JP6683171B2 - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、貯湯式給湯装置に関する。

浴槽に残った湯の熱を貯湯タンク内へ回収する熱回収運転を実行可能な貯湯式給湯装置が知られている。特許文献１には、熱回収運転開始時から循環ポンプの出力を低下させて浴水循環回路の瞬時流量を追焚運転時よりも低く維持し浴水の攪拌を抑制する制御、及び、熱回収運転の途中で瞬時流量抑制制御を終了して、追焚運転時と同程度に流量を上昇させることで浴水が十分に攪拌されて全体が均一の温度になることが開示されている。

特開２０１３−１０４５７９号公報

特許文献１の装置では、以下の課題がある。瞬時流量抑制制御を終了し、浴水の瞬時流量を追焚運転時と同等の瞬時流量に上昇させて浴槽内を攪拌する運転を実施したときに、浴水用熱交換器でタンク水との熱交換により冷却された低温の浴水が大流量で浴槽内に流入する。その結果、上層にある比較的高温の浴水と、大流量で浴槽内に流入する低温の浴水とを十分に攪拌して、浴槽内を均一な温度にするまでに要する時間が長くなる。また、第二の課題として、浴槽内を攪拌する運転中にも、タンク水の循環ポンプが動作しているので、タンク水の循環ポンプが電力を消費することで、省エネルギー性が悪化する。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、浴槽からの浴水と貯湯タンクからのタンク水との間で熱を交換する運転と、浴槽内の浴水を攪拌する運転との双方を効率良く実行することが可能な貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。

本発明に係る貯湯式給湯装置は、貯湯タンクと、浴槽からの浴水と、貯湯タンクからのタンク水との間で熱を交換する熱交換器と、タンク水を熱交換器に循環させる第一循環ポンプと、浴水を熱交換器に循環させる第二循環ポンプと、第一循環ポンプ及び第二循環ポンプを制御する制御手段と、を備え、制御手段は、第一循環ポンプ及び第二循環ポンプを同時に動作させる第一運転と、第一循環ポンプを動作させることなく第二循環ポンプを動作させる第二運転とを制御モードとして有し、第一運転での第二循環ポンプの回転速度は、第二運転での第二循環ポンプの回転速度よりも低いものである。

本発明によれば、浴槽からの浴水と貯湯タンクからのタンク水との間で熱を交換する運転と、浴槽内の浴水を攪拌する運転との双方を効率良く実行することが可能となる。

実施の形態１による貯湯式給湯装置を示す図である。 図１に示す貯湯式給湯装置における中温水使用状態の回路構成図である。 図１に示す貯湯式給湯装置における熱回収運転のときの回路構成図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１の貯湯式給湯装置３５を示す図である。図１に示すように、本実施の形態１の貯湯式給湯装置３５は、タンクユニット３３、ＨＰ（ヒートポンプ）ユニット７、及びリモコン装置４４を備える。ＨＰユニット７とタンクユニット３３との間は、ＨＰ往き配管１４とＨＰ戻り配管１５と図示しない電気配線とを介して接続されている。タンクユニット３３には、制御装置３６が内蔵されている。タンクユニット３３及びＨＰユニット７が備える各種弁類、ポンプ類等の作動は、これらと電気的に接続された制御装置３６により制御される。

リモコン装置４４は、運転動作指令及び設定値の変更などに関する使用者の操作を受け付ける機能を有する。リモコン装置４４は、操作端末またはユーザーインターフェース装置の例である。制御装置３６とリモコン装置４４の間は、有線または無線により、双方向にデータ通信可能に接続されている。リモコン装置４４には、図示を省略するが、貯湯式給湯装置３５の状態等の情報を表示する表示部、使用者が操作するスイッチ等の操作部、スピーカ、マイク等が搭載されている。リモコン装置４４は、台所に設置されてもよい。リモコン装置４４は、浴室に設置されてもよい。貯湯式給湯装置３５は、複数台のリモコン装置４４を備えてもよい。リモコン装置４４は、使用者に情報を音声、音等で報知してもよい。

ＨＰユニット７は、水を加熱する加熱手段の例である。ＨＰユニット７は、圧縮機１、水冷媒熱交換器３、膨張弁４、空気熱交換器６を冷媒配管５にて環状に接続した冷媒回路を備える。ＨＰユニット７は、この冷媒回路によりヒートポンプサイクルの運転を行う。水冷媒熱交換器３では、圧縮機１で圧縮された冷媒と、タンクユニット３３から導かれた水との間で熱を交換することで、水が加熱される。圧縮機１で圧縮された冷媒と、水道等の水源から直接供給される水とを水冷媒熱交換器３で熱交換させることができる構成を備えてもよい。

タンクユニット３３には、以下の各種部品及び配管などが内蔵されている。貯湯タンク８は、湯水を貯留する。貯湯タンク８の内部では、温度による水の密度の差によって、上側が高温で下側が低温になる温度成層を形成することができる。貯湯タンク８は、図示のような単一のタンクで構成されるものに限らず、直列に接続された複数のタンクを備えるものでもよい。以下の説明で、貯湯タンク８における高さ方向すなわち上下方向の位置に関して言及するが、貯湯タンク８が直列に接続された複数のタンクを備えるものである場合には、最上位のタンクから最下位のタンクまでの全体の階層において、上下方向の位置が特定されるものとする。

貯湯タンク８の下部に設けられた水導入口８ａには、第三給水配管９ｃが接続されている。水道等の水源から第一給水配管９ａを通って供給される水は、減圧弁３１で所定圧力に調圧された上で、第三給水配管９ｃを通って貯湯タンク８内に流入する。貯湯タンク８の上部には、貯湯タンク８内に貯留された湯を貯湯式給湯装置３５の外部へ供給するための温水導入出口８ｄと、ＨＰ戻り配管１５に連通可能な温水導入出口８ｅとが設けられている。貯湯タンク８の表面には、複数の貯湯温度センサ４１，４２，４３が高さを変えて取り付けられている。貯湯温度センサ４１は、中温水導入出口８ｆと同じ高さの位置、または中温水導入出口８ｆに近い高さの位置にある。貯湯温度センサ４２は、貯湯温度センサ４１より高い位置にある。貯湯温度センサ４３は、貯湯温度センサ４１より低い位置にある。これらの貯湯温度センサ４１，４２，４３で貯湯タンク８内の湯水の温度分布を検出することにより、貯湯タンク８内の残湯量または蓄熱量を把握できる。

制御装置３６は、貯湯タンク８内の残湯量または蓄熱量に応じて、ＨＰユニット７による貯湯タンク８内の湯水の沸上運転の開始及び停止などを制御する。沸上運転では、以下のようになる。貯湯タンク８の下部から流出する低温水は、ＨＰ往き配管１４を経由してＨＰユニット７に導かれ、水冷媒熱交換器３において加熱され、高温水となる。この高温水は、ＨＰ戻り配管１５を経由して、貯湯タンク８の上部の温水導入出口８ｅから貯湯タンク８内に流入する。このような沸上運転が実行されることで、貯湯タンク８の内部では、上層部から高温水が貯えられていき、この高温水層が徐々に厚くなっていく。制御装置３６は、貯湯温度センサ４１，４２，４３により把握される貯湯タンク８内の貯湯量または蓄熱量が所定量を超えると、沸上運転を終了する。

タンクユニット３３には、第一循環ポンプ１２及び風呂用熱交換器２０が内蔵されている。第一循環ポンプ１２は、各種配管に湯水を循環させるためのポンプであり、第一送水配管１３ａ上に設けられている。風呂用熱交換器２０は、貯湯タンク８から供給されるタンク水と、浴槽３０からの浴水との間で熱を交換する。風呂用熱交換器２０は、浴槽３０に接続されている風呂往き配管２７及び風呂戻り配管２８の途中に設置されている。風呂往き配管２７の途中には、風呂用熱交換器２０から流出する浴水の温度を検出するための風呂往き温度センサ３７が設置されている。風呂戻り配管２８の途中には、浴水を循環させるための第二循環ポンプとしての風呂循環ポンプ２９と、浴槽３０から出た浴水の温度を検出するための風呂戻り温度センサ３８と、浴槽３０内の水位レベルを検出するための水位センサ４６と、風呂戻り配管２８における水の循環を検出するためのフロースイッチ４７とが設置されている。

三方弁１１は、入口となるａポート及びｂポートと、出口となるｃポートとを有する流路切替手段である。三方弁１１は、ａ−ｃ、ｂ−ｃの２つの経路の間で流路切替可能に構成されている。

四方弁１６は、入口となるａポート及びｂポートと、出口となるｃポート及びｄポートとを有する流路切替手段である。四方弁１６は、ａ−ｃ、ａ−ｄ、ｂ−ｃ、ｂ−ｄの４つの経路の間で流路切替可能に構成されている。

四方弁１８は、入口となるａポートと、出口となるｂポート、ｃポート、及びｄポートとを有する流路切替手段である。四方弁１８は、ａ−ｂ、ａ−ｃ、ａ−ｄの３つの経路の間で流路切替可能に構成されている。

タンクユニット３３は、低温配管１０、第一送水配管１３ａ、第一温水配管１７ａ、第二温水配管１７ｂ、第三温水配管１９ａ、第四温水配管１９ｂ、及び第五温水配管１９ｃを有している。低温配管１０は、貯湯タンク８の下部に設けられた水導出口８ｂと三方弁１１のａポートとを接続する。第一送水配管１３ａは、三方弁１１のｃポートと第一循環ポンプ１２の入口とを接続する。ＨＰ往き配管１４は、第一循環ポンプ１２の出口と、ＨＰユニット７の入口とを接続する。ＨＰ戻り配管１５は、ＨＰユニット７の出口と四方弁１６のｂポートとを接続する。第一温水配管１７ａは、四方弁１６のｄポートと、四方弁１８のａポートとを接続する。第二温水配管１７ｂは、四方弁１６のｃポートと、貯湯タンク８の下部に設けられた水導入口８ｃとを接続する。第三温水配管１９ａは、四方弁１８のｂポートと、貯湯タンク８上部の温水導入出口８ｅとを接続する。第四温水配管１９ｂは、四方弁１８のｄポートと、貯湯タンク８の上部に設けられた温水導入出口８ｄとを接続する。第五温水配管１９ｃは、四方弁１８のｃポートと、貯湯タンク８の上部から中間部の間に設けられた温水導入口８ｇとを接続する。

第一タンク循環配管２０ａは、温水導入出口８ｅと、風呂用熱交換器２０のタンク水の入口とを接続する。第二タンク循環配管２０ｃは、風呂用熱交換器２０のタンク水の出口と、三方弁１１のｂポートとを接続する。第二送水配管１３ｂは、ＨＰ往き配管１４における第一循環ポンプ１２とＨＰユニット７の入口との間から分岐し、四方弁１６のａポートに接続される。

さらに、タンクユニット３３は、中温配管７９、第一給水配管９ａ、第二給水配管９ｂ、第三給水配管９ｃ、第四給水配管９ｄ、給湯用混合弁２２、風呂用混合弁２３、中温水切替弁７８、給湯配管２４、風呂配管２５、戻り配管２０ｂ、及び逆止弁５０を有している。

中温水切替弁７８は、入口となるａポート及びｂポートと、出口となるｃポートとを有する流路切替手段である。中温水切替弁７８は、ａ−ｃ、ｂ−ｃの２つの経路の間で流路切替可能に構成されている。

給湯用混合弁２２は、第一入口、第二入口、及び出口を備える混合手段である。風呂用混合弁２３は、第一入口、第二入口、及び出口を備える混合手段である。

第一給水配管９ａの一端は水道等の水源に接続される。第一給水配管９ａの他端には減圧弁３１を介して第二給水配管９ｂ及び第三給水配管９ｃが接続される。第二給水配管９ｂは、中温水切替弁７８のａポートに接続されている。中温配管７９は、貯湯タンク８の中間部に設けられた中温水導入出口８ｆと中温水切替弁７８のｂポートとを接続している。戻り配管２０ｂは、第二タンク循環配管２０ｃの途中から分岐して、中温配管７９の途中に接続されている。逆止弁５０は、戻り配管２０ｂ上に設置されている。逆止弁５０は、貯湯タンク８の中間部から貯湯タンク８の下部へ向かう流れを阻害する。これにより、貯湯タンク８の中間部から貯湯タンク８の下部への熱の流出を確実に防止できる。第四給水配管９ｄの一端は、中温水切替弁７８のｃポートに接続されている。第四給水配管９ｄの他端は、給湯用混合弁２２及び風呂用混合弁２３のそれぞれの第一入口に接続されている。高温配管２１の一端は、貯湯タンク８の温水導入出口８ｄに連通する。高温配管２１の他端は、給湯用混合弁２２及び風呂用混合弁２３のそれぞれの第二入口に接続されている。

中温水切替弁７８は、第二給水配管９ｂと第四給水配管９ｄとが連通する第一流路状態と、中温配管７９と第四給水配管９ｄとが連通する第二流路状態の２つの流路状態を切替えて使用する。中温水切替弁７８を第一流路状態にすると、水源から供給される低温水が、第二給水配管９ｂ及び第四給水配管９ｄを通って、給湯用混合弁２２及び風呂用混合弁２３へ供給される状態になる。中温水切替弁７８の第一流路状態は、「低温水使用状態」に相当する。中温水切替弁７８を第二流路状態にすると、貯湯タンク８から中温配管７９を通って供給される中温水が、第四給水配管９ｄを通って、給湯用混合弁２２及び風呂用混合弁２３へ供給される状態になる。中温水切替弁７８の第二流路状態は、「中温水使用状態」に相当する。

給湯用混合弁２２は、貯湯タンク８から高温配管２１を通って供給される高温水と、第四給水配管９ｄから供給される低温水もしくは中温水との流量比を調整することにより、使用者がリモコン装置４４にて設定した設定温度の湯を生成し、給湯配管２４に流入させる。給湯用混合弁２２で温度調整された湯は、給湯配管２４から給湯栓３４を経由して、使用者が使用するシャワー、カラン等の蛇口（図示省略）に供給される。

風呂用混合弁２３は、貯湯タンク８から高温配管２１から供給される高温水と、第四給水配管９ｄから供給される低温水もしくは中温水との流量比を調整することにより、使用者がリモコン装置４４にて設定した設定温度の湯を生成可能である。風呂用混合弁２３で設定温度に調整された湯は、風呂用流量センサ４５、風呂用電磁弁２６、風呂往き配管２７、風呂戻り配管２８を経て、浴槽３０へ流入する。

制御装置３６は、風呂用流量センサ４５及び水位センサ４６により検出される情報に基づいて湯張りの完了を判定することにより、湯張り完了時の浴槽３０内の浴水の量である湯張り湯量が、使用者がリモコン装置４４にて設定した湯量に等しくなるように制御できる。本実施の形態の貯湯式給湯装置３５は、風呂自動運転を実行可能なものでもよい。リモコン装置４４にて風呂自動運転が設定されると、制御装置３６は、湯張りの完了後、浴槽３０内の浴水の温度及び量が、リモコン装置４４で設定された温度及び量に維持されるように、必要に応じて、浴水の昇温、冷却、たし湯、さし水を行う。

図２は、図１に示す貯湯式給湯装置３５における中温水使用状態の回路構成図である。給湯栓３４から給湯する時の、中温水を使用する時の中温水切替弁７８の動作について説明する。中温水導入出口８ｆと同じ高さの位置、または中温水導入出口８ｆに近い高さの位置にある貯湯温度センサ４１で検出される温度は、貯湯タンク８から中温配管７９へ流出する中温水の温度に等しいとみなすことができる。以下の説明では、貯湯温度センサ４１で検出される温度を単に「中温水の温度」と称する。制御装置３６は、中温水を使用して給湯する場合、中温水の温度が、使用者によって設定された設定温度よりも低い場合には、中温水使用可能と判断する。制御装置３６は、中温水を使用する場合は、中温水切替弁７８を中温水使用状態に切り替える。制御装置３６は、中温水の温度が、使用者によって設定された設定温度よりも高い場合には、中温水の使用を許可しない。制御装置３６は、中温水の使用を許可しない場合には、中温水切替弁７８を低温水使用状態に切り替える。図２では、給湯用混合弁２２へ中温水を供給する場合を示したが、風呂用混合弁２３へ中温水を供給する場合も、上記と同様である。

本実施の形態の貯湯式給湯装置３５は、浴槽３０内の浴水の熱を回収する風呂熱回収のための熱回収運転を実行可能である。図３は、図１に示す貯湯式給湯装置３５における熱回収運転のときの回路構成図である。熱回収運転のときには、以下のようになる。三方弁１１は、ａポートとｃポートとが連通し、ｂポートが閉状態となるように制御される。これにより、低温配管１０と第一送水配管１３ａとが連通するとともに、第二タンク循環配管２０ｃへの流路が遮断される。四方弁１６は、ａポートとｄポートとが連通し、ｂポートとｃポートとが閉状態となるように制御される。これにより、第二送水配管１３ｂと第一温水配管１７ａとが連通するとともに、第二温水配管１７ｂ側を閉として貯湯タンク８の下部への流路が遮断される。四方弁１８は、ａポートとｂポートとが連通し、ｃポートとｄポートとが閉状態となるように制御される。これにより、第一温水配管１７ａと第三温水配管１９ａとが連通するとともに、第四温水配管１９ｂ及び第五温水配管１９ｃ側を閉として貯湯タンク８の中間部への流路が遮断される。

熱回収運転は、風呂循環ポンプ２９が動作を開始することで浴水の循環が開始された後に、上記のように三方弁１１、四方弁１６、及び四方弁１８が制御された状態で、第一循環ポンプ１２の運転を開始することにより実行される。その結果、貯湯タンク８の水導出口８ｂから低温配管１０を通って流出した低温のタンク水は、三方弁１１、第一送水配管１３ａ、第二送水配管１３ｂ、四方弁１６、第一温水配管１７ａ、四方弁１８、第三温水配管１９ａ、及び第一タンク循環配管２０ａを通って、風呂用熱交換器２０に流入する。風呂用熱交換器２０内で、タンク水は、浴槽３０からの浴水の熱により加熱され、浴槽３０内の浴水の温度に近い温度になる。この加熱されたタンク水を以下「熱回収温水」と称する。熱回収温水は、風呂用熱交換器２０から、戻り配管２０ｂ、逆止弁５０、及び中温配管７９を通って、中温水導入出口８ｆから貯湯タンク８内に流入する。このようにして熱回収運転が実施されると、貯湯タンク８内の中温水導入出口８ｆの近くに、熱回収温水が貯留される。

風呂往き配管２７及び風呂戻り配管２８を通る循環回路を流れる浴水の流量を以下「浴水流量」と称する。制御装置３６は、風呂循環ポンプ２９の回転速度を調整可能である。風呂循環ポンプ２９の回転速度が高いほど、浴水流量が高くなる。制御装置３６は、第一循環ポンプ１２及び風呂循環ポンプ２９を同時に動作させる第一運転と、第一循環ポンプ１２を動作させることなく風呂循環ポンプ２９を動作させる第二運転とを制御モードとして有する。制御装置３６は、第一運転での風呂循環ポンプ２９の回転速度が、第二運転での風呂循環ポンプ２９の回転速度よりも低くなるように風呂循環ポンプ２９を制御する。本実施の形態においては、熱回収運転が上記「第一運転」に相当する。また、浴槽３０内の浴水を攪拌可能な攪拌運転が上記「第二運転」に相当する。

制御装置３６は、リモコン装置４４に対するユーザー操作に応じて風呂熱回収を開始してもよい。例えば、リモコン装置４４の所定のボタンが押下された場合に制御装置３６が風呂熱回収を開始してもよい。または、風呂熱回収を開始する時刻をユーザーが予約できるように構成し、その予約された時刻に応じて、制御装置３６が風呂熱回収を開始してもよい。

貯湯温度センサ４３は、貯湯タンク８内の下部の水温（以下、「タンク下部温度」と称する）を検出する下部温度検出手段に相当する。風呂戻り温度センサ３８は、風呂用熱交換器２０に流入する浴水の温度（以下、「浴水入口温度」と称する）を検出する浴水入口温度検出手段に相当する。制御装置３６は、タンク下部温度が浴水入口温度よりも低いときに熱回収運転を実行可能であると判定してもよい。制御装置３６は、タンク下部温度が浴水入口温度以上であるとき、あるいはタンク下部温度と浴水入口温度との差が基準値に比べて小さいときには、熱回収運転を実行不能と判定し、熱回収運転を実行しないように制御してもよい。

熱回収運転のときには、以下のようになる。浴槽３０内の浴水は、風呂戻り配管２８に引き込まれ、風呂用熱交換器２０内に流入する。風呂用熱交換器２０内で、浴水は、タンク水との熱交換により冷却され、温度が低下する。この比較的低温の浴水は、風呂往き配管２７を通り、浴槽３０内に流入する。温度差による水の比重の違いにより、浴槽３０内では、まだ熱交換していない比較的高温の上層側の浴水と、風呂用熱交換器２０から戻った比較的低温の下層側の浴水との間に温度境界層が生成される。風呂戻り配管２８と浴槽３０との接続位置を以下「浴水引き込み位置」と称する。浴槽３０内の温度境界層は、徐々に上に移動する。温度境界層が浴水引き込み位置よりも上になると、一度冷却された比較的低温の浴水が再び風呂用熱交換器２０に流入するようになることから、熱回収効率が悪化する。

本実施の形態であれば、制御装置３６が熱回収運転の後に攪拌運転を行うことで、上記のような熱回収効率の悪化を防止できる。攪拌運転では、以下のようになる。第一循環ポンプ１２は停止される。すなわち、タンク水は風呂用熱交換器２０内に循環しない。風呂循環ポンプ２９は、熱回収運転のときよりも高い回転速度で動作する。これにより、浴水流量が熱回収運転のときよりも高くなり、風呂往き配管２７から浴槽３０内に流入する噴流の流速が熱回収運転のときよりも高くなる。このような比較的高い流量及び流速の噴流が浴槽３０内に流入することで、温度境界層が壊され、浴槽３０内が全体的に攪拌される。その結果、比較的高温の上層側の浴水と、比較的低温の下層側の浴水とが混ざり合い、浴槽３０内の浴水全体の温度が均等化する。この際、第一循環ポンプ１２が停止しているので、風呂用熱交換器２０内で浴水が冷却されることがない。よって、風呂往き配管２７から浴槽３０内に流入する噴流の温度が低くなることを防止できる。その結果、浴槽３０内の浴水全体の温度が均等化するまでに要する時間を短縮できる。第一循環ポンプ１２の消費電力を節約することもできる。

攪拌運転後の浴水引き込み位置の浴水の温度は、攪拌運転前の浴水引き込み位置の浴水の温度よりも高くなる。このため、攪拌運転後に再び熱回収運転を行うことで、風呂用熱交換器２０に流入する浴水の温度を高くすることができ、熱回収効率が向上する。

攪拌運転のときの風呂循環ポンプ２９の回転速度は、浴槽３０内の浴水を撹拌可能な所定回転速度以上である。例えば、攪拌運転のときの浴水流量が８Ｌ／ｍｉｎであれば、浴槽３０内の浴水を十分に撹拌可能である。よって、制御装置３６は、攪拌運転のときの浴水流量が、８Ｌ／ｍｉｎまたは８Ｌ／ｍｉｎ以上となるように、風呂循環ポンプ２９の回転速度を制御してもよい。また、３Ｌ／ｍｉｎ程度の浴水流量では浴槽３０内の浴水を効率良く攪拌することができない。

制御装置３６は、浴槽３０内の浴水の温度が均等化するように予め設定された時間、攪拌運転の実行を継続してもよい。例えば、８Ｌ／ｍｉｎの浴水流量で攪拌運転を行った場合には、制御装置３６は、攪拌運転の実行を５分間継続してもよい。

制御装置３６は、熱回収運転と攪拌運転とを交互に実行してもよい。これにより、熱回収量をさらに向上することが可能となる。例えば、以下のようにしてもよい。制御装置３６は、攪拌運転の設定時間が経過すると、風呂循環ポンプ２９を一時的に停止させるとともに、停止させていた第一循環ポンプ１２の運転を再開させる。第一循環ポンプ１２の運転が開始した後、風呂循環ポンプ２９の運転を開始させる制御を行うことで、熱回収運転を再開させる。再び熱回収運転が実行されることで、浴槽３０内の浴水に温度境界層が再び生成される。このため、制御装置３６は、第一循環ポンプ１２を停止し、風呂循環ポンプ２９を高速で運転させる攪拌運転を再び行う。

制御装置３６は、風呂戻り温度センサ３８または風呂往き温度センサ３７により、攪拌運転の開始時の浴水温度と、当該攪拌運転の終了時の浴水温度とをそれぞれ検出し、この両者の温度差が基準値以内になったときには、次回の熱回収運転を実施することなく、風呂熱回収を完了してもよい。これにより、より効率良く熱回収することが可能となる。

フロースイッチ４７は、風呂用熱交換器２０につながる浴水の流路内の浴水の流れの有無を検出する流れ検出手段に相当する。フロースイッチ４７が流れを検出可能な流量には下限がある。ここでは、フロースイッチ４７が流れを検出可能な下限流量が３Ｌ／ｍｉｎであると仮定する。この場合、下限流量である３Ｌ／ｍｉｎよりも浴水流量が低くなるような回転速度で風呂循環ポンプ２９が運転されていると、浴水が正常に循環しているかどうかをフロースイッチ４７によって確認することができないため、好ましくない。以上の観点から、制御装置３６は、熱回収運転での風呂循環ポンプ２９の回転速度が、フロースイッチ４７が流れを検出可能な下限の回転速度、すなわち浴水流量が上記下限流量となるような回転速度に等しくなるように制御することが望ましい。これにより、フロースイッチ４７による浴水循環の確認を確実に可能としつつ、風呂用熱交換器２０による熱交換能力をさらに向上させることが可能となる。

制御装置３６は、熱回収運転の実行中に、風呂往き温度センサ３７で検出される浴水出口温度の時間当たりの変化量が基準値以下になると、熱回収運転から攪拌運転に移行するように制御してもよい。これにより、熱回収効率の低下をより確実に防ぐことが可能となる。この場合において、制御装置３６は、熱回収運転を開始してから所定時間が経過した後に、攪拌運転に移行するかどうかを判断することが望ましい。これにより、熱回収運転から攪拌運転に移行するタイミングが早すぎてしまうことを確実に防止できる。

制御装置３６は、攪拌運転の実行が継続された時間が上限時間を超えると、攪拌運転から熱回収運転に移行するように制御してもよい。この場合において、制御装置３６は、浴槽３０の湯張り湯量が比較的多いときの上限時間が、湯張り湯量が比較的少ないときの上限時間に比べて、長くなるように制御してもよい。湯張り湯量が比較的多いときには、湯張り湯量が比較的少ないときに比べて、攪拌運転によって浴槽３０内の浴水の温度を均等化するために要する時間が長くなる傾向がある。このため、上記のように制御することで、湯張り湯量に応じて、攪拌運転を継続する時間をより適切に制御できる。

制御装置３６は、攪拌運転の実行中に、風呂往き温度センサ３７で検出される浴水出口温度の時間当たりの変化量が基準値以下になると、熱回収運転に移行するか、または風呂熱回収のための運転を完了してもよい。これにより、攪拌運転の実行が継続された時間が上限時間に達する前に、熱回収運転に移行するか、または風呂熱回収のための運転を完了できるため、風呂循環ポンプ２９の消費電力を削減可能となる。

制御装置３６は、熱回収運転の実行中に、風呂戻り温度センサ３８により検出される浴水入口温度が上昇した場合には、風呂熱回収のための運転を完了してもよい。熱回収運転において浴水入口温度が風呂用熱交換器２０に流入するタンク水の温度がよりも低くなると、タンク水によって加熱された浴水が浴槽３０に流入し、その浴水が再び風呂戻り温度センサ３８へ流れることで、浴水入口温度が上昇する。よって、風呂戻り温度センサ３８により検出される浴水入口温度が上昇した場合には、浴槽３０内の浴水の温度が、風呂用熱交換器２０に流入するタンク水の温度がよりも低くなったと考えられるため、風呂熱回収のための運転を完了してもよいと判定できる。

制御装置３６は、熱回収運転の実行中に、風呂往き温度センサ３７で検出される浴水出口温度が、風呂戻り温度センサ３８により検出される浴水入口温度よりも高くなった場合には、風呂熱回収のための運転を完了してもよい。浴水出口温度が浴水入口温度よりも高くなった場合には、浴槽３０内の浴水の温度が、風呂用熱交換器２０に流入するタンク水の温度がよりも低くなったと考えられるため、風呂熱回収のための運転を完了してもよいと判定できる。

次に、本実施の形態における追焚運転について説明する。追焚運転のときには、以下のようになる。第一循環ポンプ１２及び風呂循環ポンプ２９が運転される。貯湯タンク８の温水導入出口８ｅから流出した高温のタンク水が、第一タンク循環配管２０ａを通って、風呂用熱交換器２０に流入する。風呂用熱交換器２０内でタンク水が浴水を加熱する。風呂用熱交換器２０内で温度低下したタンク水は、第二タンク循環配管２０ｃ、三方弁１１、第一送水配管１３ａ、第一循環ポンプ１２、第二送水配管１３ｂ、四方弁１６、第二温水配管１７ｂ、及び水導入口８ｃを通り、貯湯タンク８内に流入する。あるいは、風呂用熱交換器２０内で温度低下したタンク水は、第二タンク循環配管２０ｃ、三方弁１１、第一送水配管１３ａ、第一循環ポンプ１２、第二送水配管１３ｂ、四方弁１６、第一温水配管１７ａ、四方弁１８、第五温水配管１９ｃ、及び温水導入口８ｇを通り、貯湯タンク８内に流入する。

上述した実施の形態では、熱回収運転が「第一運転」に相当するものとして説明した。本発明では、追焚運転が「第一運転」に相当してもよい。この場合、以下の効果が得られる。追焚運転での風呂循環ポンプ２９の回転速度は、攪拌運転での風呂循環ポンプ２９の回転速度よりも低くなる。これにより、追焚運転のときの浴水流量が攪拌運転での浴水流量に比べて低くなるので、追焚運転における風呂用熱交換器２０での熱交換効率を向上できる。また、追焚運転における風呂循環ポンプ２９の消費電力を低減できる。浴水流量の低い高効率の追焚運転を行うと、浴槽３０内に温度境界層が生成される可能性がある。温度境界層が生成された場合には、攪拌運転を行うことで、浴槽３０内の浴水の温度を均等化できる。この攪拌運転においては、第一循環ポンプ１２が停止しているので、第一循環ポンプ１２の電力消費を抑制できるとともに、貯湯タンク８内の熱量を消費することもない。

本実施の形態であれば、さらに、以下の効果が得られる。貯湯タンク８内の中温水導入出口８ｆの近くに熱回収温水が貯留されるので、中温水使用状態で給湯すれば、熱回収温水が中温配管７９を通して給湯用混合弁２２または風呂用混合弁２３へ供給される。このため、熱回収温水を給湯に確実に利用できる。その結果、貯湯タンク８の上部の高温水の使用量が低減し、湯切れが起きづらくなるとともに、システム効率が向上し、省エネルギー性が高まる。

熱回収温水の温度は、浴槽３０内の浴水の温度以下である。このため、多くの場合、熱回収温水の温度は、使用者によって設定された設定温度以下となる。よって、貯湯タンク８内の中温水導入出口８ｆの近くに熱回収温水が貯留された状態は、多くの場合、中温水を使用可能な状態に該当する。そこで、制御装置３６は、熱回収運転の開始後、中温水使用状態になるように中温水切替弁７８を制御してもよい。熱回収運転の開始後、中温水使用状態で中温水切替弁７８を待機させることで、熱回収温水をより確実に給湯に利用することができる。

制御装置３６は、貯湯温度センサ４１により検出される中温水の温度が、使用者によって設定された設定温度よりも高い場合には、中温水切替弁７８を中温水使用状態から低温水使用状態に切り替える。これにより、使用者によって設定された温度の湯を安定して供給することができる。

本実施の形態では、戻り配管２０ｂが中温配管７９の途中の位置に連通している。これにより、以下の効果が得られる。中温配管７９とは別の位置で戻り配管２０ｂが貯湯タンク８に接続される構成に比べて、貯湯タンク８への配管接続箇所を減らすことができるので、装置構成を簡単にできる。また、貯湯タンク８から戻り配管２０ｂへの熱の流出を確実に抑制できる。

本実施の形態では、第一循環ポンプ１２により貯湯タンク８からタンク水を風呂用熱交換器２０へ供給するときに、第一循環ポンプ１２の回転速度を調整することで、風呂用熱交換器２０を通過するタンク水の流量を調整可能である。

戻り配管２０ｂに取り付けた温度センサ４８により、戻り配管２０ｂを流れる熱回収温水の温度を検出してもよい。戻り配管２０ｂを流れる熱回収温水の温度を以下「戻り温度」と称する。制御装置３６は、熱回収運転の実行中に中温配管７９から給湯用混合弁２２または風呂用混合弁２３へ温水が流れる場合には、温度センサ４８で検出される戻り温度が貯湯温度センサ４１で検出される中温水の温度に近づくように、第一循環ポンプ１２の運転を制御してもよい。例えば、制御装置３６は、戻り温度が中温水の温度より低い場合には第一循環ポンプ１２の回転速度を遅くするように補正し、戻り温度が中温水の温度より高い場合には第一循環ポンプ１２の回転速度を速くするように補正してもよい。上記のようにすることで、以下の効果が得られる。熱回収運転の実行中に中温配管７９から給湯用混合弁２２または風呂用混合弁２３へ温水が流れる場合には、貯湯タンク８から中温水が給湯用混合弁２２または風呂用混合弁２３へ流れるだけでなく、戻り配管２０ｂからの熱回収温水が給湯用混合弁２２または風呂用混合弁２３へ流れる可能性がある。戻り温度が中温水の温度に近づくように制御することで、戻り配管２０ｂからの熱回収温水が給湯用混合弁２２または風呂用混合弁２３へ流れた場合においても、給湯用混合弁２２または風呂用混合弁２３から流出する湯の温度の変動を確実に低減できる。

前述したように、本実施の形態では、戻り配管２０ｂが中温配管７９の途中の位置に連通している。すなわち、戻り配管２０ｂは中温配管７９と同じ位置で貯湯タンク８に連通する。このような構成に代えて、戻り配管２０ｂが、中温配管７９とは別に、中温水導入出口８ｆと同じ高さの位置で、貯湯タンク８に接続されてもよい。そのような構成においても、本実施の形態による効果に類似した効果が得られる。または、戻り配管２０ｂが、中温水導入出口８ｆより低く、かつ、水導出口８ｂより高い位置で、貯湯タンク８に連通するようにしてもよい。そのような構成においても、本実施の形態による効果に類似した効果が得られる。

１ 圧縮機、 ３ 水冷媒熱交換器、 ４ 膨張弁、 ５ 冷媒配管、 ６ 空気熱交換器、 ７ ＨＰユニット、 ８ 貯湯タンク、 ８ａ 水導入口、 ８ｂ 水導出口、 ８ｃ 水導入口、 ８ｄ，８ｅ 温水導入出口、 ８ｆ 中温水導入出口、 ８ｇ 温水導入口、 ９ａ 第一給水配管、 ９ｂ 第二給水配管、 ９ｃ 第三給水配管、 ９ｄ 第四給水配管、 １０ 低温配管、 １１ 三方弁、 １２ 第一循環ポンプ、 １３ａ 第一送水配管、 １３ｂ 第二送水配管、 １６ 四方弁、 １７ａ 第一温水配管、 １７ｂ 第二温水配管、 １８ 四方弁、 １９ａ 第三温水配管、 １９ｂ 第四温水配管、 １９ｃ 第五温水配管、 ２０ 風呂用熱交換器、 ２０ａ 第一タンク循環配管、 ２０ｂ 戻り配管、 ２０ｃ 第二タンク循環配管、 ２１ 高温配管、 ２２ 給湯用混合弁、 ２３ 風呂用混合弁、 ２４ 給湯配管、 ２５ 風呂配管、 ２６ 風呂用電磁弁、 ２９ 風呂循環ポンプ、 ３０ 浴槽、 ３１ 減圧弁、 ３３ タンクユニット、 ３４ 給湯栓、 ３５ 貯湯式給湯装置、 ３６ 制御装置、 ４１，４２，４３ 貯湯温度センサ、 ４４ リモコン装置、 ４５ 風呂用流量センサ、 ４６ 水位センサ、 ４７ フロースイッチ、 ４８ 温度センサ、 ５０ 逆止弁、 ７８ 中温水切替弁、 ７９ 中温配管

Claims (14)

1. 貯湯タンクと、
   浴槽からの浴水と、前記貯湯タンクからのタンク水との間で熱を交換する熱交換器と、
   前記タンク水を前記熱交換器に循環させる第一循環ポンプと、
   前記浴水を前記熱交換器に循環させる第二循環ポンプと、
   前記第一循環ポンプ及び前記第二循環ポンプを制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記第一循環ポンプ及び前記第二循環ポンプを同時に動作させる第一運転と、前記第一循環ポンプを動作させることなく前記第二循環ポンプを動作させる第二運転とを制御モードとして有し、
   前記第一運転での前記第二循環ポンプの回転速度は、前記第二運転での前記第二循環ポンプの回転速度よりも低い、
   貯湯式給湯装置。
2. 前記第一運転は、前記浴水の熱を前記貯湯タンク内へ回収する熱回収運転である請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
3. 前記第二運転のときの前記第二循環ポンプの回転速度は、前記浴槽内の浴水を撹拌可能な所定回転速度以上である請求項１または請求項２に記載の貯湯式給湯装置。
4. 前記制御手段は、前記第一運転と前記第二運転とを交互に実行する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
5. 前記浴水の温度を検出する浴水温度検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記第一運転と前記第二運転とを交互に実行するとともに、前記第二運転の開始時の前記浴水の温度と、当該第二運転の終了時の前記浴水の温度との差が、基準値以内のときには、次回の前記第一運転を実施しない請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
6. 前記熱交換器につながる前記浴水の流路内の前記浴水の流れの有無を検出する流れ検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記第一運転での前記第二循環ポンプの回転速度が、前記流れ検出手段が流れを検出可能な下限の回転速度に等しくなるように制御する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
7. 前記貯湯タンク内の下部の水温であるタンク下部温度を検出する下部温度検出手段と、
   前記熱交換器に流入する前記浴水の温度である浴水入口温度を検出する浴水入口温度検出手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記タンク下部温度が前記浴水入口温度よりも低いときに、前記第一運転を実行可能であると判定する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
8. 前記制御手段は、前記第二運転の実行が継続された時間が上限時間を超えると、前記第二運転から前記第一運転に移行する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
9. 前記制御手段は、前記浴槽の湯張り湯量が比較的多いときの前記上限時間が、前記湯張り湯量が比較的少ないときの前記上限時間に比べて、長くなるように制御する請求項８に記載の貯湯式給湯装置。
10. 前記熱交換器から流出する前記浴水の温度である浴水出口温度を検出する浴水出口温度検出手段を備え、
    前記制御手段は、前記第一運転の実行中に、前記浴水出口温度の時間当たりの変化量が基準値以下になると、前記第二運転に移行する請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
11. 前記制御手段は、前記第一運転を開始してから所定時間が経過した後に、前記第二運転に移行するかどうかを判断する請求項１０に記載の貯湯式給湯装置。
12. 前記熱交換器から流出する前記浴水の温度である浴水出口温度を検出する浴水出口温度検出手段を備え、
    前記制御手段は、前記第二運転の実行中に、前記浴水出口温度の時間当たりの変化量が基準値以下になると、前記第一運転に移行するか、または運転を終了する請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
13. 前記熱交換器に流入する前記浴水の温度である浴水入口温度を検出する浴水入口温度検出手段を備え、
    前記制御手段は、前記第一運転の実行中に、前記浴水入口温度が上昇した場合には、前記第一運転を終了する請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
14. 前記熱交換器に流入する前記浴水の温度である浴水入口温度を検出する浴水入口温度検出手段と、
    前記熱交換器から流出する前記浴水の温度である浴水出口温度を検出する浴水出口温度検出手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、前記第一運転の実行中に、前記浴水出口温度が前記浴水入口温度よりも高くなった場合には、前記第一運転を終了する請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。

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