸き上げバイパス管４１との分岐点に設けられ加熱手段３４を循環させた湯水を第１貯湯タンク１、第２貯湯タンク２の下部に戻すか、第１貯湯タンク１、第２貯湯タンク２の上部に戻すかを切り替える沸き上げ切替弁である。
【００２１】
４３は第１貯湯タンク１の側面上下に複数（ここでは４個）設けられ、第１貯湯タンク１内の湯水の温度を検出する第１貯湯温度センサ、４４は第２貯湯タンク２の側面上下に複数（ここでは３個）設けられ、第２貯湯タンク２内の湯水の温度を検出する第２貯湯温度センサで、それぞれ上から第１貯湯温度センサ４３ａ、第１貯湯温度センサ４３ｂ、第１貯湯温度センサ４３ｃ、第１貯湯温度センサ４３ｄ、第２貯湯温度センサ４４ａ、第２貯湯温度センサ４４ｂ、第２貯湯温度センサ４４ｃと呼び、最上部の第１貯湯温度センサ４３ａおよび第２貯湯温度センサ４４ａで第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２から出湯する湯水の温度を検出し、最下部の第１貯湯温度センサ４３ｄおよび第２貯湯温度センサ４４ｃで第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２が満タンに沸き上げられたかを判別するための温度を検出し、第２貯湯タンク２最下部の第２貯湯温度センサ４４ｃで給水本管７から供給される給水の温度を検出するようにしている。
【００２２】
４５はリモコンで、給湯装置に関する各種の情報（給湯設定温度、風呂設定温度、残湯量、給湯装置の作動状態等）を表示する表示部４６と、給湯設定温度および風呂設定温度を設定操作するための温度設定スイッチ４７と、浴槽２３へ一定量の湯張りを指示する湯張りスイッチ４８と、第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２の排水を行うための準備動作を行わせるよう指示する排水スイッチ４９等の各種スイッチを備えている。
【００２３】
５０は、出湯温度センサ１３、給湯温度センサ１７、給湯流量カウンタ１８、風呂流量カウンタ２５、風呂温度センサ３３、第１貯湯温度センサ４３ａ〜４３ｄ、第２貯湯温度センサ４４ａ〜４４ｃの検出値が入力され、出湯混合弁１１、給湯混合弁１５、風呂混合弁２２、湯張り弁２６、風呂循環ポンプ３２、沸き上げ切替弁４２の作動を制御すると共に、リモコン４５および加熱手段３４と通信可能に接続されたタンク制御手段である。このタンク制御手段５０は、予め給湯装置の作動を制御するためのプログラムが記憶されていると共に、演算、比較、記憶機能、時計機能を有しているものである。
【００２４】
５１は、加熱手段３４内の必要カ所の温度等の入力を受けて圧縮機、膨張弁、送風機、加熱循環ポンプ３４ｂの作動を制御すると共に、タンク制御手段５０と通信可能に接続された加熱制御手段で、予め加熱手段３４の作動を制御するためのプログラムが記憶されていると共に、演算、比較、記憶機能を有しているものである。
【００２５】
＜沸き上げ運転＞
次に、沸き上げ運転時の作動を図２のフローチャートに基づいて説明する。
電気料金単価の安価な深夜時間帯になったことをタンク制御手段５０が認識すると（ステップＳ１でＹｅｓ）、タンク制御手段５０は、これまでの給湯熱量と、第１貯湯温度センサ４３ａ〜ｄ、第２貯湯温度センサ４４ａ〜ｃで検出する第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２内の残湯熱量と、第２貯湯タンク２最下部の第２貯湯温度センサ４４ｃで検出する給水温度とに基づいて、下記の式から深夜時間帯での温度を算出し、算出した温度を５℃刻みの温度に切り上げて沸き上げ目標温度を決定する。
【００２６】
沸き上げ目標温度＝｛（出湯熱量−残湯熱量）／（タンク容量−残湯量）｝＋給水温度
ここで、タンク容量は第１貯湯タンク１と第２貯湯タンク２の総容量に基づいて予め定められた値（ここでは総容量から深夜時間帯の開始時まで確保しておくべき最低貯湯量を減じた値）を用い、残湯量は第１貯湯温度センサ４３ａ〜ｄおよび第２貯湯温度センサ４４ａ〜ｃでヒートポンプ式の加熱手段３４での再沸き上げが難しい所定の温度（例えば５０℃）以上の湯の分布状態から残湯量を検出するようにしている。
【００２７】
そして、タンク制御手段５０は、沸き上げ量（タンク総容量−残湯量）を算出し（ステップＳ２）、この沸き上げ量と沸き上げ目標温度とヒートポンプ式の加熱手段３４の定格加熱能力とから深夜時間帯の終了時刻前に翌日に必要な熱量が沸き上がるような沸き上げ開始時刻をピークシフト演算によって算出する（ステップＳ３）。
【００２８】
そして、現在時刻が沸き上げ開始時刻に到達すると（ステップＳ４でＹｅｓ）、タンク制御手段５０は、沸き上げ切替弁４２を沸き上げバイパス管４１側に切替え（ステップＳ５）、ヒートポンプ式の加熱手段３４の加熱制御手段５１に対して算出された沸き上げ目標温度での沸き上げ運転を開始するよう指示し、指示を受けた加熱制御手段５１は、沸き上げ温度センサ（図示せず）で検出する冷媒水熱交換器３４ａから流出する湯の温度が沸き上げ目標温度となるように、圧縮機、膨張弁、送風機、加熱循環ポンプ３４ｂを駆動制御して沸き上げ運転を開始する（ステップＳ６）。
【００２９】
このとき、ヒートポンプ式の加熱手段３４が沸き上げ目標温度近くの所定の立ち上げ温度に到達する前の低い温度の湯水は、沸き上げ管３８から沸き上げバイパス管４１を介して第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２の底部に戻り、第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２の上部の湯水との混合を避けるようにしている。
【００３０】
そして、加熱制御手段５１は、沸き上げ温度センサが所定の立ち上げ温度（ここでは５０℃）以上に到達したことを検出すると（ステップＳ７）、その旨をタンク制御手段５０へ送信し、この信号を受信したタンク制御手段５０は、出湯混合弁１１の開度を第２出湯管６側１００％に切り替え（ステップＳ８）、その後に、沸き上げ切替弁４２を沸き上げ管３８側に切り替えて（ステップＳ９）、ヒートポンプ式の加熱手段３４で沸き上げた湯水を第２貯湯タンク２の上部から貯湯するようにしている。
【００３１】
このとき、第２貯湯タンク２内にヒートポンプ式の加熱手段３４で沸き上げられた湯水が貯められていくのと同時に、加熱によって湯水が膨張して過圧状態となり、逃がし弁１０の開弁圧力を超えると、逃がし弁１０が開弁して第１貯湯タンク１の上部に貯められている前日の残り湯が膨張排出され、沸き上げた直後の湯は排出されることなく第２貯湯タンク２に貯められていくため、貯湯効率を高めることができる。
【００３２】
第２貯湯タンク２の沸き上げが進行し、第２貯湯タンク２最下部の第２貯湯温度センサ４４ｃが所定の満タン温度（ここでは５５℃）を検出すると（ステップＳ１０でＹｅｓ）、タンク制御手段５０は、出湯混合弁１１の開度を第１出湯管５側１００％に切り替え（ステップＳ１１）、ヒートポンプ式の加熱手段３４で沸き上げた湯水を第１貯湯タンク１の上部から貯湯するようにしている。
【００３３】
第１貯湯タンク１の沸き上げが進行し、第１貯湯タンク１最下部の第１貯湯温度センサ４４ｄが所定の満タン温度（ここでは５５℃）を検出すると（ステップＳ１２でＹｅｓ）、タンク制御手段５０は、その後の給湯開始に備えて、出湯混合弁１１の開度を第２出湯管６側１００％に切り替え（ステップＳ１３）、加熱制御手段５１に対して沸き上げ運転の終了を指示し、指示を受けた加熱制御手段５１は、圧縮機、膨張弁、送風機、加熱循環ポンプ３４ｂの駆動を停止して、沸き上げ運転を終了する（ステップＳ１４）。
【００３４】
＜給湯運転＞
次に、給湯運転時の作動を図３のフローチャートに基づいて説明する。
給湯管１６の先端に設けられた給湯栓（図示せず）が開かれ、第２貯湯タンク２の底部に第２給水管４から市水が流入すると共に第２貯湯タンク２の頂部から第２出湯管６を介して高温の湯が出湯し、出湯混合弁１１および混合出湯管１２を流れ、給湯混合弁１５で第１給水バイパス管１４からの水と混合されて給湯管１６から給湯される。
【００３５】
タンク制御手段５０は、給湯流量カウンタ１８が最低作動量以上の流量を検知すると（ステップＳ２１でＹｅｓ）、出湯温度センサ１３で検出する出湯混合弁１１から流出された湯水の温度をチェックし、この温度が給湯設定温度に基づく所定温度（例えば給湯設定温度＋一定温度）以上かどうかを判定する（ステップＳ２２）。
【００３６】
沸き上げ運転の終了からの総給湯量があまり多くなっていない時点では、沸き上げ運転の終了時に図２のステップＳ１３で出湯混合弁１１は第２出湯管６側１００％とされており、また、出湯温度センサ１３で検出する温度も高くステップＳ２２でＹｅｓと判定されるため、第２貯湯タンク２内の湯が第１貯湯タンク１内の湯よりも優先して選択的に出湯され、タンク制御手段５０は、出湯混合弁１１の開度を変更せずに、第２貯湯タンク２からの湯と第１給水バイパス管１４からの給水とを混合して給湯混合弁１５を給湯温度センサ１７が給湯設定温度を検出するようにフィードバック制御する。
【００３７】
そして、給湯流量カウンタ１８が最低作動量未満の流量を検知すると（ステップＳ２３でＹｅｓ）、タンク制御手段５０は、出湯混合弁１１および給湯混合弁１５をそのときの開度のまま次の給湯まで待機させる。
【００３８】
一方、沸き上げ運転の終了からの総給湯量が多くなって、第２貯湯タンク２内の貯湯量が減ってきた時点では、出湯温度センサ１３で検出する温度が徐々に低下して給湯設定温度に基づく所定温度を下回ると、ステップＳ２２でＮｏとなって、タンク制御手段５０は、出湯混合弁１１の開度を第１出湯管５側に一段階だけ増加し（ステップＳ２４）、出湯温度センサ１３で検出する温度が給湯設定温度に基づく所定温度以上となるまでステップＳ２２とステップＳ２４を繰り返すようにしている。
【００３９】
このように、給湯時は、先に沸き上げた第２貯湯タンク２から選択的または優先的に出湯するので、第２貯湯タンク２内の湯水は沸き上げから給湯までの時間が短縮されて、自然放熱量が減少し、貯湯効率を向上することができ、さらに、後に沸き上げられた第１貯湯タンク１内の湯水は最後に出湯されるので、高温の湯を長時間にわたって確保することができる。
【００４０】
＜風呂運転＞
次に、風呂運転について説明すると、リモコン４５の湯張りスイッチ４８が操作されると、タンク制御手段５０は湯張り弁２６を開弁し、出湯混合弁１１からの湯水が風呂出湯管２０を介して風呂混合弁２２に流入し、風呂混合弁２２では風呂出湯管２０からの湯水と第２給水バイパス管２１からの給水とが風呂設定温度に混合されて湯張り管２４を介して風呂循環回路２９の風呂戻り管３１に供給される。このとき、タンク制御手段５０は、出湯混合弁１１は給湯運転時と同じく、第２貯湯タンク２からの湯水を第１貯湯タンク１からの湯水よりも優先的に出湯するように制御すると共に、風呂温度センサ３３で検出する温度が風呂設定温度になるように風呂混合弁２２の開度をフィードバック制御するようにしている。
【００４１】
そして、風呂流量カウンタ２５が検出する湯張り量がリモコン４５で予め設定された湯張り設定量に達すると、タンク制御手段５０は湯張り弁２６を閉弁して湯張り運転を終了する。
【００４２】
タンク制御手段５０は、湯張り運転の終了に続き、浴槽水を所定時間にわたり風呂設定温度に保つ保温運転を行うようにしており、この保温運転では、一定時間間隔毎に風呂循環ポンプ３２を駆動して風呂温度センサ３３で浴槽水の温度を検出し、検出した温度が風呂設定温度未満であれば、風呂設定温度を検出するまで風呂循環ポンプ３２の駆動を継続して風呂熱交換器２８で第１貯湯タンク１上部の湯水と浴槽水を熱交換して浴槽水を加熱し、一方、検出した温度が風呂設定温度以上であれば風呂循環ポンプ３２の駆動を停止し、一定時間が経過するまで風呂循環ポンプ３２の駆動を待機するようにしている。
【００４３】
この保温運転は、一般的に沸き上げ運転の終了からだいぶ時間が経過した夕方以降に行われることが多いものであるが、浴槽水を加熱する熱源となる第１貯湯タンク１内の湯水は複数の貯湯タンクのうち最後に沸き上げられ、風呂熱交換器２８の熱源となる第１貯湯タンク１内の湯水よりも風呂熱交換器２８の熱源とならない第２貯湯タンク２内の湯水が選択的または優先的に給湯されるため、熱源として利用するまでの経過時間での自然放熱量が少なく、また、第１貯湯タンク１内の湯水は従来のように多量に自然放熱した湯水と置換されることもないので、浴槽水の加熱能力を高く保つことができる。
【００４４】
＜排水運転＞
次に、第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２内の湯水を排水する際の排水運転について説明する。
第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２内の排水を行うに際し、作業者が給水本管７へ給水する市水の元栓を閉止して新たな水の供給を遮断し、逃がし弁１０を手動によって開放する。そして、リモコン４５の排水スイッチ４９を操作した後に、排水栓３９を開栓する手順で行う。
【００４５】
そして、排水スイッチ４９が操作されると、タンク制御手段５０は、沸き上げ切替弁４２を沸き上げ管３８側に切り替え、出湯混合弁１１を第１出湯管５と第２出湯管６とが連通する半開状態として、排水状態とする。この半開状態は、出湯混合弁１１の第１出湯管５側の開度と第２出湯管６側の開度とが等しくなる５０％開度が好ましく、５０％開度とすることで、第１出湯管５側と第２出湯管６側を連通する開口面積が最大となり、より多くの空気を第２出湯管６側に供給することが可能となるものである。
【００４６】
この排水状態となると、逃がし弁１０から吸い込まれた空気が第１出湯管５を通じて第１貯湯タンク１内の上部に供給されて、第１貯湯タンク２がスムースに排水され、第２貯湯タンク２の底部から排水される湯水の吸引力によって第２出湯管６から第１出湯管５の逃がし弁１０までの間に満たされている湯水が第２貯湯タンク２内に引き込まれると同時に逃がし弁１０から吸い込まれた空気が第１出湯管５、出湯混合弁１１、第２出湯管６を経由して第２貯湯タンク２内の上部に供給されて、第２貯湯タンク２がスムースに排水される。
【００４７】
なお、排水スイッチ４９は単独のスイッチではなく、他の機能が割り当てられたスイッチを所定の手順で操作することで排水スイッチとして機能させるようにしてもよいものである。
【００４８】
なお、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で改変することができるものであり、例えば、出湯混合弁１１を循環切替手段として兼用する構成としたが、これに限らず、第１出湯管５、第２出湯管６とは独立して沸き上げ管３８から分岐して第１貯湯タンク１上部に接続する第１沸き上げ管と第２貯湯タンク上部に接続する第２沸き上げ管を設け、これらの一方を選択するよう切り替える出湯混合弁１１とは独立した循環切替手段を設けるようにしてもよいが、出湯混合弁１１を循環切替手段として兼用させ、第１出湯管５、第２出湯管６を加熱循環回路４０の一部として用いたほうが、配管の本数や弁体の数を少なくすることができ、低コストかつシンプルにでき、かつ、第２貯湯タンク２内の湯水を余さずに使い切ることができて好ましいものである。
【００４９】
また、風呂熱交換器２８は第１貯湯タンク１内上部に配置した構成としたが、これに限らず、例えば、熱交をタンク外に設ける外熱交方式として第１貯湯タンク１上部から取り出した高温の湯を風呂熱交換器に循環させて第１貯湯タンク１下部または第２貯湯タンク２へ戻す構成としてもよい。
【００５０】
また、第１貯湯タンク１と第２貯湯タンク２の湯を選択的または優先的に出湯させる構成として出湯混合弁１１を用いているが、これに限らず、何れか一方のみを連通する出湯切替弁を用いてもよく、この出湯切替弁２を用いた別の実施形態を以下に説明する。
【００５１】
出湯混合弁１１に代えて出湯切替弁を用いた場合、図２で説明した沸き上げ運転時には、ステップＳ８で出湯切替弁を第２出湯管６側に切り替え、ステップＳ１１で出湯切替弁を第１出湯管５側に切り替え、ステップＳ１３で出湯切替弁を第２出湯管６側に切り替えるようにすればよいものである。
【００５２】
そして、給湯運転時は、図４のフローチャートに基づいて説明すると、
給湯管１６の先端に設けられた給湯栓（図示せず）が開かれ、第２貯湯タンク２の底部に第２給水管４から市水が流入すると共に第２貯湯タンク２の頂部から第２出湯管６を介して高温の湯が出湯し、出湯切替弁および混合出湯管１２を流れ、給湯混合弁１５で第１給水バイパス管１４からの水と混合されて給湯管１６から給湯される。
【００５３】
タンク制御手段５０は、給湯流量カウンタ１８が最低作動量以上の流量を検知すると（ステップＳ３１でＹｅｓ）、第２貯湯タンク２最上部の第２貯湯温度センサ４４ａで検出する湯水の温度をチェックし、この温度が給湯設定温度に基づく所定温度（例えば給湯設定温度＋一定温度）以上かどうかを判定する（ステップＳ３２）。
【００５４】
沸き上げ運転の終了からの総給湯量があまり多くなっていない時点では、沸き上げ運転の終了時に図２のステップＳ１３で出湯切替弁は第２出湯管６側に切り替えられており、また、第２貯湯温度センサ４４ａで検出する温度も高くステップＳ３２でＹｅｓと判定されるため、第２貯湯タンク２内の湯が第１貯湯タンク１内の湯よりも優先して選択的に出湯され、タンク制御手段５０は、出湯切替弁をそのままの状態として（ステップＳ３３）、第２貯湯タンク２からの湯と第１給水バイパス管１４からの給水とを混合して給湯混合弁１５を給湯温度センサ１７が給湯設定温度を検出するようにフィードバック制御する。
【００５５】
そして、給湯流量カウンタ１８が最低作動量未満の流量を検知すると（ステップＳ３４でＹｅｓ）、タンク制御手段５０は、出湯切替弁および給湯混合弁１５をそのときの開度のまま次の給湯まで待機させる。
【００５６】
一方、沸き上げ運転の終了からの総給湯量が多くなって、第２貯湯タンク２内の貯湯量が減ってきた時点では、第２貯湯タンク２最上部の第２貯湯温度センサ４４ａで検出する温度が徐々に低下して給湯設定温度に基づく所定温度を下回ると、ステップＳ３２でＮｏとなって、タンク制御手段５０は、出湯切替弁を第１出湯管５側に切り替えて（ステップＳ３５）、給湯設定温度に基づく所定温度以上の湯水を給湯混合弁１５に供給するようにしている。
【００５７】
このように、給湯時は、先に沸き上げた第２貯湯タンク２から選択的に出湯するので、第２貯湯タンク２内の湯水は沸き上げから給湯までの時間が短縮されて、自然放熱量が減少し、貯湯効率を向上することができ、さらに、後に沸き上げられた第１貯湯タンク１内の湯水は最後に出湯されるので、高温の湯を長時間にわたって確保することができる。
【００５８】
さらに、浴槽水を加熱する保温運転等は、一般的に沸き上げ運転の終了からだいぶ時間が経過した夕方以降に行われることが多いものであるが、浴槽水を加熱する熱源となる第１貯湯タンク１内の湯水は複数の貯湯タンクのうち最後に沸き上げられ、風呂熱交換器２８の熱源となる第１貯湯タンク１内の湯水よりも風呂熱交換器２８の熱源とならない第２貯湯タンク２内の湯水が選択的または優先的に給湯されるため、熱源として利用するまでの経過時間での自然放熱量が少なく、また、第１貯湯タンク１内の湯水は従来のように多量に自然放熱した湯水と置換されることもないので、浴槽水の加熱能力を高く保つことができる。
【００５９】
なお、上記の二つの実施形態では、第１貯湯タンク１と第２貯湯タンク２の二本の貯湯タンクで説明したが、これに限らず、三本以上の貯湯タンクとして、先に沸き上げられた貯湯タンクから先に給湯する構成としてもよいものである。
【符号の説明】
【００６０】
１ 第１貯湯タンク
２ 第２貯湯タンク
３ 第１給水管
４ 第２給水管
５ 第１出湯管
６ 第２出湯管
１１ 出湯混合弁（循環切替手段）
２８ 風呂熱交換器
３４ 加熱手段
４０ 加熱循環回路
５０ タンク制御手段（制御手段）
５１ 加熱制御手段（制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数本の貯湯タンクを有した貯湯式給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の複数の貯湯タンクを有した貯湯式給湯装置においては、図５に示すように、湯水を貯湯する複数の貯湯タンクＡ、Ｂと、貯湯タンクＡの頂部から給湯するための給湯管１０１と、貯湯タンクＢの底部に給水するための給水管１０２と、貯湯タンクＢの頂部と貯湯タンクＡの底部を接続する連絡管１０３と、貯湯タンクＡ内の上部に設けられ浴槽水を加熱するための風呂熱交換器１０４と、貯湯タンクＡ、Ｂ内の湯水を加熱するためのヒートポンプ式加熱手段１０５と、貯湯タンクＢ底部から流出させた湯水をヒートポンプ式加熱手段１０５へ導く入水管１０６と、ヒートポンプ式加熱手段１０５で加熱した湯水を貯湯タンクＡ頂部へ導く沸き上げ管１０７と、給湯管１０１から分岐接続された大気開放弁１０８と、貯湯タンクＡの底部と貯湯タンクＢの底部にそれぞれ連通した排水栓１０９および排水栓１１０とを備え、貯湯タンクＡ、Ｂの湯水を沸き上げる沸き上げ運転の際には、ヒートポンプ式加熱手段１０５に備えられた循環ポンプ（図示せず）を駆動して、貯湯タンクＢ底部から流出させた湯水を加熱して、貯湯タンクＡ頂部から戻し、連絡管１０３を介して貯湯タンクＢの底まで満タンに沸き上げ、給湯する際には、貯湯タンクＡ内上部の湯を貯湯タンクＢ底部から流入する給水によって連絡管１０３を介して押し出すようにして給湯するようにしていたものであった（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１３９２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、この従来のものでは、沸き上げ運転の初期に沸き上げた湯は、貯湯タンクＢの底部に貯められて、沸き上げ運転の終了間際に沸き上げられた湯は、貯湯タンクＡの頂部に貯められる。そして、給湯の際には、最後に貯められた貯湯タンクＡの頂部の湯が最初に給湯され、最初に貯められた貯湯タンクＢの底部の湯は最後に給湯される。そのため、貯湯タンクＢに貯められる湯は、沸き上げ運転の最中から自然放熱が始まり、最後に給湯されるまで長期間にわたって放置され、実際に給湯されるまでの間に多量に自然放熱してしまうため放熱ロスが大きく、貯湯効率が悪かった。
【０００５】
また、浴槽水を加熱する追焚き運転等を行う時刻は主に夜になるため、追焚き運転等の開始時刻までの間に給湯されていくことで、風呂熱交換器１０４の周囲は沸き上げ運転の終わり頃に沸き上げた湯が給湯により沸き上げ運転の初期に沸き上げられた湯に置換されていき、長期間自然放熱した湯に囲まれることとなる。しかも貯湯タンクＢ内の湯水は連絡管１０３を介して貯湯タンクＡに供給されるため、連絡管１０３で放熱して、温度が低下した後に貯湯タンクＡに貯湯される。そのため、追焚き運転等の熱源となる貯湯温水は非常に貯湯効率が悪いという課題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するため、請求項１では、湯水を貯湯する第１貯湯タンク、第２貯湯タンクと、これら第１貯湯タンク、第２貯湯タンクのそれぞれ下部に給水する第１給水管、第２給水管と、前記第１貯湯タンク、第２貯湯タンクのそれぞれ上部から出湯する第１出湯管、第２出湯管と、前記第１貯湯タンク、第２貯湯タンク内の湯水を沸き上げる加熱手段と、前記第１貯湯タンクおよび第２貯湯タンク内の湯水を前記加熱手段に循環させる加熱循環回路と、前記第１貯湯タンク、第２貯湯タンク内の湯水の一方を選択的に前記加熱手段に循環させるよう前記加熱循環回路の流路を切り替える循環切替手段と、給湯時に前記第１出湯管、第２出湯管からの湯水の一方を選択的または優先的に出湯させる出湯切替弁または出湯混合弁と、前記第１貯湯タンク、第２貯湯タンクの湯水を前記加熱手段で沸き上げる際は、前記第２貯湯タンクを沸き上げた後に前記第１貯湯タンクを沸き上げるように循環切替手段を切り替え、給湯を行う際は、先に沸き上げた前記第２貯湯タンクからの湯水を選択的または優先的に出湯させ、その後、後に沸き上げた前記第１貯湯タンクからの湯水を選択的または優先的に出湯させるよう前記出湯切替弁または出湯混合弁を制御するようにした。
【０００７】
また、請求項２では、前記加熱循環回路は、前記加熱手段から前記第１貯湯タンク、第２貯湯タンクへ戻す流路を前記出湯切替弁または出湯混合弁を介して前記第１出湯管、第２出湯管へ接続し、前記第１出湯管、第２出湯管を前記加熱循環回路の一部として共用すると共に、前記循環切替手段を前記出湯切替弁または出湯混合弁で共用するようにした。
【０００８】
また、請求項３では、前記第１貯湯タンク内の湯水を熱源として浴槽水を加熱する風呂熱交換器を設けた。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の請求項１によれば、給湯時は、先に沸き上げた第２貯湯タンクから選択的または優先的に出湯するので、沸き上げから給湯までの時間が短縮されて自然放熱量が減少し、貯湯効率を向上することができる。
【００１０】
また、請求項２によれば、配管の本数や弁体の数を減らすことができ、低コストかつシンプルな構造とすることができる。
【００１１】
また、請求項３によれば、沸き上げ時は、浴槽水を加熱するための熱源となる湯水を後に沸き上げるため、熱源となる第１貯湯タンクの自然放熱量が減少すると共に、給湯時には第２貯湯タンクの湯水が先に給湯され、第２貯湯タンクの湯が無くなるまでは第１貯湯タンクの湯はそのまま残るので、従来のように給湯の進行に伴って初期に沸き上げられた湯に置換されるようなこともなく、浴槽水の加熱源としての湯温を高く保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の貯湯式風呂給湯装置の概略構成図
【図２】同一実施形態の沸き上げ時の作動を示すフローチャート
【図３】同一実施形態の給湯時の作動を示すフローチャート
【図４】別実施形態の給湯時の作動を示すフローチャート
【図５】従来の貯湯式風呂給湯装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の一実施形態の貯湯式風呂給湯装置を図面に基づいて説明する。
１は湯水を貯湯する第１貯湯タンク、２は第１貯湯タンクに並列に設けられ湯水を貯湯する第２貯湯タンク、３は第１貯湯タンク１下部に給水する第１給水管、４は第２貯湯タンク２下部に給水する第２給水管、５は第１貯湯タンク１上部から出湯する第１出湯管、６は第２貯湯タンク２上部から出湯する第２出湯管、７は減圧弁８と給水逆止弁９とを備えその下流で第１給水管３および第２給水管４に分岐する給水本管、１０は第１出湯管５から分岐して設けられ第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２の過圧膨張分を自動的に逃がすと共に手動で開放可能な構成とした過圧逃がし弁である。
【００１４】
１１は第１出湯管５からの湯水と第２出湯管６からの湯水を混合して出湯する出湯混合弁、１２は出湯混合弁１１で混合された湯水を供給する混合出湯管、１３は混合出湯管１２に設けられ出湯混合弁１１で混合された湯水の温度を検出する出湯温度センサ、１４は給水本管７の減圧弁８と給水逆止弁９の間から分岐された第１給水バイパス管、１５は混合出湯管１２からの湯水と第１給水バイパス管１４からの水とを混合して給湯する給湯混合弁、１６は給湯混合弁１５で混合された湯水を供給する給湯管、１７は給湯管１６に設けられ給湯混合弁１５で混合された湯水の温度を検出する給湯温度センサ、１８は給湯管１６を介して給湯される湯水の量をカウントする給湯流量カウンタ、１９は給湯管１６での湯の逆流を防止する給湯逆止弁である。
【００１５】
２０は混合出湯管１２から分岐された風呂出湯管、２１は給水本管７の減圧弁８と給水逆止弁９の間から分岐された第２給水バイパス管、２２は風呂出湯管２０からの湯水と第２給水バイパス管２１からの水とを混合して浴槽２３へ湯張りするため風呂混合弁、２４は風呂混合弁２２で混合された湯水を浴槽２３へ供給するための湯張り管、２５は湯張り管２４を介して湯張りされる湯水の量をカウントする風呂流量カウンタ、２６は湯張り管２４を開閉して湯張りの開始停止を制御する湯張り弁、２７は湯張り管２４での湯の逆流を防止する風呂逆止弁である。
【００１６】
２８は浴槽２３内の浴槽水を循環加熱するための風呂熱交換器、２９は浴槽２３と風呂熱交換器２８とを浴槽水が循環可能に接続する風呂往き管３０および風呂戻り管３１よりなる風呂循環回路、３２は風呂戻り管３１に設けられ浴槽水を風呂熱交換器２８へ圧送する風呂循環ポンプ、３３は風呂戻り管３１と湯張り管２４の接続点付近に設けられ循環する浴槽水の温度および湯張り管２４から湯張りされる湯水の温度を検出する風呂温度センサである。
【００１７】
３４は第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２内の湯水を加熱するヒートポンプ式の加熱手段で、内部に図示しない圧縮機、冷媒水熱交換器３４ａ、膨張弁、空気熱交換器を備えたヒートポンプサイクルと、空気熱交換器に外気を送風する送風機と、冷媒水熱交換器に第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２内の湯水を循環させる加熱循環ポンプ３４ｂとを備えているものである。
【００１８】
３５は第１貯湯タンク１の底部に設けられ第１貯湯タンク１底部の湯水を加熱手段３４へ送る第１入水管、３６は第２貯湯タンク２の底部に設けられ第２貯湯タンク２底部の湯水を加熱手段３４へ送る第２入水管、３７は第１入水管３５、第２入水管３６が合流してなり、加熱手段３４の冷媒水熱交換器３４ａの水側入口に接続された入水本管、３８は加熱手段３４の冷媒水熱交換器３４ａの水側出口に接続され加熱手段３４で沸き上げた湯を第１貯湯タンク１、第２貯湯タンク２へ戻すための沸き上げ管、３９は入水本管３７から分岐して設けられ手動で開放可能な構成とした排水栓である。
【００１９】
沸き上げ管３８は、出湯混合弁１１の下流側の混合出湯管１２に接続され、第１出湯管５および第２出湯管６を介して加熱手段３４で沸き上げた湯水を第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２の上部へ戻すようにしており、第１入水管３５、第２入水管３６、入水本管３７、沸き上げ管３８、混合出湯管１２、第１出湯管５、第２出湯管６で加熱循環回路４０を構成している。ここで、出湯混合弁１１は、加熱手段３４で沸き上げた湯水を第１貯湯タンク１の上部または第２貯湯タンク２の上部のどちらに戻すかを切り替える循環切替手段として作動可能としている。
【００２０】
４１は沸き上げ管３８途中で分岐して第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２の下部に連通する給水本管７に接続した沸き上げバイパス管、４２は沸き上げ管３８と沸き上げバイパス管４１との分岐点に設けられ加熱手段３４を循環させた湯水を第１貯湯タンク１、第２貯湯タンク２の下部に戻すか、第１貯湯タンク１、第２貯湯タンク２の上部に戻すかを切り替える沸き上げ切替弁である。
【００２１】
４３は第１貯湯タンク１の側面上下に複数（ここでは４個）設けられ、第１貯湯タンク１内の湯水の温度を検出する第１貯湯温度センサ、４４は第２貯湯タンク２の側面上下に複数（ここでは３個）設けられ、第２貯湯タンク２内の湯水の温度を検出する第２貯湯温度センサで、それぞれ上から第１貯湯温度センサ４３ａ、第１貯湯温度センサ４３ｂ、第１貯湯温度センサ４３ｃ、第１貯湯温度センサ４３ｄ、第２貯湯温度センサ４４ａ、第２貯湯温度センサ４４ｂ、第２貯湯温度センサ４４ｃと呼び、最上部の第１貯湯温度センサ４３ａおよび第２貯湯温度センサ４４ａで第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２から出湯する湯水の温度を検出し、最下部の第１貯湯温度センサ４３ｄおよび第２貯湯温度センサ４４ｃで第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２が満タンに沸き上げられたかを判別するための温度を検出し、第２貯湯タンク２最下部の第２貯湯温度センサ４４ｃで給水本管７から供給される給水の温度を検出するようにしている。
【００２２】
４５はリモコンで、給湯装置に関する各種の情報（給湯設定温度、風呂設定温度、残湯量、給湯装置の作動状態等）を表示する表示部４６と、給湯設定温度および風呂設定温度を設定操作するための温度設定スイッチ４７と、浴槽２３へ一定量の湯張りを指示する湯張りスイッチ４８と、第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２の排水を行うための準備動作を行わせるよう指示する排水スイッチ４９等の各種スイッチを備えている。
【００２３】
５０は、出湯温度センサ１３、給湯温度センサ１７、給湯流量カウンタ１８、風呂流量カウンタ２５、風呂温度センサ３３、第１貯湯温度センサ４３ａ〜４３ｄ、第２貯湯温度センサ４４ａ〜４４ｃの検出値が入力され、出湯混合弁１１、給湯混合弁１５、風呂混合弁２２、湯張り弁２６、風呂循環ポンプ３２、沸き上げ切替弁４２の作動を制御すると共に、リモコン４５および加熱手段３４と通信可能に接続されたタンク制御手段である。このタンク制御手段５０は、予め給湯装置の作動を制御するためのプログラムが記憶されていると共に、演算、比較、記憶機能、時計機能を有しているものである。
【００２４】
５１は、加熱手段３４内の必要カ所の温度等の入力を受けて圧縮機、膨張弁、送風機、加熱循環ポンプ３４ｂの作動を制御すると共に、タンク制御手段５０と通信可能に接続された加熱制御手段で、予め加熱手段３４の作動を制御するためのプログラムが記憶されていると共に、演算、比較、記憶機能を有しているものである。
【００２５】
＜沸き上げ運転＞
次に、沸き上げ運転時の作動を図２のフローチャートに基づいて説明する。
電気料金単価の安価な深夜時間帯になったことをタンク制御手段５０が認識すると（ステップＳ１でＹｅｓ）、タンク制御手段５０は、これまでの給湯熱量と、第１貯湯温度センサ４３ａ〜ｄ、第２貯湯温度センサ４４ａ〜ｃで検出する第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２内の残湯熱量と、第２貯湯タンク２最下部の第２貯湯温度センサ４４ｃで検出する給水温度とに基づいて、下記の式から深夜時間帯での温度を算出し、算出した温度を５℃刻みの温度に切り上げて沸き上げ目標温度を決定する。
【００２６】
沸き上げ目標温度＝｛（出湯熱量−残湯熱量）／（タンク容量−残湯量）｝＋給水温度
ここで、タンク容量は第１貯湯タンク１と第２貯湯タンク２の総容量に基づいて予め定められた値（ここでは総容量から深夜時間帯の開始時まで確保しておくべき最低貯湯量を減じた値）を用い、残湯量は第１貯湯温度センサ４３ａ〜ｄおよび第２貯湯温度センサ４４ａ〜ｃでヒートポンプ式の加熱手段３４での再沸き上げが難しい所定の温度（例えば５０℃）以上の湯の分布状態から残湯量を検出するようにしている。
【００２７】
そして、タンク制御手段５０は、沸き上げ量（タンク総容量−残湯量）を算出し（ステップＳ２）、この沸き上げ量と沸き上げ目標温度とヒートポンプ式の加熱手段３４の定格加熱能力とから深夜時間帯の終了時刻前に翌日に必要な熱量が沸き上がるような沸き上げ開始時刻をピークシフト演算によって算出する（ステップＳ３）。
【００２８】
そして、現在時刻が沸き上げ開始時刻に到達すると（ステップＳ４でＹｅｓ）、タンク制御手段５０は、沸き上げ切替弁４２を沸き上げバイパス管４１側に切替え（ステップＳ５）、ヒートポンプ式の加熱手段３４の加熱制御手段５１に対して算出された沸き上げ目標温度での沸き上げ運転を開始するよう指示し、指示を受けた加熱制御手段５１は、沸き上げ温度センサ（図示せず）で検出する冷媒水熱交換器３４ａから流出する湯の温度が沸き上げ目標温度となるように、圧縮機、膨張弁、送風機、加熱循環ポンプ３４ｂを駆動制御して沸き上げ運転を開始する（ステップＳ６）。
【００２９】
このとき、ヒートポンプ式の加熱手段３４が沸き上げ目標温度近くの所定の立ち上げ温度に到達する前の低い温度の湯水は、沸き上げ管３８から沸き上げバイパス管４１を介して第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２の底部に戻り、第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２の上部の湯水との混合を避けるようにしている。
【００３０】
そして、加熱制御手段５１は、沸き上げ温度センサが所定の立ち上げ温度（ここでは５０℃）以上に到達したことを検出すると（ステップＳ７）、その旨をタンク制御手段５０へ送信し、この信号を受信したタンク制御手段５０は、出湯混合弁１１の開度を第２出湯管６側１００％に切り替え（ステップＳ８）、その後に、沸き上げ切替弁４２を沸き上げ管３８側に切り替えて（ステップＳ９）、ヒートポンプ式の加熱手段３４で沸き上げた湯水を第２貯湯タンク２の上部から貯湯するようにしている。
【００３１】
このとき、第２貯湯タンク２内にヒートポンプ式の加熱手段３４で沸き上げられた湯水が貯められていくのと同時に、加熱によって湯水が膨張して過圧状態となり、逃がし弁１０の開弁圧力を超えると、逃がし弁１０が開弁して第１貯湯タンク１の上部に貯められている前日の残り湯が膨張排出され、沸き上げた直後の湯は排出されることなく第２貯湯タンク２に貯められていくため、貯湯効率を高めることができる。
【００３２】
第２貯湯タンク２の沸き上げが進行し、第２貯湯タンク２最下部の第２貯湯温度センサ４４ｃが所定の満タン温度（ここでは５５℃）を検出すると（ステップＳ１０でＹｅｓ）、タンク制御手段５０は、出湯混合弁１１の開度を第１出湯管５側１００％に切り替え（ステップＳ１１）、ヒートポンプ式の加熱手段３４で沸き上げた湯水を第１貯湯タンク１の上部から貯湯するようにしている。
【００３３】
第１貯湯タンク１の沸き上げが進行し、第１貯湯タンク１最下部の第１貯湯温度センサ４４ｄが所定の満タン温度（ここでは５５℃）を検出すると（ステップＳ１２でＹｅｓ）、タンク制御手段５０は、その後の給湯開始に備えて、出湯混合弁１１の開度を第２出湯管６側１００％に切り替え（ステップＳ１３）、加熱制御手段５１に対して沸き上げ運転の終了を指示し、指示を受けた加熱制御手段５１は、圧縮機、膨張弁、送風機、加熱循環ポンプ３４ｂの駆動を停止して、沸き上げ運転を終了する（ステップＳ１４）。
【００３４】
＜給湯運転＞
次に、給湯運転時の作動を図３のフローチャートに基づいて説明する。
給湯管１６の先端に設けられた給湯栓（図示せず）が開かれ、第２貯湯タンク２の底部に第２給水管４から市水が流入すると共に第２貯湯タンク２の頂部から第２出湯管６を介して高温の湯が出湯し、出湯混合弁１１および混合出湯管１２を流れ、給湯混合弁１５で第１給水バイパス管１４からの水と混合されて給湯管１６から給湯される。
【００３５】
タンク制御手段５０は、給湯流量カウンタ１８が最低作動量以上の流量を検知すると（ステップＳ２１でＹｅｓ）、出湯温度センサ１３で検出する出湯混合弁１１から流出された湯水の温度をチェックし、この温度が給湯設定温度に基づく所定温度（例えば給湯設定温度＋一定温度）以上かどうかを判定する（ステップＳ２２）。
【００３６】
沸き上げ運転の終了からの総給湯量があまり多くなっていない時点では、沸き上げ運転の終了時に図２のステップＳ１３で出湯混合弁１１は第２出湯管６側１００％とされており、また、出湯温度センサ１３で検出する温度も高くステップＳ２２でＹｅｓと判定されるため、第２貯湯タンク２内の湯が第１貯湯タンク１内の湯よりも優先して選択的に出湯され、タンク制御手段５０は、出湯混合弁１１の開度を変更せずに、第２貯湯タンク２からの湯と第１給水バイパス管１４からの給水とを混合して給湯混合弁１５を給湯温度センサ１７が給湯設定温度を検出するようにフィードバック制御する。
【００３７】
そして、給湯流量カウンタ１８が最低作動量未満の流量を検知すると（ステップＳ２３でＹｅｓ）、タンク制御手段５０は、出湯混合弁１１および給湯混合弁１５をそのときの開度のまま次の給湯まで待機させる。
【００３８】
一方、沸き上げ運転の終了からの総給湯量が多くなって、第２貯湯タンク２内の貯湯量が減ってきた時点では、出湯温度センサ１３で検出する温度が徐々に低下して給湯設定温度に基づく所定温度を下回ると、ステップＳ２２でＮｏとなって、タンク制御手段５０は、出湯混合弁１１の開度を第１出湯管５側に一段階だけ増加し（ステップＳ２４）、出湯温度センサ１３で検出する温度が給湯設定温度に基づく所定温度以上となるまでステップＳ２２とステップＳ２４を繰り返すようにしている。
【００３９】
このように、給湯時は、先に沸き上げた第２貯湯タンク２から選択的または優先的に出湯するので、第２貯湯タンク２内の湯水は沸き上げから給湯までの時間が短縮されて、自然放熱量が減少し、貯湯効率を向上することができ、さらに、後に沸き上げられた第１貯湯タンク１内の湯水は最後に出湯されるので、高温の湯を長時間にわたって確保することができる。
【００４０】
＜風呂運転＞
次に、風呂運転について説明すると、リモコン４５の湯張りスイッチ４８が操作されると、タンク制御手段５０は湯張り弁２６を開弁し、出湯混合弁１１からの湯水が風呂出湯管２０を介して風呂混合弁２２に流入し、風呂混合弁２２では風呂出湯管２０からの湯水と第２給水バイパス管２１からの給水とが風呂設定温度に混合されて湯張り管２４を介して風呂循環回路２９の風呂戻り管３１に供給される。このとき、タンク制御手段５０は、出湯混合弁１１は給湯運転時と同じく、第２貯湯タンク２からの湯水を第１貯湯タンク１からの湯水よりも優先的に出湯するように制御すると共に、風呂温度センサ３３で検出する温度が風呂設定温度になるように風呂混合弁２２の開度をフィードバック制御するようにしている。
【００４１】
そして、風呂流量カウンタ２５が検出する湯張り量がリモコン４５で予め設定された湯張り設定量に達すると、タンク制御手段５０は湯張り弁２６を閉弁して湯張り運転を終了する。
【００４２】
タンク制御手段５０は、湯張り運転の終了に続き、浴槽水を所定時間にわたり風呂設定温度に保つ保温運転を行うようにしており、この保温運転では、一定時間間隔毎に風呂循環ポンプ３２を駆動して風呂温度センサ３３で浴槽水の温度を検出し、検出した温度が風呂設定温度未満であれば、風呂設定温度を検出するまで風呂循環ポンプ３２の駆動を継続して風呂熱交換器２８で第１貯湯タンク１上部の湯水と浴槽水を熱交換して浴槽水を加熱し、一方、検出した温度が風呂設定温度以上であれば風呂循環ポンプ３２の駆動を停止し、一定時間が経過するまで風呂循環ポンプ３２の駆動を待機するようにしている。
【００４３】
この保温運転は、一般的に沸き上げ運転の終了からだいぶ時間が経過した夕方以降に行われることが多いものであるが、浴槽水を加熱する熱源となる第１貯湯タンク１内の湯水は複数の貯湯タンクのうち最後に沸き上げられ、風呂熱交換器２８の熱源となる第１貯湯タンク１内の湯水よりも風呂熱交換器２８の熱源とならない第２貯湯タンク２内の湯水が選択的または優先的に給湯されるため、熱源として利用するまでの経過時間での自然放熱量が少なく、また、第１貯湯タンク１内の湯水は従来のように多量に自然放熱した湯水と置換されることもないので、浴槽水の加熱能力を高く保つことができる。
【００４４】
＜排水運転＞
次に、第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２内の湯水を排水する際の排水運転について説明する。
第１貯湯タンク１および第２貯湯タンク２内の排水を行うに際し、作業者が給水本管７へ給水する市水の元栓を閉止して新たな水の供給を遮断し、逃がし弁１０を手動によって開放する。そして、リモコン４５の排水スイッチ４９を操作した後に、排水栓３９を開栓する手順で行う。
【００４５】
そして、排水スイッチ４９が操作されると、タンク制御手段５０は、沸き上げ切替弁４２を沸き上げ管３８側に切り替え、出湯混合弁１１を第１出湯管５と第２出湯管６とが連通する半開状態として、排水状態とする。この半開状態は、出湯混合弁１１の第１出湯管５側の開度と第２出湯管６側の開度とが等しくなる５０％開度が好ましく、５０％開度とすることで、第１出湯管５側と第２出湯管６側を連通する開口面積が最大となり、より多くの空気を第２出湯管６側に供給することが可能となるものである。
【００４６】
この排水状態となると、逃がし弁１０から吸い込まれた空気が第１出湯管５を通じて第１貯湯タンク１内の上部に供給されて、第１貯湯タンク２がスムースに排水され、第２貯湯タンク２の底部から排水される湯水の吸引力によって第２出湯管６から第１出湯管５の逃がし弁１０までの間に満たされている湯水が第２貯湯タンク２内に引き込まれると同時に逃がし弁１０から吸い込まれた空気が第１出湯管５、出湯混合弁１１、第２出湯管６を経由して第２貯湯タンク２内の上部に供給されて、第２貯湯タンク２がスムースに排水される。
【００４７】
なお、排水スイッチ４９は単独のスイッチではなく、他の機能が割り当てられたスイッチを所定の手順で操作することで排水スイッチとして機能させるようにしてもよいものである。
【００４８】
なお、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で改変することができるものであり、例えば、出湯混合弁１１を循環切替手段として兼用する構成としたが、これに限らず、第１出湯管５、第２出湯管６とは独立して沸き上げ管３８から分岐して第１貯湯タンク１上部に接続する第１沸き上げ管と第２貯湯タンク上部に接続する第２沸き上げ管を設け、これらの一方を選択するよう切り替える出湯混合弁１１とは独立した循環切替手段を設けるようにしてもよいが、出湯混合弁１１を循環切替手段として兼用させ、第１出湯管５、第２出湯管６を加熱循環回路４０の一部として用いたほうが、配管の本数や弁体の数を少なくすることができ、低コストかつシンプルにでき、かつ、第２貯湯タンク２内の湯水を余さずに使い切ることができて好ましいものである。
【００４９】
また、風呂熱交換器２８は第１貯湯タンク１内上部に配置した構成としたが、これに限らず、例えば、熱交をタンク外に設ける外熱交方式として第１貯湯タンク１上部から取り出した高温の湯を風呂熱交換器に循環させて第１貯湯タンク１下部または第２貯湯タンク２へ戻す構成としてもよい。
【００５０】
また、第１貯湯タンク１と第２貯湯タンク２の湯を選択的または優先的に出湯させる構成として出湯混合弁１１を用いているが、これに限らず、何れか一方のみを連通する出湯切替弁を用いてもよく、この出湯切替弁２を用いた別の実施形態を以下に説明する。
【００５１】
出湯混合弁１１に代えて出湯切替弁を用いた場合、図２で説明した沸き上げ運転時には、ステップＳ８で出湯切替弁を第２出湯管６側に切り替え、ステップＳ１１で出湯切替弁を第１出湯管５側に切り替え、ステップＳ１３で出湯切替弁を第２出湯管６側に切り替えるようにすればよいものである。
【００５２】
そして、給湯運転時は、図４のフローチャートに基づいて説明すると、
給湯管１６の先端に設けられた給湯栓（図示せず）が開かれ、第２貯湯タンク２の底部に第２給水管４から市水が流入すると共に第２貯湯タンク２の頂部から第２出湯管６を介して高温の湯が出湯し、出湯切替弁および混合出湯管１２を流れ、給湯混合弁１５で第１給水バイパス管１４からの水と混合されて給湯管１６から給湯される。
【００５３】
タンク制御手段５０は、給湯流量カウンタ１８が最低作動量以上の流量を検知すると（ステップＳ３１でＹｅｓ）、第２貯湯タンク２最上部の第２貯湯温度センサ４４ａで検出する湯水の温度をチェックし、この温度が給湯設定温度に基づく所定温度（例えば給湯設定温度＋一定温度）以上かどうかを判定する（ステップＳ３２）。
【００５４】
沸き上げ運転の終了からの総給湯量があまり多くなっていない時点では、沸き上げ運転の終了時に図２のステップＳ１３で出湯切替弁は第２出湯管６側に切り替えられており、また、第２貯湯温度センサ４４ａで検出する温度も高くステップＳ３２でＹｅｓと判定されるため、第２貯湯タンク２内の湯が第１貯湯タンク１内の湯よりも優先して選択的に出湯され、タンク制御手段５０は、出湯切替弁をそのままの状態として（ステップＳ３３）、第２貯湯タンク２からの湯と第１給水バイパス管１４からの給水とを混合して給湯混合弁１５を給湯温度センサ１７が給湯設定温度を検出するようにフィードバック制御する。
【００５５】
そして、給湯流量カウンタ１８が最低作動量未満の流量を検知すると（ステップＳ３４でＹｅｓ）、タンク制御手段５０は、出湯切替弁および給湯混合弁１５をそのときの開度のまま次の給湯まで待機させる。
【００５６】
一方、沸き上げ運転の終了からの総給湯量が多くなって、第２貯湯タンク２内の貯湯量が減ってきた時点では、第２貯湯タンク２最上部の第２貯湯温度センサ４４ａで検出する温度が徐々に低下して給湯設定温度に基づく所定温度を下回ると、ステップＳ３２でＮｏとなって、タンク制御手段５０は、出湯切替弁を第１出湯管５側に切り替えて（ステップＳ３５）、給湯設定温度に基づく所定温度以上の湯水を給湯混合弁１５に供給するようにしている。
【００５７】
このように、給湯時は、先に沸き上げた第２貯湯タンク２から選択的に出湯するので、第２貯湯タンク２内の湯水は沸き上げから給湯までの時間が短縮されて、自然放熱量が減少し、貯湯効率を向上することができ、さらに、後に沸き上げられた第１貯湯タンク１内の湯水は最後に出湯されるので、高温の湯を長時間にわたって確保することができる。
【００５８】
さらに、浴槽水を加熱する保温運転等は、一般的に沸き上げ運転の終了からだいぶ時間が経過した夕方以降に行われることが多いものであるが、浴槽水を加熱する熱源となる第１貯湯タンク１内の湯水は複数の貯湯タンクのうち最後に沸き上げられ、風呂熱交換器２８の熱源となる第１貯湯タンク１内の湯水よりも風呂熱交換器２８の熱源とならない第２貯湯タンク２内の湯水が選択的または優先的に給湯されるため、熱源として利用するまでの経過時間での自然放熱量が少なく、また、第１貯湯タンク１内の湯水は従来のように多量に自然放熱した湯水と置換されることもないので、浴槽水の加熱能力を高く保つことができる。
【００５９】
なお、上記の二つの実施形態では、第１貯湯タンク１と第２貯湯タンク２の二本の貯湯タンクで説明したが、これに限らず、三本以上の貯湯タンクとして、先に沸き上げられた貯湯タンクから先に給湯する構成としてもよいものである。
【符号の説明】
【００６０】
１ 第１貯湯タンク
２ 第２貯湯タンク
３ 第１給水管
４ 第２給水管
５ 第１出湯管
６ 第２出湯管
１１ 出湯混合弁（循環切替手段）
２８ 風呂熱交換器
３４ 加熱手段
４０ 加熱循環回路
５０ タンク制御手段（制御手段）
５１ 加熱制御手段（制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯湯する第１貯湯タンク、第２貯湯タンクと、これら第１貯湯タンク、第２貯湯タンクのそれぞれ下部に給水する第１給水管、第２給水管と、前記第１貯湯タンク、第２貯湯タンクのそれぞれ上部から出湯する第１出湯管、第２出湯管と、前記第１貯湯タンク、第２貯湯タンク内の湯水を沸き上げる加熱手段と、前記第１貯湯タンクおよび第２貯湯タンク内の湯水を前記加熱手段に循環させる加熱循環回路と、前記第１貯湯タンク、第２貯湯タンク内の湯水の一方を選択的に前記加熱手段に循環させるよう前記加熱循環回路の流路を切り替える循環切替手段と、給湯時に前記第１出湯管、第２出湯管からの湯水の一方を選択的または優先的に出湯させる出湯切替弁または出湯混合弁と、前記第１貯湯タンク、第２貯湯タンクの湯水を前記加熱手段で沸き上げる際は、前記第２貯湯タンクを沸き上げた後に前記第１貯湯タンクを沸き上げるように循環切替手段を切り替え、給湯を行う際は、先に沸き上げた前記第２貯湯タンクからの湯水を選択的または優先的に出湯させ、その後、後に沸き上げた前記第１貯湯タンクからの湯水を選択的または優先的に出湯させるよう前記出湯切替弁または出湯混合弁を制御するようにした制御手段とを備えたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記加熱循環回路は、前記加熱手段から前記第１貯湯タンク、第２貯湯タンクへ戻す流路を前記出湯切替弁または出湯混合弁を介して前記第１出湯管、第２出湯管へ接続し、前記第１出湯管、第２出湯管を前記加熱循環回路の一部として共用すると共に、前記循環切替手段を前記出湯切替弁または出湯混合弁で共用するようにしたことを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。
【請求項３】
前記第１貯湯タンク内の湯水を熱源として浴槽水を加熱する風呂熱交換器を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の貯湯式給湯装置。
【請求項１】
湯水を貯湯する第１貯湯タンク、第２貯湯タンクと、これら第１貯湯タンク、第２貯湯タンクのそれぞれ下部に給水する第１給水管、第２給水管と、前記第１貯湯タンク、第２貯湯タンクのそれぞれ上部から出湯する第１出湯管、第２出湯管と、前記第１貯湯タンク、第２貯湯タンク内の湯水を沸き上げる加熱手段と、前記第１貯湯タンクおよび第２貯湯タンク内の湯水を前記加熱手段に循環させる加熱循環回路と、前記第１貯湯タンク、第２貯湯タンク内の湯水の一方を選択的に前記加熱手段に循環させるよう前記加熱循環回路の流路を切り替える循環切替手段と、給湯時に前記第１出湯管、第２出湯管からの湯水の一方を選択的または優先的に出湯させる出湯切替弁または出湯混合弁と、前記第１貯湯タンク、第２貯湯タンクの湯水を前記加熱手段で沸き上げる際は、前記第２貯湯タンクを沸き上げた後に前記第１貯湯タンクを沸き上げるように循環切替手段を切り替え、給湯を行う際は、先に沸き上げた前記第２貯湯タンクからの湯水を選択的または優先的に出湯させ、その後、後に沸き上げた前記第１貯湯タンクからの湯水を選択的または優先的に出湯させるよう前記出湯切替弁または出湯混合弁を制御するようにした制御手段とを備えたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記加熱循環回路は、前記加熱手段から前記第１貯湯タンク、第２貯湯タンクへ戻す流路を前記出湯切替弁または出湯混合弁を介して前記第１出湯管、第２出湯管へ接続し、前記第１出湯管、第２出湯管を前記加熱循環回路の一部として共用すると共に、前記循環切替手段を前記出湯切替弁または出湯混合弁で共用するようにしたことを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。
【請求項３】
前記第１貯湯タンク内の湯水を熱源として浴槽水を加熱する風呂熱交換器を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の貯湯式給湯装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１８１００１（Ｐ２０１２−１８１００１Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４５９３０（Ｐ２０１１−４５９３０）
【出願日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【出願人】（００００００５３８）株式会社コロナ (753)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【出願人】（００００００５３８）株式会社コロナ (753)
【Ｆターム（参考）】
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