特許 6019862 給湯装置及び給湯システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6019862

(24)【登録日】2016年10月14日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】給湯装置及び給湯システム

(51)【国際特許分類】

   F24H 1/18 20060101AFI20161020BHJP

   F24H 1/00 20060101ALI20161020BHJP

【ＦＩ】

   F24H1/18 301Z

   F24H1/00 606A

【請求項の数】4

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2012-159405(P2012-159405)

(22)【出願日】2012年7月18日

(65)【公開番号】特開2014-20666(P2014-20666A)

(43)【公開日】2014年2月3日

【審査請求日】2015年5月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(74)【代理人】

【識別番号】100103229

【弁理士】

【氏名又は名称】福市 朋弘

(72)【発明者】

【氏名】堀内 雄次

(72)【発明者】

【氏名】黒田 幹彦

(72)【発明者】

【氏名】千田 孝司

【審査官】 柳本 幸雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１８５５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２２３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０８４９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０７１１７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２５７６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１３３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１６６３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１４９７８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｈ １／１８

Ｆ２４Ｈ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

温水を蓄える貯湯タンク（１）と、
前記貯湯タンク（１）から取得した前記温水を加熱して前記貯湯タンク（１）へと戻す加熱処理を実行するヒートポンプ（９）と、
前記貯湯タンクに蓄えられた前記温水を前記温水の上部から取得して給湯する第１および第２の給湯経路（２０，３０，３２，３３）と、
前記第１および前記第２の給湯経路上にそれぞれ設けられる第１および第２のバルブ（２１）と、
前記ヒートポンプ、前記第１および前記第２のバルブを制御する機能を有し、前記貯湯タンクの第１位置における前記温水の温度たる第１温度（Ｔｈ１）が第１閾値（ＴＣ＋α）よりも低下した第１の場合に前記第１および前記第２のバルブの一方を閉じ、前記ヒートポンプに前記加熱処理を実行させ、前記貯湯タンクで前記第１位置よりも高い第２位置における前記温水の温度たる第２温度が前記第１閾値よりも低い第２閾値（Ｔｃ）よりも低下した第２の場合に、前記第１および前記第２のバルブの両方を閉じるコントローラ（４）と
を備える、給湯装置。

【請求項2】

請求項１に記載の給湯装置の複数(100A〜100C)を備え、
前記第１の給湯経路(20)は自身に設けられる前記第１のバルブ(21)に対して下流側で互いに接続され、前記第２の給湯経路(30,32,33)は自身に設けられる前記第２のバルブ(31)に対して下流側で互いに接続される、給湯システム。

【請求項3】

温水を蓄える貯湯タンク（１）と、
前記貯湯タンク（１）から取得した前記温水を加熱して前記貯湯タンク（１）へと戻す加熱処理を実行するヒートポンプ（９）と、
前記貯湯タンクに蓄えられた前記温水を前記温水の上部から取得して給湯する第１および第２の給湯経路（２０，３０，３２，３３）と、
前記第１および前記第２の給湯経路上にそれぞれ設けられる第１および第２のバルブ（２１）と、
前記ヒートポンプ、前記第１および前記第２のバルブを制御する機能を有し、前記貯湯タンクに蓄えられた熱量が第１閾値よりも低下した第１の場合に、前記第１および前記第２の一方のバルブを閉じ、前記ヒートポンプに前記温水を加熱させ、前記第１閾値よりも低い第２閾値よりも前記熱量が低下した第２の場合に、前記第１および前記第２のバルブの両方を閉じるコントローラ（４）と
を有する給湯装置(100B,100C)と、
温水が蓄えられる第２の貯湯タンク(1A)と、
前記第２の貯湯タンクに蓄えられた前記温水を前記温水の上部から取得して給湯する第３及び第４の給湯経路(20A,25,30A,32A,33A,35)と
を備え、
前記第１の給湯経路は、前記温水が使用される第１給湯部(7)へと繋がる第１共通給湯配管(25)と、前記第１共通給湯配管と前記貯湯タンクとを接続し前記第１のバルブ(21)が設けられる第１給湯配管(20B,20C)とによって形成され、
前記第２の給湯経路は、前記温水が使用される第２給湯部(8)へと繋がる第２共通給湯配管(36)と、前記第２共通給湯配管と前記貯湯タンクとを接続し前記第２のバルブ(31B,31C)が設けられる第２給湯配管(30B,30C)とによって形成され、
前記第３の給湯経路は、前記第１共通給湯配管と、前記第１共通給湯配管と前記第２の貯湯タンクとを接続する第３給湯配管(20A)とによって形成され、
前記第４の給湯経路は、前記第２共通給湯配管と、前記第２共通給湯配管と前記第２の貯湯タンクとを接続する第４給湯配管(30A)とによって形成され、
バルブが設けられない前記第３給湯配管の配管経路における圧力損失は前記第１給湯配管の配管経路における圧力損失よりも高い、及び／又は、バルブが設けられない前記第４の給湯配管の配管経路における圧力損失は前記第２の給湯配管の配管経路における圧力損失よりも高い、給湯システム。

【請求項4】

温水を蓄える貯湯タンク（１）と、
前記貯湯タンク（１）から取得した前記温水を加熱して前記貯湯タンク（１）へと戻す加熱処理を実行するヒートポンプ（９）と、
前記貯湯タンクに蓄えられた前記温水を前記温水の上部から取得して給湯する第１および第２の給湯経路（２０，３０，３２，３３）と、
前記第１および前記第２の給湯経路上にそれぞれ設けられる第１および第２のバルブ（２１）と、
前記ヒートポンプ、前記第１および前記第２のバルブを制御する機能を有し、前記貯湯タンクの第１位置における前記温水の温度たる第１温度（Ｔｈ１）が第１閾値（ＴＣ＋α）よりも低下した第１の場合に前記第１および前記第２のバルブの一方を閉じ、前記ヒートポンプに前記加熱処理を実行させ、前記貯湯タンクで前記第１位置と同じ、もしくは前記第１位置よりも高い第２位置における前記温水の温度たる第２温度が前記第１閾値よりも低い第２閾値（Ｔｃ）よりも低下した第２の場合に、前記第１および前記第２のバルブの両方を閉じるコントローラ（４）と
を有する給湯装置(100B,100C)と、
温水が蓄えられる第２の貯湯タンク(1A)と、
前記第２の貯湯タンクに蓄えられた前記温水を前記温水の上部から取得して給湯する第３及び第４の給湯経路(20A,25,30A,32A,33A,35)と
を備え、
前記第１の給湯経路は、前記温水が使用される第１給湯部(7)へと繋がる第１共通給湯配管(25)と、前記第１共通給湯配管と前記貯湯タンクとを接続し前記第１のバルブ(21)が設けられる第１給湯配管(20B,20C)とによって形成され、
前記第２の給湯経路は、前記温水が使用される第２給湯部(8)へと繋がる第２共通給湯配管(36)と、前記第２共通給湯配管と前記貯湯タンクとを接続し前記第２のバルブ(31B,31C)が設けられる第２給湯配管(30B,30C)とによって形成され、
前記第３の給湯経路は、前記第１共通給湯配管と、前記第１共通給湯配管と前記第２の貯湯タンクとを接続する第３給湯配管(20A)とによって形成され、
前記第４の給湯経路は、前記第２共通給湯配管と、前記第２共通給湯配管と前記第２の貯湯タンクとを接続する第４給湯配管(30A)とによって形成され、
バルブが設けられない前記第３給湯配管の配管経路における圧力損失は前記第１給湯配管の配管経路における圧力損失よりも高い、及び／又は、バルブが設けられない前記第４の給湯配管の配管経路における圧力損失は前記第２の給湯配管の配管経路における圧力損失よりも高い、給湯システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は給湯装置及び給湯システムに関する。特に二系統の経路を介して給湯する給湯装置に関する。

【背景技術】

【0002】

下掲の特許文献１には、貯湯タンクの湯を直接出湯する高温給湯経路と、貯湯タンクの湯と貯湯タンク外から供給される水とを混合して出湯する混合給湯経路との二系統が備えられ、ヒートポンプによって加熱された高温の湯を貯湯する貯湯式給湯機が開示されている。そして、高温給湯経路に接続される給湯端末（例えば食器洗い機）の洗浄能力を確保するため、タンク内湯温が低下して高温の湯が供給できないときに高温給湯経路への出湯を停止する。さらにタンク内湯温が低下した場合、混合給湯経路からの出湯も停止する。つまり、貯湯タンク内の湯量が不足している（いわゆる湯切れ）と判断して、高温給湯経路及び混合給湯経路のいずれにおいても出湯を停止するのである。

【0003】

そして、高温給湯経路及び低温給湯経路への出湯を停止した場合に、ヒートポンプによって貯湯タンクの温水を加熱する。

【0004】

なお、本願に関連する技術を開示するものとして、特許文献２も下掲する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−１８５５１９号公報

【特許文献2】特開２００９−２５７６１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１で紹介された技術では、高温給湯経路への出湯と混合給湯経路への出湯との両方を停止した場合にヒートポンプによる加熱処理が実行される。しかしながらヒートポンプは、起動してから定格能力を出力する安定状態に達するまでに時間がかかる。よって高温給湯経路及び混合給湯経路への出湯が停止された段階で加熱処理を開始しても、速やかに湯切れを解消できない。またそもそも湯切れが生じること自体が望ましくない。

【0007】

よって本願発明はヒートポンプを用いた給湯装置によって、湯切れの発生を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明にかかる給湯装置の第１の態様は、温水を蓄える貯湯タンク（１）と、前記貯湯タンク（１）から取得した前記温水を加熱して前記貯湯タンク（１）へと戻す加熱処理を実行するヒートポンプ（９）と、前記貯湯タンクに蓄えられた前記温水を前記温水の上部から取得して給湯する第１および第２の給湯経路（２０，３０，３２，３３）と、前記第１および前記第２の給湯経路上にそれぞれ設けられる第１および第２のバルブ（２１）と、前記ヒートポンプ、前記第１および前記第２のバルブを制御する機能を有し、前記貯湯タンクの第１位置における前記温水の温度たる第１温度（Ｔｈ１）が第１閾値（ＴＣ＋α）よりも低下した第１の場合に前記第１および前記第２のバルブの一方を閉じ、前記ヒートポンプに前記加熱処理を実行させ、前記貯湯タンクで前記第１位置よりも高い第２位置における前記温水の温度たる第２温度が前記第１閾値よりも低い第２閾値（Ｔｃ）よりも低下した第２の場合に、前記第１および前記第２のバルブの両方を閉じるコントローラ（４）とを備える。

【0009】

本発明にかかる給湯システムの第１の態様は、第１の態様にかかる給湯装置の複数(100A〜100C)を備え、前記第１の給湯経路(20)は自身に設けられる前記第１のバルブ(21)に対して下流側で互いに接続され、前記第２の給湯経路(30,32,33)は自身に設けられる前記第２のバルブ(31)に対して下流側で互いに接続される。

【0010】

本発明にかかる給湯システムの第２の態様は、温水を蓄える貯湯タンク（１）と、前記貯湯タンク（１）から取得した前記温水を加熱して前記貯湯タンク（１）へと戻す加熱処理を実行するヒートポンプ（９）と、前記貯湯タンクに蓄えられた前記温水を前記温水の上部から取得して給湯する第１および第２の給湯経路（２０，３０，３２，３３）と、前記第１および前記第２の給湯経路上にそれぞれ設けられる第１および第２のバルブ（２１）と、前記ヒートポンプ、前記第１および前記第２のバルブを制御する機能を有し、前記貯湯タンクに蓄えられた熱量が第１閾値よりも低下した第１の場合に、前記第１および前記第２の一方のバルブを閉じ、前記ヒートポンプに前記温水を加熱させ、前記第１閾値よりも低い第２閾値よりも前記熱量が低下した第２の場合に、前記第１および前記第２のバルブの両方を閉じるコントローラ（４）とを有する給湯装置(100B,100C)と、温水が蓄えられる第２の貯湯タンク(1A)と、前記第２の貯湯タンクに蓄えられた前記温水を前記温水の上部から取得して給湯する第３及び第４の給湯経路(20A,25,30A,32A,33A,35)とを備え、前記第１の給湯経路は、前記温水が使用される第１給湯部(7)へと繋がる第１共通給湯配管(25)と、前記第１共通給湯配管と前記貯湯タンクとを接続し前記第１のバルブ(21)が設けられる第１給湯配管(20B,20C)とによって形成され、前記第２の給湯経路は、前記温水が使用される第２給湯部(8)へと繋がる第２共通給湯配管(36)と、前記第２共通給湯配管と前記貯湯タンクとを接続し前記第２のバルブ(31B,31C)が設けられる第２給湯配管(30B,30C)とによって形成され、前記第３の給湯経路は、前記第１共通給湯配管と、前記第１共通給湯配管と前記第２の貯湯タンクとを接続する第３給湯配管(20A)とによって形成され、前記第４の給湯経路は、前記第２共通給湯配管と、前記第２共通給湯配管と前記第２の貯湯タンクとを接続する第４給湯配管(30A)とによって形成され、バルブが設けられない前記第３給湯配管の配管経路における圧力損失は前記第１給湯配管の配管経路における圧力損失よりも高い、及び／又は、バルブが設けられない前記第４の給湯配管の配管経路における圧力損失は前記第２の給湯配管の配管経路における圧力損失よりも高い。

【0011】

本発明にかかる給湯システムの第３の態様は、温水を蓄える貯湯タンク（１）と、前記貯湯タンク（１）から取得した前記温水を加熱して前記貯湯タンク（１）へと戻す加熱処理を実行するヒートポンプ（９）と、前記貯湯タンクに蓄えられた前記温水を前記温水の上部から取得して給湯する第１および第２の給湯経路（２０，３０，３２，３３）と、前記第１および前記第２の給湯経路上にそれぞれ設けられる第１および第２のバルブ（２１）と、前記ヒートポンプ、前記第１および前記第２のバルブを制御する機能を有し、前記貯湯タンクの第１位置における前記温水の温度たる第１温度（Ｔｈ１）が第１閾値（ＴＣ＋α）よりも低下した第１の場合に前記第１および前記第２のバルブの一方を閉じ、前記ヒートポンプに前記加熱処理を実行させ、前記貯湯タンクで前記第１位置よりも高い第２位置における前記温水の温度たる第２温度が前記第１閾値よりも低い第２閾値（Ｔｃ）よりも低下した第２の場合に、前記第１および前記第２のバルブの両方を閉じるコントローラ（４）とを有する給湯装置(100B,100C)と、温水が蓄えられる第２の貯湯タンク(1A)と、前記第２の貯湯タンクに蓄えられた前記温水を前記温水の上部から取得して給湯する第３及び第４の給湯経路(20A,25,30A,32A,33A,35)とを備え、前記第１の給湯経路は、前記温水が使用される第１給湯部(7)へと繋がる第１共通給湯配管(25)と、前記第１共通給湯配管と前記貯湯タンクとを接続し前記第１のバルブ(21)が設けられる第１給湯配管(20B,20C)とによって形成され、前記第２の給湯経路は、前記温水が使用される第２給湯部(8)へと繋がる第２共通給湯配管(36)と、前記第２共通給湯配管と前記貯湯タンクとを接続し前記第２のバルブ(31B,31C)が設けられる第２給湯配管(30B,30C)とによって形成され、前記第３の給湯経路は、前記第１共通給湯配管と、前記第１共通給湯配管と前記第２の貯湯タンクとを接続する第３給湯配管(20A)とによって形成され、前記第４の給湯経路は、前記第２共通給湯配管と、前記第２共通給湯配管と前記第２の貯湯タンクとを接続する第４給湯配管(30A)とによって形成され、バルブが設けられない前記第３給湯配管における圧損は前記第１給湯配管における圧損よりも高い、及び／又は、バルブが設けられない前記第４の給湯配管における圧損は前記第２の給湯配管における圧損よりも高い。

【発明の効果】

【0013】

本発明にかかる給湯装置の第１の態様によれば、第１のバルブおよび第２のバルブの一方が閉じたときにヒートポンプが温水を加熱するので、第１及び第２のバルブの両方が閉じたときに沸き上げ運転を実行する場合に比べて、貯湯タンクの湯量が不足すること（いわゆる湯切れ）を抑制できる。

【0014】

本発明にかかる給湯システムの第１の態様によれば、複数の給湯装置が設けられる場合にも、湯切れを抑制できる。

【0015】

本発明にかかる給湯システムの第２および第３の態様によれば、第３および第４の給湯経路の少なくとも一方の圧損が高いので、第２の貯湯タンクから湯が給湯部へと供給されにくい。よって、第２の貯湯タンクにおける湯切れを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】この発明の第１の実施の形態にかかる給湯装置の構成を例示するブロック図である。

【図2】ヒートポンプの構成を例示するブロック図である。

【図3】この発明の第１の実施の形態にかかる給湯装置の動作を例示するフローチャートである。

【図4】この発明の第２の実施の形態にかかる給湯装置の一の動作を例示するフローチャートである。

【図5】この発明の第３の実施の形態にかかる給湯システムの構成を例示するブロック図である。

【図6】この発明の第４の実施の形態にかかる給湯システムの構成を例示するブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

第１の実施の形態．
図１はこの発明の第１の実施の形態にかかる給湯装置の構成を例示するブロック図である。図中、白抜き矢印は、湯（あるいは水）が流れる向きを示す。

【0018】

当該給湯装置は、貯湯タンク１と、第１給湯経路２０と、第２給湯経路３５と、第１バルブ２１と、第２バルブ３１と、ヒートポンプ９とを備える。

【0019】

貯湯タンク１には往き配管１１及び戻り配管１２によってヒートポンプ９が接続される。ヒートポンプ９は例えばコントローラ４からの指示を受けて動作する。ヒートポンプ９は往き配管１１を経由して貯湯タンク１の下部の水を取得してこれを加熱し、加熱後の温水を戻り配管１２を経由して貯湯タンク１の上部に供給する。つまり貯湯タンク１はヒートポンプ９によって加熱された温水が蓄えられている、と把握することができる。

【0020】

図２はヒートポンプ９の構成を例示するブロック図である。ヒートポンプ９は、熱交換器９１、減圧機構９２、蒸発器９３、圧縮機９４を有する冷媒サイクルを備えている。熱交換器９１は冷凍サイクル側の配管（これは凝縮器として機能する）と、往き配管１１及び戻り配管１２と接続された配管とを有している。これら一対の配管同士の間で熱交換が行われることにより、貯湯タンク１に蓄えられる温水がヒートポンプ９によって加熱される。

【0021】

貯湯タンク１は密閉されるのでその上部における湯温が下部における湯温よりも高い。よって貯湯タンク１の上部はヒートポンプ９で加熱された湯温がほぼ維持され、貯湯タンク１内では上部から下部に向かう温度勾配が維持される。

【0022】

第１給湯経路２０は、貯湯タンク１に蓄えられた温水を当該温水の上部から取得して給湯する。第１給湯経路２０上には第１バルブ２１が設けられる。第１給湯経路２０上には第１バルブ２１よりも下流側に、温水を必要とする給湯部７が設けられている。よって第１バルブ２１を開けることによって、貯湯タンク１に蓄えられた温水が第１給湯経路２０を経由して給湯部７に供給される。また第１バルブ２１を閉じることによって、貯湯タンク１から給湯部７への温水の供給が停止される。

【0023】

図１の例示では、第１給湯経路２０は貯湯タンク１の上部からの温水を直接に給湯部７へと給湯する。よって温度の高い高温水を給湯部７へと給湯できる。温度の高い高温水を必要とする給湯部７としては、例えば食器洗浄機などが挙げられる。

【0024】

第２給湯経路３５は、貯湯タンク１に蓄えられた温水を当該温水の上部から取得して給湯する。図１の例示では、貯湯タンク１からの温水は、第２給湯経路３５を構成する経路３３，３０をこの順に流れて給湯部８へと供給される。第２給湯経路３５上は第２バルブ３１が設けられる。図１の例示では、経路３０，３３の間に第２バルブ３１が介在する。よって第２バルブ３１を開けることによって、貯湯タンク１に蓄えられた温水が第２給湯経路３５を経由して給湯部８に供給される。また第２バルブ３１を閉じることによって、貯湯タンク１から給湯部８への温水の供給が停止される。

【0025】

図１の例示では、第２給湯経路３５は経路３３を更に有する。経路３２は低温水を取得する。経路３２は第２バルブ３１よりも貯湯タンク１側で接続部３４を介して経路３３に接続される。接続部３４は経路３３からの温水と経路３２からの低温水とを所望の割合で混合し、第２バルブ３１を介して経路３０へと与える。

【0026】

なお、接続部３４には例えば混合弁を採用することで、上記の機能を果たすことができる。この混合弁の開度を変えることにより、所望の割合に応じることができるので、所望の、例えば不図示のリモートコントローラで設定される温度で経路３０から当該温度の湯を得ることができる。

【0027】

このような第２給湯経路３５によれば、貯湯タンク１の上部から直接に温水を給湯する場合に比べて、比較的低い温度の中温水を給湯部８に給湯することができる。中温水を必要とする給湯部８としては、例えば台所に設けられる温水用蛇口などが挙げられる。

【0028】

経路３２は外部（例えば給水経路たる給水配管（市水管）１０）から低温水を得る。当該低温水は貯湯タンク１の下部にも供給され、貯湯タンク１内は湯水によって満水になっている。

【0029】

コントローラ４はヒートポンプ９に対して加熱処理の実行を指示する。このような指示を行うことは、図１においてコントローラ４からヒートポンプ９に向かう破線矢印で示されている。またコントローラ４は、後述するバルブ閉鎖処理を第１バルブ２１及び第２バルブ３１に対して行う。このような処理を行うことは、図１においてコントローラ４から第１バルブ２１及び第２バルブ３１に向かう破線矢印で示されている。

【0030】

また、コントローラ４が、上述した接続部３４の混合弁の開度の制御を行ってもよい。

【0031】

第１の実施の形態では、バルブ閉鎖処理及びヒートポンプ９による加熱処理は貯湯タンク１内の熱量に基づいており、当該熱量は、貯湯タンク１に蓄えられた温水の温度に基づいて、熱量計算手段６が計算する。バルブ閉鎖処理及び加熱処理を行うか否かの判断基準となる熱量が推定されるのである。熱量計算手段６からコントローラ４に向かう矢印は、上記の熱量についての情報が伝達されることを示している。

【0032】

当該温度は、貯湯タンク１に設けられた測温手段５によって測定される。例えば測温手段５は貯湯タンク１の側壁において高さを異ならせて配置された複数のサーミスタ５０，５１，５２，…、５ｍである。サーミスタ５０，５１，５２，…、５ｍはこの順に貯湯タンク１の下方へと配置される。サーミスタ５０はサーミスタ５１，５２，…，５ｍのいずれよりも高い位置で貯湯タンク１に設けられ、具体的には例えば貯湯タンク１の最上部（いわゆる「缶体上」）に設けられる。

【0033】

測温手段５による温度測定や、熱量計算手段６による熱量計算は周知の技術によって容易に実現されるので、ここでは説明を省略する。

【0034】

コントローラ４の処理は、次の二つのステップを含む。まず第１に、貯湯タンク１に蓄えられた熱量が、第１閾値よりも低下した場合に、コントローラ４は第１バルブ２１及び第２バルブ３１の一方を開けたまま他方を閉じ、ヒートポンプ９に貯湯タンク１からの水を加熱させる。そして貯湯タンク１に蓄えられた熱量が、第１閾値よりも低い第２閾値よりも熱量が低下した場合に、第１バルブ２１及び第２バルブ３１の他方を閉じたまま一方も閉じる。

【0035】

以上のようにヒートポンプ９は、第１バルブ２１及び第２バルブ３１の一方のみを閉じる時点で、加熱処理を実行する。したがって、第１バルブ２１及び第２バルブ３１の両方を閉じる時点でヒートポンプ９が加熱処理を実行する場合に比べて、貯湯タンクの湯量が不足すること（いわゆる湯切れ）を抑制できる。ヒートポンプ９では起動してから定格能力を出力する安定状態に達するまでに時間がかかるので、本処理は熱量を確保するという観点で特に有効である。

【0036】

熱量計算手段６はコントローラ４とともに、あるいは個別に構成される。当該構成の一例としてマイクロコンピュータと記憶装置を含んだ構成を選択することができる。マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップ（換言すれば手順）を実行する。上記記憶装置は、例えばＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ(Erasable Programmable ROM)等）、ハードディスク装置などの各種記憶装置の１つ又は複数で構成可能である。当該記憶装置は、各種の情報やデータ等を格納し、またマイクロコンピュータが実行するプログラムを格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。なお、マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップに対応する各種手段として機能するとも把握でき、あるいは、各処理ステップに対応する各種機能を実現するとも把握できる。また、熱量計算手段６及び／又はコントローラ４はこれに限らず、実行する各種手順、あるいは実現される各種手段又は各種機能の一部又は全部をハードウェアで実現しても構わない。

【0037】

図３は、この発明の一実施の形態にかかる給湯装置の動作を例示するフローチャートである。当該フローチャートはその終了（図中「ＥＮＤ」）後、改めて開始（図中「ＳＴＡＲＴ」）から再実行される。

【0038】

まずステップＳ１において熱量算出処理が行われる。これは上述のように、測温手段５による温度測定に基づいて、熱量計算手段６が貯湯タンク１内の熱量を算出する処理である。

【0039】

次にステップＳ２において、当該熱量が第１閾値未満であるかどうかが判断される。貯湯タンク１における熱量が第１閾値以上であれば、第１給湯経路２０及び第２給湯経路３５からそれぞれ給湯部７，８へと温水を供給しても、貯湯タンク１において上部の温水が消費し尽くされる、いわゆる湯切れが発生しそうにはないと判断されるのである。

【0040】

ステップＳ２の判断結果が否定的である場合には第１バルブ２１及び第２バルブ３１を閉鎖することなく当該フローチャートに則った処理を一旦終了する。或いはステップＳ１を再び実行する。

【0041】

他方、ステップＳ２において、貯湯タンク１における熱量が第１閾値未満であるとの肯定的判断がなされれば、ステップＳ３へと処理が進み、第１バルブ２１及び第２バルブ３１のいずれかが閉鎖される。つまりステップＳ３は上述のバルブ閉鎖処理の一部である。いずれのバルブを閉鎖するかは例えば予め設定される。このように第１バルブ２１及び第２バルブ３１のいずれかを閉鎖することで、給湯部７，８の一方への温水の供給を止めつつ、給湯部７，８の他方への温水を供給し続けることができる。これによって給湯部７，８の他方の利用効率が高められる。

【0042】

ステップＳ３においては、ヒートポンプ９による加熱処理が実行される。ヒートポンプ９は、起動してから定格能力を出力する安定状態に達するまでに時間がかかる。このため、第１バルブ２１と第２バルブ３１の両方を閉じてからヒートポンプ９による加熱を開始するよりも、第１バルブ２１及び第２バルブ３１の一方が閉じられる時点で当該加熱を開始することが、早期に貯湯タンク１の熱量を確保する観点で望ましいのである。更に言えば、第１バルブ２１と第２バルブ３１の両方が閉じているということは全く湯水が使えない状態であるので、そのようになる前に熱量を確保する（加熱を開始する）。

【0043】

ステップＳ３におけるバルブ閉鎖処理及びヒートポンプ９の加熱処理が行われた後、ステップＳ４へと処理が進み、当該熱量が第２閾値未満であるかどうかが判断される。ステップＳ４の判断結果が否定的であれば、第１バルブ２１及び第２バルブ３１のうち開いているバルブから温水を供給しても、湯切れが発生しそうにはないと推測し、ステップＳ１へと処理が戻り、再び熱量を考慮したバルブ閉鎖処理の要否が検討される。上述のように当該フローチャートは繰り返し実行されることに鑑みれば、ステップＳ４の判断結果が否定的である場合には当該フローチャートに則った処理が一旦終了しても良い。

【0044】

ステップＳ４の判断結果が肯定的である場合にはステップＳ５へ進み、第１バルブ２１及び第２バルブ３１のうち開いていたバルブも閉じられる。これによって第１バルブ２１及び第２バルブ３１の両方が閉鎖される。

【0045】

第２の実施の形態．
第２の実施の形態では、貯湯タンク１における各部の温度を判断基準として第１バルブ２１と第２バルブ３１の閉鎖処理及びヒートポンプ９の加熱処理を行う技術を提示する。

【0046】

第２の実施の形態にかかる給湯装置は図１の給湯装置と同様である。ただし熱量計算手段６は必ずしも必要ではない。第２の実施の形態では、後に詳述するように、サーミスタ５０，５１，５２，…、５ｍによって検出される温度と閾値との比較結果を用いて、第１バルブ２１及び第２バルブ３１の閉鎖処理及びヒートポンプ９の加熱処理を行う。

【0047】

サーミスタ５０，５１，５２，…、５ｍは図１に示すように貯湯タンク１において高さの異なる位置に設けられる。貯湯タンク１において湯は上部から蓄えられるので、サーミスタ５０，５１，５２，…、５ｍは貯湯タンク１の湯量に対応する位置に設けられる、とも把握できる。例えば缶体上に設けられるサーミスタ５０の検出温度が所定値よりも低いときには、貯湯タンク１内の湯量は零であると判断することができる。なおここでは、温度が所定値よりも大きい温水を湯として把握している。またサーミスタ５１の検出温度が所定値よりも高く、サーミスタ５２の検出温度が所定値よりも低いときには、サーミスタ５１が設けられる位置に対応する湯量が貯湯タンク１に蓄えられていると判断できる。

【0048】

第２の実施の形態では、サーミスタの検出温度と閾値との比較に基づいてバルブ閉鎖処理及び加熱処理を実行するので、貯湯タンク１の湯量に基づいたバルブ閉鎖処理及び加熱処理を実行することができるのである。

【0049】

図４は、この発明の一実施の形態にかかる給湯装置の動作を例示するフローチャートである。当該フローチャートは第１の実施の形態と同様に、その終了（図中「ＥＮＤ」）後、改めて開始（図中「ＳＴＡＲＴ」）から再実行される。

【0050】

まずステップＳ１１にて、サーミスタ５１，５２，…、５ｍのうち、第１位置に設けられたサーミスタによって検出される温度Ｔｈ１が、閾値ＴＣ＋α以下であるかどうかが判断される。当該第１位置における温水の温度Ｔｈ１が閾値ＴＣ＋α以上であれば、給湯部７，８の両方への給湯に対して十分な湯量が貯湯タンク１に蓄えられていると判断されるのである。このような湯量を得るための第１位置は例えば予め設定され、貯湯タンク１の容量が４６０Ｌであれば、例えば貯湯タンク１の上方から１５０Ｌの容量を得る位置に設定される。もちろん、温度Ｔｈ１を検出すべく、第１位置はサーミスタ５１，５２，…、５ｍのいずれかから予め選定されたものの位置に設定される。ＴＣは予め設定され、例えば４５度である。αは例えば１度である。

【0051】

ステップＳ１１の判断結果が否定的である場合には、十分な湯量が蓄えられているので、第１バルブ２１及び第２バルブ３１を閉鎖することなく当該フローチャートにおける処理を一旦終了する。或いはステップＳ１１を再び実行する。

【0052】

他方、ステップＳ１１において、温度Ｔｈ１が閾値ＴＣ＋α以下であるとの肯定的判断がなされれば、ステップＳ１２へと処理が進み、第１バルブ２１及び第２バルブ３１のいずれかが閉鎖される。またステップＳ１２においては、ヒートポンプ９による加熱処理が実行される。

【0053】

ステップＳ１２におけるバルブ閉鎖処理及びヒートポンプ９の加熱処理が行われた後、ステップＳ１３へと処理が進む。ステップＳ１３ではサーミスタ５０，５１，５２，…、５ｍのうち、第１位置よりも高い第２位置に設けられたサーミスタによって検出される温度Ｔｈ２が閾値ＴＣ以下であるかどうかが判断される。なおステップＳ１１，Ｓ１３において比較の基準となる閾値を異ならせていることについては後に詳述する。当該第２位置における温水の温度Ｔｈ２が閾値ＴＣよりも高ければ、ステップＳ１２で閉鎖されないバルブを用いた給湯に対して、十分な湯量が貯湯タンク１に蓄えられていると判断するのである。このような湯量を得るための第２位置は例えば予め設定される。

【0054】

ステップＳ１３の判断結果が否定的であれば、ステップＳ１１へと処理が戻り、再びバルブ閉鎖処理の要否が検討される。或いは当該フローチャートに則った処理が一旦終了しても良い。

【0055】

ステップＳ１３の判断結果が肯定的である場合にはステップＳ１４へ進み、第１バルブ２１及び第２バルブ３１のうち開いていたバルブも閉じられる。これによって第１バルブ２１及び第２バルブ３１の両方が閉鎖される。

【0056】

このようなバルブ閉鎖処理および加熱処理によっても、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。また第２の実施の形態では、サーミスタの検出温度と閾値との比較に基づいてバルブ閉鎖処理および加熱処理が行われるので、熱量算出が必要ではなく処理を簡易にできる。

【0057】

さてステップＳ１１で比較対象となる閾値ＴＣ＋αは、ステップＳ１３において比較対象となる閾値ＴＣよりも高い。これは次の理由による。即ち、貯湯タンク１内の温水では上方から下方へと向かって低下する温度勾配を有するので、温度Ｔｈ２＞温度Ｔｈ１の関係がある。しかしながら例えば温度の勾配が小さく第１位置と第２位置との差が小さい場合には、温度Ｔｈ１，Ｔｈ２はほぼ等しい値を採りえる。このように温度Ｔｈ１，Ｔｈ２が互いに等しくなったとしても、閾値ＴＣ＋αは閾値ＴＣよりも大きいので、貯湯タンク１の湯水の消費によって温度Ｔｈ２が低下しても、それが閾値ＴＣを下回る前に温度Ｔｈ１が閾値ＴＣ＋αを下回る。よって、たとえ温度Ｔｈ１，Ｔｈ２が互いに等しい場合であっても、より確実にステップＳ１２をステップＳ１４よりも先に実行できる。これによって、ヒートポンプ９の加熱処理をより確実にステップＳ１４よりも先に実行することができ、適切に湯切れを抑制することができる。

【0058】

なお温度Ｔｈ１，Ｔｈ２が互いに等しくても適切に湯切れを抑制することができるので、第１位置及び第２位置を互いに等しくしてもよい。言い換えれば、ステップＳ１１，Ｓ１３で用いるサーミスタを同じサーミスタとしてもよい。

【0059】

第３の実施の形態．
第３の実施の形態では、図５に示すように、複数の給湯装置１００Ａ〜１００Ｃが設けられる。なお図５の例示では３台の給湯装置１００Ａ〜１００Ｃが設けられているが、２台以上の給湯装置が設けられていれば良い。給湯装置１００Ａ〜１００Ｃの各々は第１又は第２の実施の形態にかかる給湯装置と同一の構成を有する。よって給湯装置１００Ａ〜１００Ｃの構成については詳細な説明を省略する。

【0060】

ただし図５に示すように、給湯装置１００Ａ〜１００Ｃの第１給湯経路２０は互いに接続されて給湯部７（例えば食器洗い機など）へと繋がる。図５の例示では、第１給湯経路２０の各々は、第１バルブ２１よりも下流側で共通の経路２５に接続され、経路２５を介して給湯部７に繋がる。

【0061】

また給湯装置１００Ａ〜１００Ｃの第２給湯経路３５は互いに接続されて給湯部８（例えば風呂、台所又は洗面台の温水用蛇口など）へと繋がる。第２給湯経路３５の各々も第２バルブ３１よりも下流側で共通の経路３６に接続され、経路３６を介して給湯部８に繋がる。

【0062】

このような給湯システムにおいても、各給湯装置１００Ａ〜１００Ｃは第１又は第２の実施の形態で説明したように動作する。したがって湯切れを抑制できる。

【0063】

また各給湯装置１００Ａ〜１００Ｃで実行されるステップＳ３又はステップＳ１２において、閉鎖処理の対象となるバルブを給湯装置１００Ａ〜１００Ｃ毎に異ならせても良い。例えば給湯装置１００Ａ，１００Ｃでは第１バルブ２１を閉じ、給湯装置１００Ｂでは第２バルブ３１を閉じても良い。これによって、給湯部７，８の両方に給湯可能な時間帯を長くすることができる。

【0064】

もちろん、ステップＳ３又はステップＳ１２において、閉鎖処理の対象となるバルブを給湯装置１００Ａ〜１００Ｃの別によらずに互いに同じくしても構わない。これによって、ステップＳ３又はステップＳ１２においてバルブが閉じられない経路に繋がる給湯部への給湯を、優先的に確保することができる。

【0065】

また図５の例示では、第１給湯経路２０の全てと第２給湯経路３０の全てとにそれぞれバルブ２１，３１が設けられているので、貯湯タンク１のいずれに湯切れが生じたとしても、その湯切れが生じた貯湯タンク１からの出湯を停止することができる。したがって、湯切れが生じて水しか供給できない貯湯タンク１から、その水が供給されることを回避できる。よって、湯切れが生じていない他の貯湯タンク１からの湯と、湯切れが生じた貯湯タンク１からの水とが混ざって、温水の温度が所望の値から低下することを防止できる。

【0066】

第４の実施の形態．
第４の実施の形態では、図６に示すように、複数の給湯装置１００Ａ〜１００Ｃが設けられる。図６の例示では３台の給湯装置が設けられているものの、複数台の給湯装置が設けられれば良い。

【0067】

給湯装置１００Ｂ，１００Ｃは第１又は第２の実施の形態にかかる給湯装置と同一であるものの、給湯装置１００Ａはバルブの有無という点で第１又は第２の実施の形態にかかる給湯装置と相違する。図６の例示では、給湯装置１００Ａは第１バルブ２１を備えていない。ただし給湯装置１００Ａに第１バルブ２１が設けられていてもよく、また第１バルブ２１が設けられる代わりに第２バルブ３１が省略されてもよい。或いは給湯装置１００Ａに第１バルブ２１及び第２バルブ３１の両方が設けられていなくても良い。

【0068】

給湯装置１００Ａ〜１００Ｃの第１給湯経路２０はそれぞれ配管２０Ａ〜２０Ｃを有し、またいずれもが共通配管２５を共有して有する。共通配管２５は給湯部７に繋がる。配管２０Ａは共通配管２５と給湯装置１００Ａの貯湯タンク１とを接続し、配管２０Ｂは共通配管２５と給湯装置１００Ｂの貯湯タンク１とを接続し、配管２０Ｃは共通配管２５と給湯装置１００Ｃの貯湯タンク１とを接続する。配管２０Ａ〜２０Ｃの各々には第１バルブ２１が設けられる。

【0069】

給湯装置１００Ａ〜１００Ｃの第２給湯経路３５は、それぞれ配管３０Ａ〜３０Ｃを有し、またいずれもが共通配管３６を共有して有する。共通配管３６は給湯部８に繋がる。配管３０Ａは共通配管３６と給湯装置１００Ａの貯湯タンク１とを接続し、配管３０Ｂは共通配管３６と給湯装置１００Ｂの貯湯タンク１とを接続し、配管３０Ｃは共通配管３６と給湯装置１００Ｃの貯湯タンク１とを接続する。配管３０Ａ〜３０Ｃの各々には第２バルブ３１が設けられる。配管３０Ａ〜３０Ｃは他の実施の形態で述べた経路３０，３３に相当する。

【0070】

また図６の例示では、給湯装置１００Ａ〜１００Ｃの第２給湯経路３５は、それぞれ配管３２Ａ〜３２Ｃを備えている。配管３２Ａ〜３２Ｃは他の実施の形態で述べた経路３２に相当するので、詳細な説明は省略する。

【0071】

給湯装置１００Ｂ，１００Ｃは第１又は第２の実施の形態で説明したように動作する。給湯装置１００Ａについては、第１バルブ２１又は第２バルブ３１が設けられている場合には、適宜に第１又は第２の実施の形態で説明したように動作しても良い。例えば第２バルブ３１のみが設けられている場合には、ステップＳ３又はステップＳ１２において第２バルブ３１を閉鎖し、ステップＳ５又はステップＳ１４の処理を省略してもよい。

【0072】

また給湯装置１００Ａにおける配管２０Ａの配管経路の圧力損失は、配管２０Ｂ，２０Ｃの配管経路の圧力損失よりも高い。これは例えば配管２０Ａに、その断面積を低減する絞り部（例えばオリフィス、ブローブ弁）を設けることで実現される。また配管３０Ａの配管経路の圧力損失は配管３０Ｂ，３０Ｃの配管経路の圧力損失よりも高い。例これは例えば配管３０Ａに、その断面積を低減する絞り部を設けることで実現される。

【0073】

このような給湯システムにおいては、優先的に給湯装置１００Ｂ，１００Ｃの貯湯タンク１から湯が供給される。したがって給湯装置１００Ｂ，１００Ｃの貯湯タンク１の残湯量が小さいときであっても、給湯装置１００Ａの貯湯タンク１の残湯量は比較的大きい状態となりやすい。よって、給湯装置１００Ｂ，１００Ｃが第１又は第２の実施の形態で説明した処理により第１バルブ２１及び第２バルブ３１を閉じたとしても、給湯装置１００Ａから給湯部７，８へと湯を供給することができる。

【0074】

つまり、給湯装置１００Ａの貯湯タンク１に蓄えられる温水を、給湯装置１００Ｂ，１００Ｃに湯切れが生じたときのバックアップ用の温水として機能させることができる。

【0075】

そして、給湯装置１００Ｂ，１００Ｃにおいて第１バルブ２１及び第２バルブ３１のいずれかが閉じられるときには、給湯装置１００Ｂ，１００Ｃにおいてヒートポンプ９による加熱処理が実行される。よって仮に給湯装置１００Ｂ，１００Ｃにおいて湯切れが生じたとしても、給湯装置１００Ａから湯を供給している間に給湯装置１００Ｂ，１００Ｃの貯湯タンク１の湯量を増大することができる。つまり、バックアップ用の温水を供給している間に、給湯装置１００Ｂ，１００Ｃの貯湯タンク１の湯量を増大させて、再び給湯装置１００Ｂ，１００Ｃから温水を供給できるようにするのである。

【0076】

以上のように本ヒートポンプシステムによれば、湯切れを更に抑制することができる。なお本実施の形態では、配管２０Ａが配管２０Ｂ，２０Ｃよりも高い圧力損失を有し、配管３０Ａが配管３０Ｂ，３０Ｃよりも高い圧力損失を有している、何れか一方が高い圧力損失を有していれば良い。

【0077】

なお図６の例示では、給水配管１０に減圧弁１１が設けられる。減圧弁１１は市水の圧力を所望の圧力に減圧して貯湯タンク１および配管３２Ａ〜３２Ｃへと供給する。

【0078】

さて図６の例示では、配管２０Ａ，３０Ａの配管経路の圧力損失を例えば絞り部によって高めている。この構造は、減圧弁１１の下流側で配管経路の圧力損失を高めているので、好適である。なぜなら仮に減圧弁１１よりも上流側に絞り部を設ければ、減圧弁１１によって所望に圧力の水が供給されるので、絞り部によって低下した水圧が、この所望の圧力よりも高ければ絞り部の機能が実効しないからである。言い換えれば、図６に例示するように、配管２０Ａ，３０Ａの配管経路における圧力損失を高めれば、給水配管１０における減圧弁１１の設置位置には制限が生じない。よって減圧弁１１を設置しやすい。

【0079】

一方で、絞り部は例えば給水配管１０に設けられても良い。ただし図６の例示では、給水配管１０に減圧弁１１が設けられるので、減圧弁１１よりも下流側で給水配管１０に設けられる。この絞り部によっても貯湯タンク１の出湯を抑えることができる。これは次の理由による。即ち、この絞り部によって貯湯タンク１への給水配管１０を介した給水が抑制される。また貯湯タンク１は常に湯水で満たされるので、給水を抑制することで、貯湯タンク１からの配管２０Ａ，３０Ａを介した出湯を抑えることができるのである。

【0080】

また接続部３４の混合弁によって混合比が決定される場合であれば、配管３０Ａからの出湯を抑えるために配管３２Ａに絞り部が設けられても良い。配管３２Ａから当該混合弁に流入する水を抑えることができるので、混合比が一定であれば貯湯タンク１からの配管２０Ａを介した出湯も抑えられるからである。

【符号の説明】

【0081】

１ 貯湯タンク
１０ 市水管（給水経路）
２０ 第１給湯経路
２１ 第１バルブ
３０ 第２給湯経路
３１ 第２バルブ
３２，３３ 経路
３４ 接続部
４ コントローラ
５ 測温手段
６ 熱量計算手段
９ ヒートポンプ（加熱手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】