JP2015127602A

JP2015127602A - 給湯装置

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Publication number: JP2015127602A
Application number: JP2013272636A
Authority: JP
Inventors: 泰光野村; Yasumitsu Nomura; 和弘多田; Kazuhiro Tada; 幸雄松坂; Yukio Matsuzaka
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2015-07-09
Anticipated expiration: 2033-12-27
Also published as: JP5892152B2

Abstract

【課題】風呂追い焚き運転時に追焚戻り湯をヒートポンプにより沸かしても沸き上げ効率を向上できる給湯装置を提供する。【解決手段】沸き上げ用混合弁５０と沸き上げ用循環ポンプＰ１および上記ヒートポンプユニット２を制御する制御装置を備える。上記制御装置は、沸き上げ熱交換器１０からの出湯水を沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)と風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)を介して循環させて風呂の追い焚きをする風呂追い焚き運転時に、沸き上げ用循環ポンプＰ１とヒートポンプユニット２を運転して、沸き上げ熱交換器１０の入水温度に基づいて沸き上げ用混合弁(５０)を制御する。【選択図】図１

Description

この発明は、給湯装置に関する。

従来、給湯装置としては、浴槽内の湯を追い焚きする風呂追い焚き運転から貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ運転に切り換えるときに、浴槽内の湯を追い焚きする風呂追い焚き回路からの追焚戻り湯と貯湯タンク下部からの湯水とを混合弁により混合して、沸き上げ回路に流入させるものがある(例えば、特開２０１２−２５５５８７号公報(特許文献１)参照)。上記給湯装置では、風呂追い焚き運転から沸き上げ運転への切り換え時に、風呂追い焚き回路からの追焚戻り湯と貯湯タンク下部からの湯水との混合比率を段階的に変化させて、ヒートポンプユニットへの入水温度の急激な低下を抑制している。

特開２０１２−２５５５８７号公報(図６)

しかしながら、上記従来の給湯装置において、風呂追い焚き回路からの追焚戻り湯と貯湯タンク下部からの湯水との混合は、運転切り換え時のヒートポンプユニットへの入水温度を安定させるためのものであって、風呂追い焚き運転では、風呂追い焚き回路からの追焚戻り湯に貯湯タンク下部からの湯水を混合していない。

このような従来の給湯装置では、風呂追い焚き運転時に追焚戻り湯を沸かし直すヒートポンプユニットの入水温度が高くなって、沸き上げ効率が低下するという問題がある。

そこで、この発明の課題は、風呂追い焚き運転時に追焚戻り湯をヒートポンプにより沸かしても沸き上げ効率を向上できる給湯装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の給湯装置は、
貯湯タンクの下部に一方の入水側が接続された混合弁と、
上記貯湯タンクの上部から追い焚き熱交換器を介して上記混合弁の他方の入水側に接続された風呂追い焚き回路と、
上記貯湯タンクの下部から上記混合弁と沸き上げ熱交換器を介して上記貯湯タンクの上部に接続された沸き上げ回路と、
上記沸き上げ回路に配設された沸き上げポンプと、
上記貯湯タンク内の湯水を上記沸き上げ熱交換器により沸き上げるヒートポンプユニットと、
上記混合弁と上記沸き上げポンプおよび上記ヒートポンプユニットを制御する制御装置と
を備え、
上記制御装置は、
上記沸き上げ熱交換器からの湯を上記沸き上げ回路と上記風呂追い焚き回路を介して循環させて風呂の追い焚きをする風呂追い焚き運転時に、上記沸き上げポンプと上記ヒートポンプユニットを運転して、上記沸き上げ熱交換器の入水温度と上記風呂追い焚き回路の追焚戻り湯の温度と上記風呂の浴槽内の湯の風呂温度の少なくとも１つに基づいて、上記混合弁を制御することを特徴とする。

上記構成によれば、沸き上げ熱交換器からの湯を沸き上げポンプにより貯湯タンクと沸き上げ回路と風呂追い焚き回路を介して循環させて風呂の追い焚きをする風呂追い焚き運転時に、沸き上げポンプとヒートポンプユニットを運転して、沸き上げ熱交換器の入水温度と風呂追い焚き回路の追焚戻り湯の温度と風呂の浴槽内の湯の風呂温度の少なくとも１つに基づいて、制御装置により混合弁を制御することによって、混合弁により風呂追い焚き回路の追焚戻り湯に貯湯タンク内の下部からの湯水を混合することで、沸き上げ熱交換器に入水される湯の温度が下がるので、ヒートポンプユニットの沸き上げ効率がよくなる。したがって、風呂追い焚き運転時に風呂追い焚き回路の追焚戻り湯を沸き上げ熱交換器に戻して沸かしてもヒートポンプユニットの沸き上げ効率を向上できる。

また、一実施形態の給湯装置では、
上記沸き上げ熱交換器の入水温度を検出する入水温度センサを備え、
上記制御装置は、
上記風呂追い焚き運転において、上記入水温度センサにより検出された上記沸き上げ熱交換器の入水温度が予め設定された温度範囲内になるように、上記混合弁の開度をフィードバック制御する。

上記実施形態によれば、風呂追い焚き運転において、入水温度センサにより検出された沸き上げ熱交換器の入水温度が予め設定された温度範囲内になるように、制御装置により混合弁の開度をフィードバック制御することによって、沸き上げ熱交換器の入水温度をヒートポンプユニットの効率が最適になる温度範囲内にすることが可能になり、沸き上げ効率をさらに向上できる。

また、一実施形態の給湯装置では、
上記沸き上げ熱交換器の出湯温度を検出する出湯温度センサを備え、
上記制御装置は、
上記風呂追い焚き運転において、上記出湯温度センサにより検出された上記沸き上げ熱交換器の出湯温度が目標出湯温度になるように、上記沸き上げポンプの回転数をフィードバック制御すると共に、
上記混合弁のフィードバック制御の間隔を上記沸き上げポンプのフィードバック制御の間隔よりも長くした。

上記実施形態によれば、風呂追い焚き運転において、出湯温度センサにより検出された沸き上げ熱交換器の出湯温度が目標出湯温度になるように、制御装置により沸き上げポンプの回転数をフィードバック制御することによって、沸き上げ熱交換器の出湯温度を目標出湯温度に安定させることができる。さらに、制御装置による混合弁のフィードバック制御の間隔を沸き上げポンプのフィードバック制御の間隔よりも長くすることによって、混合弁の開度が変更されて出湯温度が一時的に変動しても、沸き上げポンプのフィードバック制御が早いため、すぐに目標出湯温度に合わせることができる。

また、一実施形態の給湯装置では、
上記沸き上げ熱交換器の出湯温度を検出する出湯温度センサを備え、
上記制御装置は、
上記風呂追い焚き運転において、上記出湯温度センサにより検出された上記沸き上げ熱交換器の出湯温度が目標出湯温度になるように、上記沸き上げポンプの回転数をフィードバック制御すると共に、
上記混合弁のフィードバック制御におけるフィードバックゲインを上記沸き上げポンプのフィードバック制御におけるフィードバックゲインよりも小さくした。

上記実施形態によれば、風呂追い焚き運転において、出湯温度センサにより検出された沸き上げ熱交換器の出湯温度が目標出湯温度になるように、制御装置により沸き上げポンプの回転数をフィードバック制御することによって、沸き上げ熱交換器の出湯温度を目標出湯温度に安定させることができる。さらに、制御装置による混合弁のフィードバック制御におけるフィードバックゲインを沸き上げポンプのフィードバック制御におけるフィードバックゲインよりも小さくすることによって、混合弁の開度が変更されて出湯温度が一時的に変動しても、沸き上げポンプのフィードバック制御が早いため、すぐに目標出湯温度に合わせることができる。

また、一実施形態の給湯装置では、
上記混合弁の上記貯湯タンク側の開度に上限値を設けた。

上記混合弁の貯湯タンク側の開度を大きくしすぎると、風呂追い焚き回路の流量(追い焚き熱交換器を通過する流量)が減少して追い焚き能力が低下するため、上記実施形態によれば、混合弁の貯湯タンク側の開度に上限値を設けることによって、追い焚き能力が低下しすぎるのを防止できる。

また、一実施形態の給湯装置では、
上記沸き上げ熱交換器は、上記貯湯タンクと上記混合弁と上記風呂追い焚き回路と上記沸き上げ回路を収容する貯湯ユニット内に配置されている。

上記実施形態によれば、貯湯タンクと混合弁と風呂追い焚き回路と沸き上げ回路を収容する貯湯ユニット内に沸き上げ熱交換器を配置していることによって、ヒートポンプユニット側に沸き上げ熱交換器が内蔵されている場合に比べて、ヒートポンプユニットと貯湯ユニットとの間の配管での湯の放熱がなく、貯湯タンク内の湯水を効率よく沸き上げることができる。

また、一実施形態の給湯装置では、
上記ヒートポンプユニットにＨＦＣ冷媒を用いた。

上記実施形態によれば、ヒートポンプユニットにＨＦＣ冷媒を用いることによって、出湯温度を略５０℃〜略７０℃で制御することが可能になり、一般的に多く使用される風呂温度(４０℃)を、追い焚きするための出湯温度にすることができる。

以上より明らかなように、この発明によれば、沸き上げ熱交換器からの湯を貯湯タンクと沸き上げ回路と風呂追い焚き回路を介して循環させて風呂の追い焚きをする風呂追い焚き運転時に、沸き上げ熱交換器の入水温度と風呂追い焚き回路の追焚戻り湯の温度と風呂の浴槽内の湯の風呂温度の少なくとも１つに基づいて、制御装置が混合弁を制御することによって、風呂追い焚き運転時に追焚戻り湯を沸き上げ熱交換器に戻して沸かしてもヒートポンプの沸き上げ効率を向上できる給湯装置を実現することができる。

図１はこの発明の実施の一形態のヒートポンプ式の給湯装置の配管系統図を示している。図２は上記給湯装置の制御ブロック図である。図３は上記給湯装置の制御装置の追い焚き制御部による風呂追い焚き運転の動作を説明するフローチャートである。図４は図３に続くフローチャートである。図５は上記給湯装置の風呂追い焚き運転時の出湯温度と入水温度と風呂温度および沸き上げ流量の変化を示す図である。

以下、この発明の給湯装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１はこの発明の実施の一形態のヒートポンプ式の給湯装置の配管系統図を示している。

この給湯装置は、図１に示すように、貯湯ユニット１と、上記貯湯ユニット１に接続されたヒートポンプユニット２を備えている。上記貯湯ユニット１は、貯湯タンク３と、沸き上げ熱交換器１０と、追い焚き熱交換器２０と、制御装置１００(図２に示す)等を有する。

上記貯湯タンク３の下部に配管Ｌ１の一端を接続し、配管Ｌ１の他端を混合弁の一例としての沸き上げ用混合弁５０の第１入水ポートに接続している。上記沸き上げ用混合弁５０の出水ポートに配管Ｌ２の一端を接続し、配管Ｌ２の他端を沸き上げ熱交換器１０の一端に接続している。また、上記沸き上げ熱交換器１０の他端を配管Ｌ３の一端に接続し、配管Ｌ３の他端を貯湯タンク３の上部に接続している。上記配管Ｌ２に沸き上げポンプの一例としての沸き上げ用循環ポンプＰ１を配設している。

上記配管Ｌ１,配管Ｌ２,沸き上げ熱交換器１０,配管Ｌ３で沸き上げ回路を構成している。

上記沸き上げ用混合弁５０の第１入水ポート側(貯湯タンク３側)の開度を全開にした状態で沸き上げ用循環ポンプＰ１を駆動することにより、貯湯タンク３内の湯水を、配管Ｌ１,沸き上げ用混合弁５０,配管Ｌ２,沸き上げ熱交換器１０,配管Ｌ３を介して循環させる。

また、上記沸き上げ熱交換器１０を冷媒配管Ｌ４,Ｌ５を介してヒートポンプユニット２に接続している。上記ヒートポンプユニット２は、ＨＦＣ冷媒を用いており、沸き上げ熱交換器１０からの出湯温度を例えば５０℃〜７０℃の範囲で制御することが可能である。このヒートポンプユニット２に用いられるＨＦＣ冷媒としては、Ｒ３２、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃなどがある。

次に、上記貯湯タンク３の下部に配管Ｌ１１を介して外部の給水管を接続している。この配管Ｌ１１に、減圧弁１１と逆止弁１２を上流側から順に配設している。この逆止弁１２は、給水管側から貯湯タンク３側への流れのみを許容する。

また、上記貯湯タンク３の上部に配管Ｌ２１の一端を接続し、配管Ｌ２１の他端を追い焚き熱交換器２０の１次側の入水ポートに接続している。上記追い焚き熱交換器２０の１次側の出水ポートに配管Ｌ２２の一端を接続し、配管Ｌ２２の他端を沸き上げ用混合弁５０の第２入水ポートに接続している。

上記配管Ｌ２１,追い焚き熱交換器２０,配管Ｌ２２で風呂追い焚き回路を構成している。

上記沸き上げ用混合弁５０の第２入水ポート側(風呂追い焚き回路側)の開度を全開にした状態で沸き上げ用循環ポンプＰ１を駆動することにより、貯湯タンク３内の上部の湯水を、配管Ｌ２１,追い焚き熱交換器２０(１次側),配管Ｌ２２,沸き上げ用混合弁５０,配管Ｌ２,沸き上げ熱交換器１０,配管Ｌ３を介して循環させる。

また、上記貯湯タンク３の上部に配管Ｌ３１の一端を接続し、配管Ｌ３１の他端を給湯用混合弁２２の第１入水ポートに接続している。上記配管Ｌ３１に、貯湯タンク３側から給湯用混合弁２２への流れのみを許容する逆止弁２１を配設している。また、給湯用混合弁２２の第２入水ポートに、分岐配管Ｌ１２の一端を接続し、分岐配管Ｌ１２の他端を、配管Ｌ１１の減圧弁１１と逆止弁１２の間に接続している。上記分岐配管Ｌ１２に、配管Ｌ１１側から給湯用混合弁２２への流れのみを許容する逆止弁２３を配設している。

そして、上記給湯用混合弁２２の出水ポートに配管Ｌ３２の一端を接続し、配管Ｌ３２の他端を給湯栓６０(この実施形態では蛇口)に接続している。上記配管Ｌ３２に水量センサ２４を配設している。

上記分岐配管Ｌ１２と配管Ｌ３１と配管Ｌ３２と逆止弁２１と給湯用混合弁２２と逆止弁２３および水量センサ２４で給湯回路を構成している。

また、上記配管Ｌ３２の水量センサ２４の上流側に配管Ｌ３３の一端を接続し、配管Ｌ３３の他端を、浴槽４に設けられた接続アダプタ９の給湯口９aに接続している。この配管Ｌ３３の上流側から順に、湯張り用電磁弁２５と、逆止弁２６と、水量センサ２７と、逆止弁２８を配設している。この逆止弁２６,２８は、給湯用混合弁２２側から浴槽４への流れのみを許容する。

上記配管Ｌ３３と湯張り用電磁弁２５と逆止弁２６,２８および水量センサ２７で、給湯回路の配管Ｌ３２から分岐して浴槽４に接続された風呂給湯回路を構成している。

上記接続アダプタ９の追焚用吸水口９bに配管Ｌ３５の一端を接続し、配管Ｌ３５の他端を追い焚き熱交換器２０の２次側の入水ポートに接続している。上記配管Ｌ３５に風呂用循環ポンプＰ２を配設している。また、配管Ｌ３３の水量センサ２７よりも下流側に配管Ｌ３４の一端を接続し、配管Ｌ３４の他端を追い焚き熱交換器２０の２次側の出水ポートに接続している。

上記風呂用循環ポンプＰ２により、浴槽４内の湯水を、配管Ｌ３５,追い焚き熱交換器２０(２次側),配管Ｌ３４,配管Ｌ３３(一部)を介して循環させる。

上記配管Ｌ３５,追い焚き熱交換器２０(２次側),配管Ｌ３４,配管Ｌ３３(一部)で風呂循環回路を構成している。

さらに、上記配管Ｌ２１に配管Ｌ４１の一端を接続し、配管Ｌ４１の他端を排水口に接続している。また、上記配管Ｌ４１に逃し弁３１を配設している。

上記貯湯タンク３には、下側から上側に向かって略等間隔に４つの温度センサＴ１〜Ｔ４を設けている。また、配管Ｌ２に入水温度を検出する温度センサＴ１１を設けると共に、配管Ｌ３に出湯温度を検出する温度センサＴ１２を設けている。この温度センサＴ１１は、入水温度センサの一例であり、温度センサＴ１２は、出湯温度センサの一例である。

また、沸き上げ熱交換器１０に温度センサＴ１３を設けている。また、給湯栓６０に接続された配管Ｌ３２には、水量センサ２４よりも下流側に給湯温度を検出する温度センサＴ２１を設けている。また、浴槽４に接続された配管Ｌ３５には、浴槽４側の接続アダプタ９と風呂用循環ポンプＰ２との間に、水位センサＬＳと、水流スイッチＳＷと、温度センサＴ２３を接続アダプタ９側から順に設けている。さらに、浴槽４に接続された配管Ｌ３３の逆止弁２８の下流側でかつ配管Ｌ３３と配管Ｌ３４との接続点に、浴槽４に供給される給湯水の温度を検出する温度センサＴ２２を設けている。

また、上記給湯装置は、図２に示すように、マイクロコンピュータと入出力回路などからなる制御装置１００と、上記制御装置１００との間で信号を送受信するリモートコントローラ２００とを備えている。上記制御装置１００は、温度センサＴ１〜Ｔ４,Ｔ１１〜Ｔ１３,Ｔ２１〜Ｔ２３と水位センサＬＳと水流スイッチＳＷと水量センサ２４,２７と外気温度センサ(図示せず)およびリモートコントローラ２００などからの信号を受けて、ヒートポンプユニット２と沸き上げ用循環ポンプＰ１と風呂用循環ポンプＰ２と給湯用混合弁２２と湯張り用電磁弁２５と沸き上げ用混合弁５０などを制御する。

また、上記制御装置１００は、貯湯タンク３内の湯水を沸き上げる運転を制御する沸き上げ制御部１００aと、給湯栓６０への給湯温度を制御する給湯制御部１００bと、「風呂湯張り運転」などを含む浴槽４への注湯運転を制御する注湯制御部１００cと、「風呂追い焚き運転」を制御する追い焚き制御部１００dとを有する。

上記構成の給湯装置において、給湯制御部１００bは、温度センサＴ２１により検出された給湯温度が給湯設定温度になるように、給湯用混合弁２２の混合比率を制御する。

<沸き上げ運転>
上記ヒートポンプユニット２により貯湯タンク３内の湯水を沸き上げる「沸き上げ運転」では、制御装置１００の沸き上げ制御部１００aにより、沸き上げ用混合弁５０の第１入水ポート側(貯湯タンク３側)の開度を全開にした状態で沸き上げ用循環ポンプＰ１を運転して、貯湯タンク３内の湯水を、配管Ｌ１,沸き上げ用混合弁５０,配管Ｌ２,沸き上げ熱交換器１０,配管Ｌ３を介して循環させる。

上記沸き上げ制御部１００aは、沸き上げ運転時、温度センサＴ１２により検出された出湯温度が目標出湯温度ＴＳになるように、ヒートポンプユニット２と沸き上げ用循環ポンプＰ１を制御する。ここで、目標出湯温度ＴＳは、貯湯タンク３から給湯される湯量などに基づいて制御装置１００で算出される。例えば、使用される湯量が多い場合、目標出湯温度ＴＳは例えば７０℃と高くなり、使用される湯量が少ない場合、目標出湯温度ＴＳは例えば５０℃と低くなる。

<風呂湯張り運転>
次に、上記貯湯タンク３から風呂の浴槽４内に給湯する「風呂湯張り運転」を行う場合、制御装置１００の注湯制御部１００cにより湯張り用電磁弁２５を開いて、貯湯タンク３内の湯を給湯用混合弁２２と風呂給湯回路(Ｌ３３,２５,２６,２７,２８)を介して浴槽４内に供給する。このとき、注湯制御部１００cは、給湯用混合弁２２を制御して、目標設定温度に基づいて、貯湯タンク３からの高温の湯と外部からの給水とを混合すると共に、水位センサＬＳにより検出された浴槽４内の水位が設定水位になると、湯張り用電磁弁２５を閉じる。

<風呂追い焚き運転>
次に、上記貯湯タンク３から風呂の浴槽４内の湯を追い焚きする「風呂追い焚き運転」を行う場合、制御装置１００の追い焚き制御部１００dにより、湯張り用電磁弁２５を閉じた状態で風呂用循環ポンプＰ２を運転して、浴槽４内の湯を、配管Ｌ３５,追い焚き熱交換器２０(２次側),配管Ｌ３４,配管Ｌ３３(一部)を介して循環させる。

そして、温度センサＴ２３により検出された浴槽４内の湯の風呂温度に基づいて、追い焚き制御部１００dは、ヒートポンプユニット２を用いずに貯湯タンク３内の湯を熱源とする風呂追い焚き運転を行うか、または、貯湯タンク３の熱量だけでは足らないときにヒートポンプユニット２を用いて風呂追い焚き運転を行う。

上記風呂追い焚き運転では、沸き上げ熱交換器１０からの湯を沸き上げ用循環ポンプＰ１により貯湯タンク３と沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)と風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)を介して循環させて風呂の追い焚きをする。

以下、図３,図４に示すフローチャートに従って、制御装置１００の追い焚き制御部１００dによる風呂追い焚き運転の動作を説明する。

まず、風呂追い焚き運転の処理がスタートすると、図３に示すステップＳ１でリモートコントローラ２００から追い焚き要求があるか否かを判定して、追い焚き要求があると判定すると、ステップＳ２に進む。この追い焚き運転は、ユーザーがリモートコントローラ２００のボタンを押すことで要求されるか、または、風呂保温中に略定期的に要求される。

次に、ステップＳ２で風呂用循環ポンプＰ２をオンして、ステップＳ３に進み、温度センサＴ２３により風呂温度(浴槽４内の湯の温度)を検出する。

次に、ステップＳ４に進み、沸き上げ用混合弁５０の追い焚き回路側(第２入水ポート側)の開度を全開にする(初期設定)。

次に、ステップＳ５に進み、(追い焚き完了温度−風呂温度)が予め設定された△Ｔ未満であると判定すると、ステップＳ６に進む一方、(追い焚き完了温度−風呂温度)が△Ｔ以上であると判定すると、図４に示すステップＳ１１に進む。上記追い焚き完了温度は、風呂の設定温度に基づいて決定される。

そして、ステップＳ６では、沸き上げ用循環ポンプＰ１をオンする。

次に、ステップＳ７に進み、温度センサＴ２３により風呂温度(浴槽４内の湯の温度)を検出する。

次に、ステップＳ８に進み、風呂温度が追い焚き完了温度以上であると判定すると、ステップＳ９に進む一方、風呂温度が追い焚き完了温度未満であると判定すると、ステップＳ７に戻る。

次に、ステップＳ９で沸き上げ用循環ポンプＰ１をオフして、ステップＳ１０に進み、風呂用循環ポンプＰ２をオフして、この風呂追い焚き運転を終了する。

一方、図４に示すステップＳ１１では、ヒートポンプユニット２をオンして、ステップＳ１２に進み、沸き上げ用循環ポンプＰ１をオンする。

次に、ステップＳ１３に進み、風呂温度が追い焚き完了温度以上であると判定すると、図３に示すステップＳ９に戻る一方、風呂温度が追い焚き完了温度未満であると判定すると、ステップＳ１４に進む。

そして、ステップＳ１４で沸き上げ用循環ポンプＰ１の回転数制御を開始する。

ここで、追い焚き制御部１００dは、温度センサＴ１２により検出された沸き上げ熱交換器１０の出湯温度が目標出湯温度ＴＳになるように、沸き上げ用循環ポンプＰ１の回転数を１秒間隔でフィードバック制御する。

次に、ステップＳ１５に進み、温度センサＴ１１により検出された沸き上げ熱交換器１０の入水温度が混合開始温度以上であると判定すると、ステップＳ１６に進む一方、沸き上げ熱交換器１０の入水温度が混合開始温度未満であると判定すると、ステップＳ１５を繰り返す。

次に、ステップＳ１６で沸き上げ用混合弁５０の開度制御を開始する。

ここで、追い焚き制御部１００dは、温度センサＴ１１により検出された沸き上げ熱交換器１０の入水温度が所定の温度範囲内になるように、沸き上げ用混合弁５０の開度を３秒間隔でフィードバック制御する。このとき、沸き上げ用混合弁５０の第２入水ポート側(追い焚き回路側)の開度を全開した状態から沸き上げ用混合弁５０の第１入水ポート側(貯湯タンク３側)の開度を徐々に開いて、貯湯タンク３の下部からの湯水の混合比率を高くすることにより、沸き上げ熱交換器１０の入水温度の上昇を抑える。

次に、ステップＳ１７に進み、風呂温度が追い焚き完了温度以上であると判定すると、ステップＳ１８に進む一方、風呂温度が追い焚き完了温度未満であると判定すると、ステップＳ１７を繰り返す。

そして、ステップＳ１８でヒートポンプユニット２をオフして、図３に示すステップＳ９に戻り、沸き上げ用循環ポンプＰ１と風呂用循環ポンプＰ２をオフして、この風呂追い焚き運転を終了する。

図５は上記給湯装置において、ヒートポンプユニット２を用いた風呂追い焚き運転時の出湯温度と入水温度と風呂温度および沸き上げ流量の変化を示している。

図５に示すように、風呂追い焚き運転を開始して、ヒートポンプユニット２と沸き上げ用循環ポンプＰ１および風呂用循環ポンプＰ２をオンすると、沸き上げ熱交換器１０からの出湯水が沸き上げ回路と風呂追い焚き回路を循環することにより、風呂温度が上昇する。風呂温度の上昇に伴って、入水温度も上昇していく。ここで、出湯温度は、沸き上げ用循環ポンプＰ１の回転数を制御することにより、目標出湯温度ＴＳに達して安定する。

そして、沸き上げ熱交換器１０の入水温度が混合開始温度ｔ_mix以上になると、沸き上げ用混合弁５０の開度制御を開始する。これにより、入水温度の領域Ａおよび風呂温度の領域Ｂでは、風呂温度が上昇しても沸き上げ熱交換器１０の入水温度は上昇せずに安定し、ヒートポンプユニット２の沸き上げ効率が低下しない。このとき、沸き上げ用混合弁５０において貯湯タンク３の下部からの湯水の混合比率が増えることにより、追い焚き熱交換器２０を流れる湯の沸き上げ流量は徐々に減少する。

次に、沸き上げ用混合弁５０の第１入水ポート側(貯湯タンク３側)の開度が上限値に達して、貯湯タンク３からの混合比率を上げることができなくなると、入水温度の領域Ｃに示すように、入水温度が再び上昇し始める。ここで、沸き上げ流量の領域Ｄでは、沸き上げ用混合弁５０の第１入水ポート側(貯湯タンク３側)の開度が上限値に達しているため、沸き上げ流量は下がらない。

そして、風呂温度が追い焚き完了温度ｔ_stopに達すると、ヒートポンプユニット２と沸き上げ用循環ポンプＰ１および風呂用循環ポンプＰ２をオフすると共に、沸き上げ用混合弁５０の第２入水ポート側(追い焚き回路側)の開度を全開に戻して、風呂追い焚き運転を完了する。

上記構成の給湯装置によれば、風呂追い焚き運転時に、沸き上げ熱交換器１０の入水温度に基づいて、制御装置１００が沸き上げ用混合弁５０を制御して、沸き上げ用混合弁５０により風呂追い焚き回路の追焚戻り湯に貯湯タンク３内の下部からの湯水を混合することで、沸き上げ熱交換器１０に入水される湯の温度が下がるので、ヒートポンプユニット２の沸き上げ効率がよくなる。したがって、風呂追い焚き運転時に風呂追い焚き回路の追焚戻り湯をヒートポンプユニット２に接続された沸き上げ熱交換器１０に戻して沸かしても沸き上げ効率を向上できる。

なお、上記実施の形態では、風呂追い焚き運転時に、沸き上げ熱交換器１０の入水温度に基づいて、制御装置１００により沸き上げ用混合弁５０を制御したが、これに限らず、追い焚き戻り湯温度センサを設けて、風呂追い焚き回路の追焚戻り湯の温度、または風呂温度に基づいて、制御装置により沸き上げ用混合弁を制御してもよく、沸き上げ熱交換器の入水温度と風呂追い焚き回路の追焚戻り湯の温度と風呂温度のうちのいずれか２つ以上の組合せに基づいて、制御装置により沸き上げ用混合弁を制御してもよい。

また、上記風呂追い焚き運転において、予め設定された追い焚き完了温度と風呂温度(風呂温度センサである温度センサＴ２３により検出)との温度差が予め設定された△Ｔ以下であるとき、沸き上げ用混合弁５０の第２入水ポート側(風呂追い焚き回路側)の開度を全開にすることによって、貯湯タンク３内の熱量だけで、風呂の追い焚きを行うことができる。

なお、上記風呂温度と追い焚き完了温度との温度差が△Ｔ以下であるときの条件に加えて、風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)の追焚戻り湯の温度が所定の追焚戻り湯温度以下のときに、沸き上げ用混合弁５０の第２入水ポート側(風呂追い焚き回路側)の開度を全開にするようにしてもよい。この場合、貯湯タンク３内の下部からの湯水を混合するか否かの判断を正確に行うことができる。

また、上記風呂追い焚き運転において、入水温度センサである温度センサＴ１１により検出された沸き上げ熱交換器１０の入水温度が予め設定された温度範囲内になるように、制御装置１００により沸き上げ用混合弁５０の開度をフィードバック制御することによって、沸き上げ熱交換器１０の入水温度をヒートポンプユニット２の効率が最適になる温度範囲内にすることが可能になり、沸き上げ効率をさらに向上できる。

上記の予め設定された温度範囲は、例えば３０℃〜３５℃程度に設定する。一般的に風呂の温度は４０℃程度に設定されるため、入水温度(追い焚き後の戻り湯温度)は４５℃〜５０℃程度となる。この４５℃〜５０℃に対して、沸き上げ用混合弁５０で３０℃〜３５℃に混合することで、沸き上げ効率を向上することができる。

なお、上記実施形態では、沸き上げ熱交換器１０の入水温度が予め設定された温度範囲内になるように、制御装置１００により沸き上げ用混合弁５０の開度をフィードバック制御したが、追い焚き能力を確保するために貯湯タンク３の上部から風呂追い焚き回路側に出水される追焚往き湯の温度が予め設定された温度範囲内になるように、沸き上げ用混合弁５０の開度をフィードバック制御してもよい。

また、上記風呂追い焚き運転において、出湯温度センサである温度センサＴ１２により検出された沸き上げ熱交換器１０の出湯温度が目標出湯温度ＴＳになるように、制御装置１００により沸き上げ用循環ポンプＰ１の回転数をフィードバック制御することによって、沸き上げ熱交換器１０の出湯温度を目標出湯温度ＴＳに安定させることができる。さらに、制御装置１００による沸き上げ用混合弁５０のフィードバック制御の間隔(この実施形態では３秒)を沸き上げ用循環ポンプＰ１のフィードバック制御の間隔(この実施形態では１秒)よりも長くすることによって、沸き上げ用混合弁５０の開度が変更されて出湯温度が一時的に変動しても、沸き上げ用循環ポンプＰ１のフィードバック制御が早いため、すぐに目標出湯温度ＴＳに合わせることができる。

あるいは、上記風呂追い焚き運転において、出湯温度センサである温度センサＴ１２により検出された沸き上げ熱交換器１０の出湯温度が目標出湯温度ＴＳになるように、制御装置１００により沸き上げ用循環ポンプＰ１の回転数をフィードバック制御することによって、沸き上げ熱交換器１０の出湯温度を目標出湯温度ＴＳに安定させることができる。さらに、制御装置１００による沸き上げ用混合弁５０のフィードバック制御におけるフィードバックゲインを沸き上げ用循環ポンプＰ１のフィードバック制御におけるフィードバックゲインよりも小さくしてもよい。これによって、沸き上げ用混合弁５０の開度が変更されて出湯温度が一時的に変動しても、沸き上げ用循環ポンプＰ１のフィードバック制御が早いため、すぐに目標出湯温度ＴＳに合わせることができる。

また、上記給湯装置では、沸き上げ用混合弁５０の第１入水ポート側(貯湯タンク３側)の開度を大きくしすぎると、風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)の流量(追い焚き熱交換器２０を通過する湯の流量)が減少して追い焚き能力が低下するため、沸き上げ用混合弁５０の第１入水ポート側(貯湯タンク３側)の開度に上限値を設けることによって、追い焚き能力が低下しすぎるのを防止できる。

また、上記貯湯タンク３と沸き上げ用混合弁５０と風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)と沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)などを収容する貯湯ユニット１内に沸き上げ熱交換器１０を配置していることによって、ヒートポンプユニット２側に沸き上げ熱交換器１０が内蔵されている場合に比べて、ヒートポンプユニット２と貯湯ユニット１との間の配管での湯の放熱がなく、貯湯タンク３内の湯水を効率よく沸き上げることができる。

また、上記ヒートポンプユニット２にＨＦＣ冷媒を用いることによって、出湯温度を略５０℃〜略７０℃で制御することが可能になり、一般的に多く使用される風呂温度(４０℃)を、追い焚きするための出湯温度にすることができる。

なお、上記実施の形態では、貯湯ユニット１内に沸き上げ熱交換器１０を配置した給湯装置について説明したが、ヒートポンプユニット内に沸き上げ熱交換器を配置した給湯装置にこの発明を適用してもよい。

また、上記実施の形態では、ヒートポンプユニット２にＨＦＣ冷媒を用いたが、ヒートポンプユニットに用いる冷媒はこれに限らず、ＣＯ_２冷媒や他の冷媒を用いてもよい。

例えば、ヒートポンプユニットにＣＯ_２冷媒を用いることで、出湯温度を高い温度範囲(例えば６５℃〜９０℃)で制御することが可能になり、沸き上げ用混合弁により風呂追い焚き回路の追焚戻り湯に貯湯タンク内の下部からの湯水を混合して、沸き上げ熱交換器に入水される湯の温度を下げることによって、ＨＦＣ冷媒を用いた場合に比べてヒートポンプユニットの沸き上げ効率をさらに向上できる。

この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。

１…貯湯ユニット
２…ヒートポンプユニット
３…貯湯タンク
４…浴槽
９…接続アダプタ
９a…給湯口
９b…追焚用吸水口
１０…沸き上げ熱交換器
１１…減圧弁
１２,２１,２３,２６,２８…逆止弁
２０…追い焚き熱交換器
２２…給湯用混合弁
２４,２７…水量センサ
２５…湯張り用電磁弁
３１…逃し弁
５０…沸き上げ用混合弁
６０…給湯栓
１００…制御装置
１００a…沸き上げ制御部
１００b…給湯制御部
１００c…注湯制御部
１００d…追い焚き制御部
２００…リモートコントローラ
Ｌ１,Ｌ２,Ｌ３,Ｌ１１,Ｌ２１,Ｌ２２,Ｌ３１〜Ｌ３５,Ｌ４１…配管
Ｌ４,Ｌ５…冷媒配管
Ｌ１２…分岐配管
ＬＳ…水位センサ
Ｐ１…沸き上げ用循環ポンプ
Ｐ２…風呂用循環ポンプ
ＳＷ…水流スイッチ
Ｔ１〜Ｔ４,Ｔ１１〜Ｔ１３,Ｔ２１〜Ｔ２３…温度センサ

Claims

貯湯タンク(３)の下部に一方の入水側が接続された混合弁(５０)と、
上記貯湯タンク(３)の上部から追い焚き熱交換器(２０)を介して上記混合弁(５０)の他方の入水側に接続された風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)と、
上記貯湯タンク(３)の下部から上記混合弁(５０)と沸き上げ熱交換器(１０)を介して上記貯湯タンク(３)の上部に接続された沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)と、
上記沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)に配設された沸き上げポンプ(Ｐ１)と、
上記貯湯タンク(３)内の湯を上記沸き上げ熱交換器(１０)により沸き上げるヒートポンプユニット(２)と、
上記混合弁(５０)と上記沸き上げポンプ(Ｐ１)および上記ヒートポンプユニット(２)を制御する制御装置(１００)と
を備え、
上記制御装置(１００)は、
上記沸き上げ熱交換器(１０)からの湯水を上記沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)と上記風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)を介して循環させて風呂の追い焚きをする風呂追い焚き運転時に、上記沸き上げポンプ(Ｐ１)と上記ヒートポンプユニット(２)を運転して、上記沸き上げ熱交換器(１０)の入水温度と上記風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)の追焚戻り湯の温度と上記風呂の浴槽内の湯の風呂温度の少なくとも１つに基づいて、上記混合弁(５０)を制御することを特徴とする給湯装置。
請求項１に記載の給湯装置において、
上記沸き上げ熱交換器(１０)の入水温度を検出する入水温度センサ(Ｔ１１)を備え、
上記制御装置(１００)は、
上記風呂追い焚き運転において、上記入水温度センサ(Ｔ１１)により検出された上記沸き上げ熱交換器(１０)の入水温度が予め設定された温度範囲内になるように、上記混合弁(５０)の開度をフィードバック制御することを特徴とする給湯装置。
請求項２に記載の給湯装置において、
上記沸き上げ熱交換器(１０)の出湯温度を検出する出湯温度センサ(Ｔ１２)を備え、
上記制御装置(１００)は、
上記風呂追い焚き運転において、上記出湯温度センサ(Ｔ１２)により検出された上記沸き上げ熱交換器(１０)の出湯温度が目標出湯温度になるように、上記沸き上げポンプ(Ｐ１)の回転数をフィードバック制御すると共に、
上記混合弁(５０)のフィードバック制御の間隔を上記沸き上げポンプ(Ｐ１)のフィードバック制御の間隔よりも長くしたことを特徴とする給湯装置。
請求項２に記載の給湯装置において、
上記沸き上げ熱交換器(１０)の出湯温度を検出する出湯温度センサ(Ｔ１２)を備え、
上記制御装置(１００)は、
上記風呂追い焚き運転において、上記出湯温度センサ(Ｔ１２)により検出された上記沸き上げ熱交換器(１０)の出湯温度が目標出湯温度になるように、上記沸き上げポンプ(Ｐ１)の回転数をフィードバック制御すると共に、
上記混合弁(５０)のフィードバック制御におけるフィードバックゲインを上記沸き上げポンプ(Ｐ１)のフィードバック制御におけるフィードバックゲインよりも小さくしたことを特徴とする給湯装置。
請求項１から４までのいずれか１つに記載の給湯装置において、
上記混合弁(５０)の上記貯湯タンク(３)側の開度に上限値を設けたことを特徴とする給湯装置。
請求項１から５までのいずれか１つに記載の給湯装置において、
上記沸き上げ熱交換器(１０)は、上記貯湯タンク(３)と上記混合弁(５０)と上記風呂追い焚き回路(Ｌ２１,２０,Ｌ２２)と上記沸き上げ回路(Ｌ１,Ｌ２,１０,Ｌ３)を収容する貯湯ユニット(１)内に配置されていることを特徴とする給湯装置。
請求項１から６までのいずれか１つに記載の給湯装置において、
上記ヒートポンプユニット(２)にＨＦＣ冷媒を用いたことを特徴とする給湯装置。