JP2003130459A - 給湯方法及び給湯システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱上限温度以上の低温湯を残すことなく給
湯のために使用しつつも、給湯使用における出湯特性の
悪化を招くことのないようにし得る給湯方法及び給湯シ
ステムを提供する。 【解決手段】 入水管６からの入水により充満状態に維
持される貯留槽２内から加熱回路４に取り出してヒート
ポンプ３により高温湯に熱交換加熱して上部に戻す。給
湯回路８からの給湯要求があれば、センサ２２による中
段取出温度Ｔmが設定入湯温度Ｔn以上である限り、まず
は開閉弁５５のみ開けて中段取出管５２からのみ取り出
し、Ｔm＜Ｔnになれば中段・上段の両開閉弁５５，５５
を同時開にして両取出管５２，５１から取り出し、セン
サ２１による上段取出温度Ｔu＋Ｔm＜Ｔnになれば開閉
弁５５のみ開けて上段取出管５１からのみ取り出すよう
に開閉切換制御する。取り出した湯に対し湯水混合弁７
１で水を混合して設定給湯温度にして給湯回路に給湯す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下部から取り出し
た湯水を例えばヒートポンプ等の外部熱源手段により加
熱昇温させた高温湯を上部に戻して貯留槽に貯留してお
き、この貯留槽から取り出した湯に水を混合することに
より所定温度に温調してから給湯するための給湯方法及
び給湯システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の給湯システムとしてヒー
トポンプを外部熱源として利用する貯湯式給湯システム
が知られている。例えば図１３に示すように、ヒートポ
ンプ３の凝縮器に対し貯留槽２内の湯水を通過させて熱
交換加熱することにより貯留槽２内の湯水を高温に加熱
し、この高温湯を貯留槽２から出湯させて給湯に利用す
る給湯システムが知られている。このものにおいては、
貯留槽２内の湯水をヒートポンプ３との間で循環させる
循環路４１及び循環ポンプ４２からなる循環手段が設け
られており、上記表ヒートポンプ３及び循環ポンプ４２
を作動させて貯留槽２の下部から取り出した湯水を上記
ヒートポンプ３の凝縮器で熱交換加熱して高温湯（例え
ば９０℃の高温湯）にし、これを上記貯留槽２の上部に
戻して貯留すようになっている。この際、ヒートポンプ
３の成績係数（ＣＯＰ）向上のためや圧縮機の保護のた
めに、加熱対象である貯留槽２内の湯水温度が所定温度
（例えば４０℃）以上になれば、すなわち凝縮器の入り
側の温度センサ４３による検出温度が上記所定温度にな
れば上記の循環による加熱を停止させるという制御が行
われている。つまり、上記圧縮機の能力やヒートポンプ
３内に循環される熱媒体（冷媒）の特性上より、所定量
以上の温度差がなければ、熱交換加熱自体が不能となる
ためである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
給湯システムによると、貯留槽内の湯水の状態によって
は加熱作動させても貯留槽内の湯水全量を高温に加熱し
得ず、相対的に低温のままで加熱不能の残湯が生じてし
まうことがある。このため、給湯装置としては上記残湯
量を考慮して貯留槽の容量を増大させる必要が生じ、給
湯装置全体が大きくなってしまうという不都合を招いて
いる。

【０００４】すなわち、加熱停止後に給湯のために貯留
槽２上部から出湯路５０を通して出湯されこれに伴い貯
留槽２下部に入水路６から入水されると、貯留槽２内の
湯水は上半部が高温部分になり下半部が低温部分という
温度差のある温度層に分かれた分布状態になる。ここ
で、図１３の左半分に示す状態Ａのように上半部に例え
ば４０℃の残湯ＷＲが分布し、下半部に例えば１５℃の
水ＷＬが分布しているとすれば、この状態Ａから循環ポ
ンプ４２を作動させてヒートポンプ３からの受熱により
貯留槽２内の湯水の加熱を開始させると、下半部の水Ｗ
Ｌは上記ヒートポンプ３により熱交換加熱されて例えば
９０℃の高温湯ＷＨとなって貯留槽２上部に戻される。
この際、貯留槽２上部に戻される加熱後の高温湯ＷＨ
と、上記残湯ＷＲとの間の温度差が通常２５℃以上ある
と、両者は互いに混ざり合わず、間に僅かな上下幅の混
合層（境界層）ＷＤを挟んで上下に分かれたままで、高
温湯ＷＨ部分だけが順次増大することになる。そして、
図１３の右半分に示す状態Ｂのように上記の水ＷＬが全
て加熱されて貯留槽２の上部に戻されると、これに押し
下げられて残湯ＷＲ部分が貯留槽２の下部に分布するよ
うになる。この際、この残湯ＷＲが加熱不能な上限温度
以上であると加熱作動自体が停止されてしまうため、貯
留槽２内は上半部に９０℃の高温湯ＷＨが分布し、下半
部に上記の４０℃の残湯ＷＲが非加熱のまま残されてし
まうことになる。

【０００５】そして、図１３の状態Ｂにおいて給湯のた
めに貯留槽２の上部から高温湯ＷＨを出湯させるとそれ
に伴い入水路６から下部に入水され（同図の状態Ｃ参
照）、この入水により残湯ＷＲが押し上げられ高温湯Ｗ
Ｈが全て出湯されてしまうと、再び図１３の状態Ａとな
る。

【０００６】一方、このような貯湯式給湯システムにお
いては上記貯留槽２の上部に風呂追い焚き用の熱交換器
を配設して上記高温湯ＷＨからの熱交換加熱により追い
焚きさせることも行われる場合がある。この場合では、
たとえ給湯のために出湯が行われたとしても、貯留槽２
の上部に高温湯ＷＨをなるべく残しておくようにしたい
という要求がある。しかしながら、上記の如く貯留槽２
の上部に低温の残湯ＷＲが充満した状態Ａになると追い
焚き不能という事態も発生し得る。このため、給湯使用
されても高温湯ＷＨが上部に残るように余裕代を持たせ
て貯留槽を大型化する必要が生じてしまう。

【０００７】以上のような不都合はヒートポンプ以外の
外部熱源手段により貯留槽内の湯水を加熱する場合にお
いても生じ得る。

【０００８】以上の不都合を解消させるために、給湯の
ために貯留槽２から出湯させる場合には貯留槽２の中段
位置から残湯ＷＲ部分を先に出湯させ、その後に上部か
らの高温湯ＷＨの出湯に切換えるという給湯方法が考え
られる。しかしながら、給湯のために残湯ＷＲ部分の全
てを出湯させて出湯温度が設定給湯温度近傍まで低下し
てから上部からの高温湯ＷＨの出湯に切換えるようにす
ると給湯特性（給湯の出湯特性）の悪化を招くことにな
る一方、上記残湯部分ＷＲ部分の出湯を途中で止めて上
部からの高温湯ＷＨの出湯に切換えてしまうと程度の差
はあるものの残湯ＷＲが結局残り上記の如き不都合を招
くことになる。

【０００９】すなわち、図１４の左半分に示すように中
段位置からのみの出湯を長く継続すると湯水混合手段に
対する出湯温度（同図左半分の点線参照）は残湯ＷＲ部
分の減少と共に下部から給水されて入水するため設定給
湯温度（例えば３８〜４０℃）近傍まで低下し、この時
点で上段位置からの高温湯ＷＨの出湯に切換えると出湯
温度はその中段から上段への切換えと同時に急激に上昇
することになる。すると、湯水混合手段において設定給
湯温度に温調するための水の混合比を瞬時に変更させる
ことが必要となるものの、混合比の急変に湯水混合手段
が追随し得ずに一時的に遅れが生じて給湯温度（同図左
半分の実線参照）も一時的に大変動してしまい、給湯特
性（給湯の出湯特性）も一時的に大変動してしまうこと
になる。

【００１０】一方、中段位置からの出湯（残湯ＷＲ部分
の出湯）を途中で止めて上段に切換えるようにすると、
図１４の右半分に示すように切換による出湯温度（同図
右半分の点線参照））の急上昇の程度は少なくなり、そ
の分、給湯温度（同図右半分の実線参照）の変動の程度
も少なくはなるものの、高温湯ＷＨの消費に伴い、貯留
槽２の上部に残湯ＷＲが残ることになり、上述の不都合
が結局生じてしまうことになる。

【００１１】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、加熱上限温度
以上の残湯を残すことなく給湯のために使用しつつも、
給湯使用における出湯特性の悪化を招くことのないよう
にし得る給湯方法及び給湯システムを提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明では、加熱手段により加熱され
て内部の貯湯が上下方向に温度差を有する層をなして貯
留されている貯留槽から出湯させ、この出湯に湯水混合
手段において水を混合することにより所定温度に温調し
てから給湯に利用する給湯方法を対象として、上記貯留
槽の上下方向に互いに離れた２以上の各部位から貯湯を
取り出して出湯させる取出口を個別に設定し、上記貯留
槽から湯水混合手段への出湯に際し、上記２以上の取出
口から同時に取り出した上記各部位の貯湯を混合比可変
に混合することにより上記湯水混合手段が受ける入湯の
入湯温度が略一定になるように上記混合比を変更制御す
るようにした。

【００１３】上記請求項１の給湯方法によれば、貯留槽
内の貯湯が上段位置の高温湯と、それよりも下方位置の
低温湯とに温度差を有する層に分かれた状態で、上下方
向に離れた上記２以上の各部位の取出口から内部の貯湯
が同時に取り出されて混合され、しかもその混合比が変
更制御されるため、湯水混合手段に対する入湯温度が略
一定にされる。このため、湯水混合手段での湯・水の混
合により所定の温度（例えば設定給湯温度）に温調する
際に、上記入湯温度の急変に起因する制御遅れを回避し
て、確実に設定給湯温度での給湯を行うことが可能にな
り、給湯使用における出湯特性の悪化の発生を回避する
ことが可能になる。その上に、常に上記の下方位置にあ
る低温湯が取り出されて消費され、給湯のための取り出
し出湯が継続する限り、ついにはその低温湯の全てが消
費されることになる。このため、加熱手段による加熱不
能な低温湯の残留を回避して上部の高温湯以外の貯留層
内の湯水が全て加熱手段により加熱可能となり、低温湯
の残留を考慮した貯留層の容量増大化を回避して貯留層
のコンパクト化が図られる一方、そのようにしても高温
湯の湯切れ発生という事態の発生を回避して給湯使用上
の利便性の確保が図られることになる。

【００１４】請求項２に係る発明では、加熱手段により
加熱されて内部の貯湯が上下方向に温度差を有する層を
なして貯留されている貯留槽から出湯させ、この出湯に
湯水混合手段において水を混合することにより所定温度
に温調してから給湯に利用する給湯方法を対象として、
上記貯留槽の上下方向に互いに離れた２以上の各部位か
ら貯湯を取り出して出湯させる取出口を個別に設定し、
上記貯留槽から湯水混合手段への出湯に際し、上記２以
上の取出口の内の最下段の取出口からの出湯を優先させ
つつ上記２以上の取出口の内から選択した１又は２以上
の取出口からの取り出しに順次切換えることにより、上
記湯水混合手段が受ける入湯の入湯温度の温度変化を抑
制するようにした。

【００１５】上記請求項２の給湯方法によれば、貯留槽
内の貯湯が上段位置の高温湯と、それよりも下方位置の
低温湯とに温度差を有する層に分かれた状態で、選択さ
れた１又は２以上の取出口から貯湯が取り出される。こ
の際、下方位置の取出口からまず取り出すことにより上
記低温湯が給湯のために出湯され、この取り出しに伴い
取り出し湯温が順次低下すれば上方の取出口をも選択し
て併せて取り出すようにすることにより上記入湯温度の
温度変化が抑制されるというように、貯湯を取り出す取
出口が順次切換えられる。このため、湯水混合手段に対
する入湯温度の温度変化が抑制されて、湯水混合手段で
の湯・水の混合により所定の温度（例えば設定給湯温
度）に温調する際に、上記入湯温度の急変に起因する制
御遅れを回避して、確実に設定給湯温度での給湯を行う
ことが可能になり、給湯使用における出湯特性の悪化の
発生を回避することが可能になる。その上に、下方位置
の取出口からの貯湯の取り出しを選択することにより貯
留槽内の下方位置にある低温湯が取り出されて消費さ
れ、その取り出し湯温が低下しても、上記下方位置の取
出口と併せてより上方位置の取出口からの取り出しも追
加することにより入湯温度の温度変化を抑制しつつ上記
低温湯の消費の促進が図られる。このため、加熱手段に
よる加熱不能な低温湯の残留を可及的に回避することが
可能になり、低温湯の残留を考慮した貯留層の容量増大
化を回避して貯留層のコンパクト化が図られる一方、そ
のようにしても高温湯の湯切れ発生という事態の発生を
回避して給湯使用上の利便性の確保が図られることにな
る。

【００１６】請求項３に係る発明では、下部からの給水
により充満状態に維持される貯留槽と、この貯留槽の下
部から取り出した湯水を高温湯に加熱した後に上記貯留
槽の上部に戻す加熱手段と、上記貯留槽から出湯される
湯に水を混合することにより所定温度に温調してから給
湯する湯水混合手段とを備えた給湯システムを対象とし
て、上記貯留槽の上下方向に互いに離れた２以上の各部
位から個別に貯湯を取り出し可能に設けられた２以上の
取出口と、上記２以上の取出口から同時に出湯される上
記各部位の貯湯を混合比可変に混合することにより上記
湯水混合手段に入湯される入湯温度が略一定になるよう
に湯温調整する湯温調整手段とを備えることとした。

【００１７】この請求項３の給湯システムによれば、上
記請求項１の給湯方法を確実に実施し得る給湯システム
が提供されることになる。すなわち、２以上の取出口か
ら同時に取り出される貯留槽内の温度差を有する貯湯が
湯温調整手段により混合比可変に混合されて、湯水混合
手段に対し略一定の入湯温度に湯温調整された状態で入
湯させることが可能になる。

【００１８】上記請求項３の給湯システムにおいては、
上記各取出口から取り出される貯湯の温度を検出する取
出温度検出手段と、この取出温度検出手段により検出さ
れる各取出温度に基づいて上記湯温調整手段での混合比
を変更制御する湯温制御手段とをさらに備えるようにし
てもよい（請求項４）。このようにすることにより、湯
温調整手段における混合比が湯温制御手段により自動的
かつ確実に変更制御され、湯水混合手段に対する入湯温
度を確実に一定に温調することが可能になる。

【００１９】さらに、上記請求項４の湯温制御手段とし
て、湯温調整手段による温調後に湯水混合手段に入湯さ
れる入湯温度が設定給湯温度との関係で設定した設定入
湯温度になるように混合比を変更制御する構成としても
よい（請求項５）。このようにすることにより、湯水混
合手段に対する入湯温度が設定給湯温度との関係で設定
された設定入湯温度で略一定となり、湯水混合手段にお
ける湯・水混合による設定給湯温度への温調をより容易
かつ確実に行い得ることになる。

【００２０】この請求項５の場合には、さらに上記湯水
混合手段に入湯される入湯温度を検出する入湯温度検出
手段を備え、上記湯温制御手段として、出湯が停止され
て次回の出湯まで待機している再出湯待機時においては
取出温度検出手段により検出される各取出温度の変化に
応じて変更した混合比になるように湯温調整手段を予め
変更作動しておく一方、出湯が開始されて出湯中におい
ては上記入湯温度検出手段により検出される入湯温度が
設定入湯温度になるように上記混合比を順次変更補正す
る構成を追加することもできる（請求項６）。このよう
にすることにより、再出湯待機時においても次回の給湯
のための出湯開始に備えて湯温調整手段の混合比がその
ときの検出取出温度に基づいて最適な混合比に逐次変更
されるため、どの時点で次回の給湯のための出湯が開始
されても、その出湯開始の最初から湯水混合手段に対す
る入湯温度を設定入湯温度にすることが可能になる。し
かも、出湯が開始されると、その混合比が現実の検出入
湯温度に基づいて逐次補正されるため、より一層確実に
設定入湯温度で湯水混合手段に対し入湯させることが可
能になる。これにより、出湯特性の悪化発生の回避等が
より確実に得られるようになる。

【００２１】請求項７に係る発明では、下部からの給水
により充満状態に維持される貯留槽と、この貯留槽の下
部から取り出した湯水を高温湯に加熱した後に上記貯留
槽の上部に戻す加熱手段と、上記貯留槽から出湯される
湯に水を混合することにより所定温度に温調してから給
湯する湯水混合手段とを備えた給湯システムを対象とし
て、上記貯留槽からの出湯のために内部の貯湯を取り出
す取出口を上下方向に互いに離れた２以上の各部位に設
定し、この２以上の取出口の内の下位側の取出口からの
取り出しを優先させつつ上記２以上の取出口の内の１又
は２以上から選択的に取り出した貯湯を上記湯水混合手
段に入湯させる構成とした。

【００２２】この請求項７の給湯システムによれば、請
求項２の給湯方法を確実に実施し得る給湯システムが提
供されることになる。

【００２３】上記請求項７の給湯システムにおいては、
さらに、上記２以上の取出管にそれぞれ介装されて各取
出口からの貯湯の取り出しを個別に開閉切換えする開閉
弁と、この２以上の開閉弁を選択的に開閉切換制御する
ことにより湯水混合手段に入湯される入湯温度が設定入
湯温度以上になるように湯温調整する湯温制御手段とを
備えるようにしてもよい（請求項８）。このようにする
ことにより、請求項２の給湯方法を実施するためのより
具体的な給湯システムを提供し得る。すなわち、湯温制
御手段により上記２以上の開閉弁が選択的に開閉切換制
御されることで、２以上の取出口の内の１又は２以上か
らの選択的な取り出しが可能となる一方、その選択的な
開閉切換制御により湯水混合手段に対する入湯温度が設
定入湯温度以上になるように湯温調整されるため、その
入湯温度の温度変化の抑制も図られることになる。

【００２４】上記請求項８の給湯システムにおける選択
的な開閉切換制御のより具体的な内容として、次の一構
成例が挙げられる。すなわち、上記各取出口から取り出
される各貯湯の取出温度を検出する取出温度検出手段
と、上記湯水混合手段に入湯される入湯温度を検出する
入湯温度検出手段とをさらに備え、上記湯温制御手段と
して、最下位の取出口の検出取出温度が設定入湯温度以
上であることを条件にまず最下位の取出口の開閉弁のみ
を開き、上記入湯温度検出手段による検出入湯温度が設
定入湯温度まで低下すれば上位側の取出口の開閉弁をも
併せて開き、さらに上記検出入湯温度が設定入湯温度ま
で低下すれば上記最下位の取出口の開閉弁を閉じる構成
とすればよい（請求項９）。

【００２５】この請求項９の場合には、湯水混合手段に
対する入湯温度の温度変化が、最下位の取出口から上位
側の取出口へ単純に開閉切換えだけで最下位及び上位側
の両開閉弁の同時開状態を間に介在させない場合と比べ
て小さくなる。このため、上記開閉切換制御の切換時に
おける上記湯水混合手段での混水のための混合比の変更
度合を小さくすることが可能になり、湯水混合後に給湯
される給湯温度の乱れの程度が上記の同時開状態を間に
介在させない場合と比べて大幅に小さくなって出湯特性
の向上が図られることになる。

【００２６】この請求項９の場合には、さらに、上記湯
温制御手段として、出湯が停止されて次回の出湯まで待
機している再出湯待機時においては、取出温度検出手段
による各検出取出温度に基づいて湯水混合手段に対する
入湯温度を予測し、この予測温度が設定入湯温度以上と
なる開閉状態になるよう各開閉弁を予め切換作動してお
く構成を採用するようにしてもよい（請求項１０）。こ
の場合には、次回の給湯のための出湯が開始される時点
には既に所定の開閉状態に切換えられた状態になってい
るため、出湯開始の最初から湯水混合手段に対する入湯
温度が所定のものとなり、出湯特性がより向上すること
になる。

【００２７】以上の請求項８〜請求項１０のいずれかの
給湯システムにおける湯温制御手段として、出湯開始時
及びいずれかの開閉弁の開閉切換時には、次回のいずれ
かの開閉弁の開閉切換を行うか否かについての設定入湯
温度を基準とする温度条件の判定の実行を所定の設定時
間が経過するまで遅延させる構成を付加するようにして
もよい（請求項１１）。このようにすることにより、貯
留槽から取り出された湯が湯水混合手段にまで到達する
のにある時間を要すること、つまり取出温度検出手段に
より検出された時点とその検出された取出温度の湯が入
湯温度検出手段に到達して入湯温度として検出される時
点との間に時間差（タイムラグ）のあることに起因する
不都合の発生を回避し得ることになる。取り出し湯温の
低下により他の開閉弁の追加の開作動等の開閉切換を行
って湯水混合手段への入湯温度を上昇させる処理を実行
したにも拘わらず、上記のタイムラグに起因して切換え
前の低温の入湯温度を入湯温度検出手段が検出してしま
い次の処理に進んでしまうという事態が発生することを
回避することが可能になる。

【００２８】なお、上記のタイムラグ分を考慮した設定
時間の遅延処理においては、そのタイムラグ自体が流路
抵抗等に起因する流量変化によっても変化するため、遅
延させる設定時間を貯留槽から湯水混合手段まで出湯さ
れる流量の如何に応じて変更設定するようにしてもよい
（請求項１２）。

【００２９】また、以上の請求項８〜請求項１２のいず
れかの給湯システムにおいて、２以上の開閉弁の開閉切
換タイミングの判定基準温度である設定入湯温度をいか
に設定するかについては、例えば設定給湯温度に基づい
て設定したり、予め定めた固定温度値を設定したりする
こともできるが、次のように湯水混合手段の弁位置作動
上の制御特性との関係で設定するようにしてもよい。す
なわち、湯水混合手段として混合弁位置を変更作動する
ことにより湯・水の混合比が変更される構成とし、湯温
制御手段として、上記湯水混合手段への入湯温度及び入
水温度と、上記湯水混合手段による温調後の設定給湯温
度とにより表される上記混合弁位置についての関係式に
基づいて比例定数が変化しない領域の限界の混合弁位置
に対応する限界入湯温度を演算により求め、得られた限
界入湯温度を設定入湯温度として設定する構成にしても
よい（請求項１３）。

【００３０】このような構成を採用することにより、弁
位置の変化を比例定数が変化しないで済む領域での変更
にとどめるようにすることが可能になる。つまり、湯水
混合手段が混合弁位置の変更により混合比が変更される
ものである場合に、その混合弁位置の制御特性をも加味
して設定給湯温度への的確な温調が図られ、これによ
り、出湯特性のより高度な向上が図られることになる。
すなわち、設定入湯温度が比較的高い固定値に設定され
ていたりすると、入水温度の季節変化による変動の影響
を受けて混合弁位置と混合比との対応関係における比例
定数が互いに異なる領域に跨って混合弁位置の変更が行
われることが起こり得る。このため、比例定数が変化す
る限界の混合弁位置に対応する限界入湯温度を設定入湯
温度として設定することにより、上記の如き比例定数が
互いに異なる領域に跨って混合弁位置の変更が行われる
ことが回避され、より精度の高い混合比制御が可能にな
る。

【００３１】さらに、以上の請求項７〜請求項１３のい
ずれかの給湯システムにおいて、上記湯水混合手段が混
合弁位置を変更作動することにより湯・水の混合比が変
更される構成の場合には、さらに湯水混合手段における
混合比を変更制御する混水制御手段を備えるようにし、
上記混水制御手段として、単一の取出口からの取り出し
状態と、上下２つの両取出口からの同時取り出し状態と
の少なくとも２種類の各取り出し状態における混合弁位
置と混合比との対応関係についての情報が予め記憶設定
され、現在の取り出し状態に応じて選択した上記対応関
係に基づいて混合比の変更制御を行う構成にすることが
できる（請求項１４）。

【００３２】この場合には、上記の如き複数種類の対応
関係を開閉状態の如何に応じて使い分けるようにしてい
るため、より精度の高い混合比制御を行うことが可能に
なり、湯水混合手段における圧力バランスや抵抗の変化
に基づく出湯特性の乱れを防止して出湯特性の向上が図
り得ることになる。

【００３３】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１の給湯
方法によれば、湯水混合手段に対する入湯温度を略一定
にすることができ、湯水混合手段での湯・水の混合によ
り所定の温度に温調する際に、湯水混合手段への入湯温
度の急変に起因する制御遅れを回避して、確実に設定給
湯温度での給湯を行うことができ、給湯使用における出
湯特性の悪化の発生を確実に回避することができる。そ
の上に、給湯のための取り出し出湯があれば、常に貯留
槽内の下方位置にある低温湯が取り出されて消費され、
出湯が継続する限りその低温湯の全てを消費することが
できる。このため、加熱手段による加熱不能な低温湯の
残留を回避して上部の高温湯以外の貯留層内の湯水の全
てを加熱手段により加熱することができ、低温湯の残留
を考慮した貯留層の容量増大化を回避して貯留層のコン
パクト化を図ることができる一方、そのようにしても高
温湯の湯切れ発生という事態の発生を回避して給湯使用
上の利便性の確保を図ることができることになる。

【００３４】請求項２の給湯方法によれば、湯水混合手
段に対する入湯温度の温度変化を抑制することができ、
湯水混合手段での湯・水の混合により所定の温度に温調
する際に、入湯温度の急変に起因する制御遅れを回避し
て、確実に設定給湯温度での給湯を行うことができ、給
湯使用における出湯特性の悪化の発生を確実に回避する
ことができる。その上に、下方位置の取出口からの貯湯
の取り出しを選択することにより、上記の如く入湯温度
の温度変化を抑制しつつ貯留槽内の下方位置にある低温
湯の消費を促進させることができる。このため、加熱手
段による加熱不能な低温湯の残留を可及的に回避するこ
とができ、低温湯の残留を考慮した貯留層の容量増大化
を回避して貯留層のコンパクト化を図ることができる一
方、そのようにしても高温湯の湯切れ発生という事態の
発生を回避して給湯使用上の利便性を確保することがで
きることになる。

【００３５】請求項３の給湯システムによれば、上記請
求項１の給湯方法を確実に実施し得る給湯システムを提
供することができる。また、請求項４によれば、請求項
３において、湯温調整手段における混合比を湯温制御手
段により自動的かつ確実に変更制御することができ、湯
水混合手段に対する入湯温度を確実に一定に温調するこ
とができるようになる。

【００３６】請求項５によれば、請求項４において、湯
水混合手段に対する入湯温度を設定給湯温度との関係で
設定された設定入湯温度で略一定とすることができ、湯
水混合手段における湯・水混合による設定給湯温度への
温調をより容易かつ確実に行うことができることにな
る。

【００３７】請求項６によれば、請求項５において、再
出湯待機時からどの時点で次回の給湯のための出湯が開
始されても、その出湯開始の最初から湯水混合手段に対
する入湯温度を設定入湯温度にすることができる。しか
も、出湯が開始されると、混合比が現実の検出入湯温度
に基づいて逐次補正されるため、より一層確実に設定入
湯温度で湯水混合手段に対し入湯させることができ、出
湯特性の悪化発生の回避等をより確実に得ることができ
るようになる。

【００３８】請求項７の給湯システムによれば、請求項
２の給湯方法を確実に実施し得る給湯システムを提供す
ることができ、その給湯方法による効果を得ることがで
きる。また、請求項８によれば、請求項２の給湯方法を
実施するためのより具体的な給湯システムを提供するこ
とができ、その請求項２による効果を具体的に得ること
ができる。

【００３９】請求項９によれば、請求項８の選択的な開
閉切換制御のより具体的構成を提供することができ、こ
れにより、湯水混合手段に対する入湯温度の温度変化を
より小さくすることができ、開閉切換制御の切換時にお
ける湯水混合手段での混水のための混合比の変更度合を
小さくすることができる。このため、湯水混合後に給湯
される給湯温度の乱れの程度を複数の開閉弁の同時開状
態を間に介在させない場合と比べて大幅に小さくして出
湯特性の向上を図ることができることになる。

【００４０】請求項１０によれば、請求項９において、
次回の給湯のための出湯が開始される時点には既に所定
の開閉状態に切換えられた状態になっているため、出湯
開始の最初から湯水混合手段に対する入湯温度が所定の
ものとなり、出湯特性をより向上させることができる。

【００４１】請求項１１によれば、以上の請求項８〜請
求項１０のいずれかの給湯システムにおいて、貯留槽か
ら取り出された湯が湯水混合手段にまで到達するのにあ
る時間を要することに起因する温度検出のタイムラグを
も制御に加味して、より的確な開閉弁の開閉切換制御を
行うことができ、これにより、より的確な湯温調整を行
うことができる。また、請求項１２によれば、貯留槽か
ら湯水混合手段まで出湯される流量の如何をも加味し
て、より一層的確な開閉切換制御及び湯温調整を行うこ
とができる。

【００４２】請求項１３によれば、以上の請求項８〜請
求項１２のいずれかの給湯システムにおいて、弁位置の
変化を比例定数が変化しないで済む領域での変更にとど
めるようにすることができ、混合弁位置の制御特性をも
加味してより精度の高い混合比制御を実現して設定給湯
温度への的確な温調を図ることができる。これにより、
出湯特性のより高度な向上を得ることができる。

【００４３】請求項１４によれば、以上の請求項７〜請
求項１３のいずれかの給湯システムにおいて、複数種類
の対応関係を開閉状態の如何に応じて使い分けることに
より、より精度の高い混合比制御を行うことができ、湯
水混合手段における圧力バランスや抵抗の変化に基づく
出湯特性の乱れを防止して出湯特性のより一層の向上を
図ることができる。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００４５】＜第１実施形態＞図１は、本発明の第１実
施形態に係る給湯システムを示す。この給湯システムは
外部熱源利用の貯湯式給湯システムであり、同図中２は
貯留槽、３は加熱手段（外部熱源手段）としてのヒート
ポンプ、４は加熱回路、５ａは出湯回路、６は入水路と
しての入水管、７は湯水混合手段としての混水回路、８
は給湯回路、９は上記貯留槽２内の貯湯との熱交換によ
り風呂の追い焚きを行う追い焚き回路、１０ａは温度制
御手段等を含み給湯制御や加熱制御等を行うコントロー
ラである。

【００４６】上記貯留槽２は例えばステンレス製等の圧
力容器により構成され、その下部に連通接続された入水
管６から水道水等の給水圧に基づく入水を受けて充満状
態にされ、その水が上記ヒートポンプ３により所定温度
以上の高温湯に熱交換加熱されて貯湯されるようになっ
ている。そして、上記給湯回路８の下流端の図示省略の
カラン等の開操作、又は、他の給湯器等からの入湯要求
により、貯留槽２内の貯湯が上記給水圧に基づき上記出
湯回路５ａから給湯のために出湯され、この出湯が混水
回路７により水との混合により設定給湯温度に温調され
た上で給湯回路８を通して上記カラン等に給湯されるよ
うになっている。また、上記貯留槽２には上記出湯回路
５ａの後述の取出口に対応した各位置の貯湯の温度を直
接又は間接に検出するための取出温度検出手段としての
取出温度センサが配設されている。図例のものでは貯留
槽２の上段位置に第１取出温度センサ２１が配設され、
中段位置に第２取出温度センサ２２が配設されている。

【００４７】上記ヒートポンプ３は、循環媒体（冷媒）
の循環路３１に対し圧縮機３２と膨張弁３３とが介装さ
れており、圧縮機３２により圧縮されて高温・高圧とさ
れた循環媒体が凝縮器３４において上記加熱回路４の後
述の循環路４１内の湯水を熱交換加熱するようになって
いる。そして、膨張弁３３により膨張されて低温・低圧
とされた循環媒体が蒸発器３５において外気との熱交換
により吸熱した後に、上記圧縮機３２において再度圧縮
されて高温・高圧となるようになっている。このヒート
ポンプ３の運転作動により、上記循環路４１に通される
湯水を熱交換加熱して所定の高温湯（例えば９０℃の高
温湯）に変換させるようになっている。つまり、上記の
高温側の循環媒体を外部熱源として高温湯に変換される
ようになっている。

【００４８】上記加熱回路４は、貯留槽２の下部に上流
端が連通接続され、途中に上記ヒートポンプ３の凝縮器
３４を通過して下流端が上記貯留槽２の上部に連通接続
された循環路４１と、この循環路４１を通して貯留槽２
内の湯水を強制循環させるための循環ポンプ４２とを備
えている。また、上記凝縮器３４の入り側の循環路４１
には、凝縮器３４に流入される貯留槽２からの湯水の温
度を検出する入り側温度センサ４３が介装され、この入
り側温度センサ４３が所定の加熱上限温度（例えば４０
℃）を検出すると、上記コントローラ１０ａにより加熱
作動を強制停止する制御が行われるようになっている。

【００４９】上記出湯回路５ａは、上記貯留槽２内の貯
湯を上段位置から取り出す上段取出管５１と、同様に中
段位置から取り出す中段取出管５２と、両取出管５１，
５２の下流端に接続されて両取出管５１，５２から取り
出される各貯湯を所定の混合比で混合して温調するため
の湯温調整手段としての湯温調整弁５３とを備えてい
る。上記上段及び中段の両取出管５１，５２の上流端が
本発明の取出口を構成する。また、上記湯温調整弁５３
は上記コントローラ１０ａにより作動制御され、上記両
取出管５１，５２からの各取り出し流量を変更調整する
ことにより所定の混合比で混合して所定の湯温になるよ
うに構成されている。

【００５０】上記混水回路７は湯水混合弁７１を備えて
おり、この湯水混合弁７１は上記湯温調整弁５３により
温調された後の湯を入湯路７２を通して受ける一方、上
記入水管６から分岐した分岐入水管７３を通して水道水
の入水を受け、これらの湯と水とを所定の混合比で混合
することにより、給湯側の例えばリモコン等に設定され
た設定給湯温度になるように温調した上で給湯回路８に
給湯するようになっている。上記入湯路７２には湯水混
合弁７１に入湯される温度を検出する入湯温度検出手段
としての入湯温度センサ７４が配設され、また、上記分
岐入水管７３の上流位置には入水温度を検出する入水温
度センサ６１が配設されている。

【００５１】上記追い焚き回路９は往き管路９１と、貯
留槽２内の上部位置に配設された熱交換器９２と、戻り
管路９３とを備えており、図示省略の循環ポンプの作動
により浴槽内の湯水を戻り管路９３、熱交換器９２及び
往き管路９１に循環させながら上記熱交換器９２におい
て高温湯により熱交換加熱して追い焚きさせるようにな
っている。

【００５２】なお、図１中８１は給湯回路８に配設され
た給湯温度センサである。

【００５３】上記コントローラ１０ａはＭＰＵやメモリ
を備えたマイコンにより構成され、報知手段としても機
能する図示省略のリモコンからの出力信号や上記の各種
温度センサ２１，２２，４３，６１，７４，８１からの
検出信号等に基づき、予め搭載された所定のプログラム
に従って加熱制御や給湯制御等の各種制御を行うように
なっている。

【００５４】上記コントローラ１０ａは、図２に示すよ
うに入り側温度センサ４３等に基づき循環ポンプ４２や
ヒートポンプ３の作動制御を行うことにより加熱制御す
る加熱制御部１１と、取出温度センサ２１，２２に基づ
き湯温調整弁５３の混合比制御を行う湯温制御手段とし
ての湯温制御部１２ａと、リモコン１０１等から出力さ
れる設定給湯温度や、入湯温度センサ７４、入水温度セ
ンサ６１及び給湯温度センサ８１からの各検出温度に基
づき湯水混合後の給湯温度が設定給湯温度になるように
湯水混合弁７１の混合比制御を行う混水制御部１３ａと
を備えている。上記の湯温制御部１２ａ及び混水制御部
１３ａによる各制御により給湯制御の主要制御が行われ
る。

【００５５】上記湯温制御部１２ａは、図３に示すよう
に出湯中（給湯使用中）でなければ、つまり次回の給湯
使用が発生するまでの再出湯待機時であれば（ステップ
ＳＡ１でＮＯ）、混合比の設定を行い（ステップＳＡ
２）、設定された混合比になるように湯温調整弁５３の
弁位置を変更設定する（ステップＳＡ３）。一方、出湯
中であれば（ステップＳＡ１でＹＥＳ）、入湯温度セン
サ７４により検出される検出入湯温度に基づきそれまで
に設定されている湯温調整弁５３の弁位置（混合比）の
補正を行う（ステップＳＡ４）。

【００５６】上記の混合比の設定は次のようにして行
う。すなわち、湯温調整後の目標温度（湯水混合弁７１
へ入湯させる目標温度）として設定入湯温度を設定し、
上段取出温度センサ２１及び中段温度センサ２２により
検出される現在の両取出温度の各湯を混合した後の湯温
が上記設定入湯温度になるように演算により混合比を求
める。上記設定入湯温度としては、リモコン１０１に設
定された設定給湯温度よりも所定温度だけ高温側の温度
値を設定すればよい。例えば、設定給湯温度に対し、下
流側で実行される混水制御部１３ａによる湯水混合に基
づく温調分を考慮して所定の温度値γ（例えば１０℃）
を加えたものとすればよい。また、上記の混合比の補正
（ステップＳＡ４）は、上記検出入湯温度が設定入湯温
度になるようにＦＢ制御を行うようにすればよい。

【００５７】以上によれば、貯留槽２から上段位置の高
温湯（例えば９０℃程度）と中段位置の低温湯（例えば
４０℃以上）との温度差のある湯を取り出して出湯させ
ながらも、湯温制御部１２による湯温調整により湯水混
合弁７１に供給される入湯温度をほぼ一定にすることが
できるようになる。このため、湯水混合弁７１の混合比
制御において入湯温度の急変に起因する制御遅れを回避
して、給湯回路８に対し確実に一定温度（設定給湯温
度）での給湯を行うことができ、給湯使用における出湯
特性の悪化の発生を回避することができる。また、上記
の湯温調整の際に、再出湯待機時においても次回の給湯
のための出湯開始に備えて湯温調整弁５３の弁位置を所
定の混合比を実現するように逐次変更設定しているた
め、どの時点で次回の給湯のための出湯が開始されて
も、その出湯開始の最初から湯水混合弁７１に対する入
湯温度を設定入湯温度にすることができる。これによ
り、上記の出湯特性の悪化発生の回避等の効果をより確
実に得ることができるようになる。

【００５８】加えて、貯留槽２内の上段位置の高温湯の
みならず中段位置の低温湯をも給湯に使用することがで
き、低温湯の消費により加熱回路４での加熱不能な低温
湯が貯留槽２内に残留することを防止することができ
る。設定給湯温度が例えば３８℃であれば設定入湯温度
は３８＋１０＝４８℃となり、湯温調整弁５３での混合
比設定においては中段取出管５２からの低温湯の取り出
し量が上段取出管５１からの高温湯の取り出し量よりも
かなり多くなる。そして、上記中段取出管５２からの取
出温度は低温湯の減少に伴い入水管６から入水されるた
め徐々に低下し、このため、上段取出管５１からの取り
出し量が徐々に増加され中段取出管５２からの取り出し
量が徐々に減少する。つまり、給湯使用が継続すればす
るほど、貯留層２内の低温湯が消費されてついには全て
消費されることになる。これにより、加熱不能な低温湯
の残留を回避して上部の高温湯以外の貯留層２内の湯水
を全て加熱回路４により加熱することができるようにな
り、低温湯の残留を考慮した貯留層２の容量増大化を回
避して貯留層２のコンパクト化を図ることができる一
方、そのようにしても高温湯の湯切れ発生という事態の
発生を回避して給湯使用上の利便性の確保を図ることが
できる。

【００５９】また、給湯のために貯留槽２の上段位置か
らの高温湯の取り出しのみにより出湯させる場合と比べ
高温湯の消費を低減・抑制させることができ、高温湯を
貯留槽２内になるべく残留させることにより追い焚き回
路９による追い焚きがいつ実行されても、その追い焚き
を確実に実行させることができるようになる。これによ
り、高温湯の殆ど全てが消費されてしまって追い焚きの
実行が不能又は追い焚き能力が低下するような事態の発
生を防止して、利便性の向上を図ることができる。

【００６０】＜第２実施形態＞図４は、本発明の第２実
施形態に係る給湯システムを示す。この第２実施形態は
その出湯回路５ｂの構成が第１実施形態の出湯回路５ａ
と異なる点、及び、その相違に対応してコントローラ１
０ｂの一部構成が第１実施形態のコントローラ１０ａと
異なる点を除き、他の構成は第１実施形態と同じであ
る。このため、第１実施形態と同様構成要素については
第１実施形態と同じ符号を付してその詳細な説明を省略
する。

【００６１】上記出湯回路５ｂは、上記貯留槽２内の貯
湯を上段位置から取り出す上段取出管５１と、同様に中
段位置から取り出す中段取出管５２と、上記上段取出管
５１に介装されて上段取出管５１からの貯湯の取り出し
を開閉切換えするための上段開閉弁５４と、同様に上記
中段取出管５２に介装されて中段取出管５２からの貯湯
の取り出しを開閉切換えするための中段開閉弁５５とを
備えている。そして、上記両取出管５１，５２が下流側
で合流されて湯水混合弁７１に入湯されるように接続さ
れており、この湯水混合弁７１への入湯側に入湯温度セ
ンサ７４が介装されている。なお、第１実施形態と同様
に、上記上段及び中段の両取出管５１，５２の上流端が
本発明の取出口を構成する。また、この第２実施形態の
場合、上記上段及び中段の双方の開閉弁５４，５５が共
に開作動されて双方の取出管５１，５２から貯湯が取り
出されると、両取出管５１，５２からの取り出し流量は
ほぼ１：１（同量）となる。

【００６２】上記コントローラ１０ｂは、図５に示すよ
うに入り側温度センサ４３等に基づき循環ポンプ４２や
ヒートポンプ３の作動制御を行うことにより加熱制御す
る加熱制御部１１と、取出温度センサ２１，２２に基づ
き上段開閉弁５４及び中段開閉弁５５の開閉切換制御を
行うことにより湯水混合弁７１への入湯温度変化の抑制
等を行う湯温制御手段としての湯温制御部１２ｂと、リ
モコン１０１等から出力される設定給湯温度や、入湯温
度センサ７４、入水温度センサ６１及び給湯温度センサ
８１からの各検出温度に基づき湯水混合後の給湯温度が
設定給湯温度になるように湯水混合弁７１の混合比制御
を行う混水制御部１３ｂとを備えている。この第２実施
形態の場合も、上記の湯温制御部１２ｂ及び混水制御部
１３ｂによる各制御により給湯制御の主要制御が行われ
る。

【００６３】上記湯温調整制御部１２ｂは図６に示すよ
うに次回の給湯使用が発生するまでの再出湯待機時の処
理と、図７に示すように出湯中の処理とを行うようにな
っている。

【００６４】再出湯待機時には、まず、リモコン１０１
等に設定された設定給湯温度Ｔsに付加温度値αを加え
た温度値が予め定めた入湯用の固定温度値βよりも高い
か否かを比較し（ステップＳ１）、高い方の温度値を設
定入湯温度Ｔnとして設定する。すなわち、Ｔs＋αの方
が高ければこれをＴnとして設定し（ステップＳ１でＹ
ＥＳ、ステップＳ２）、βの方が高ければこれをＴnと
して設定する（ステップＳ１でＮＯ、ステップＳ３）。
高い方の温度値を採用する理由は下流側の湯水混合弁７
１での混水の余裕代を付与するためである。なお、上記
のαの値としては例えば１０℃、βの値としては例えば
５０℃をそれぞれ採用すればよい。

【００６５】次に、中段取出温度センサ２２による検出
取出温度Ｔmが上記入湯設定温度Ｔnよりも高いか否かを
判定し（ステップＳ４）、Ｔmの方が高ければ次回給湯
使用時に備えて中段取出管５２からの取り出しのみとな
るように中段開閉弁５５のみを開状態にしておく（ステ
ップＳ４でＹＥＳ、ステップＳ５）。逆にＴmの方が低
ければ中段取出管５２からのみの取り出しでは設定入湯
温度に満たないため、さらに中段取出温度センサ２２に
よる検出取出温度Ｔm及び上段取出温度センサ２１によ
る検出取出温度Ｔuの平均温度が上記入湯設定温度Ｔnよ
りも高いか否かを判定する（ステップＳ６）。上記平均
温度の方が高ければ、次回給湯使用時に備えて中段開閉
弁５５に加えて上段開閉弁５４をも開状態にしておく
（ステップＳ６でＹＥＳ、ステップＳ７）。逆に上記平
均温度の方が低ければ、上段及び中段の双方の取出管５
１，５２から取り出して合流させても設定入湯温度に満
たないため、次回の給湯使用時に備えて上段開閉弁５４
のみを開状態にしておく（ステップＳ６でＮＯ、ステッ
プＳ８）。

【００６６】一方、出湯中（図７参照）には、まず現在
の両開閉弁５４，５５の状態を判定し、その状態で入湯
温度センサ７４による検出入湯温度Ｔdの如何に応じて
さらに開閉切換を行うようになっている。すなわち、中
段開閉弁５５のみが開状態である場合には（ステップＳ
１１でＹＥＳ、ステップＳ１２でＮＯ）、上記検出入湯
温度Ｔdが設定入湯温度Ｔnよりも高い状態である限り中
段開閉弁５４のみの開状態を継続し（ステップＳ１３で
ＮＯ）、ＴdがＴnよりも低い状態（Ｔd＜Ｔn）になれば
中段開閉弁５５に加えて上段開閉弁５４をも開状態にし
てステップＳ１５に進む（ステップＳ１３でＹＥＳ、ス
テップＳ１４）。この際に、上記のＴd＜Ｔnである状態
がごく短い判定時間（例えば１秒以上）だけ継続して安
定したことを条件に上段開閉弁５４の追加開作動を行
う。これは貯留槽２内の僅かな湯温の乱れによるハンチ
ングを排除するためである。

【００６７】上記の中段開閉弁５５のみが開状態である
場合には図８に示すように貯留槽２内の低温湯の消費さ
れるに従い入水管６からの入水量が増加して中段取出温
度センサ２２の検出取出温度Ｔmは徐々に低下し、この
低下と共に検出入湯温度Ｔdも同様に低下する（同図に
「中段」と表示した範囲参照）。そして、上段開閉弁５
４の追加開作動により貯留槽２内の高温湯が上段取出管
１から取り出されて合流されるため上記検出入湯温度Ｔ
dはその分高くなり、その後、取り出しの継続（時間経
過）に従い中段取出管５２から取り出される湯温（Ｔ
m）がさらに低下するため、検出入湯温度Ｔdは再び徐々
に低下傾向となる（図８に「中段＋上段」と表示した範
囲参照）。

【００６８】中段開閉弁５５及び上段開閉弁５４が共に
開状態である場合には（ステップＳ１１でＹＥＳ、ステ
ップＳ１２でＮＯ、及び、ステップＳ１４の実行後）、
検出入湯温度Ｔdが設定入湯温度Ｔnよりも高い状態であ
る限り上段及び中段の両開閉弁５４，５５を開状態に維
持し（ステップＳ１５でＮＯ）、Ｔd＜Ｔn状態になれば
中段開閉弁５５を閉作動して上段開閉弁５４のみを開状
態に維持してステップＳ１７に進む（ステップＳ１５で
ＹＥＳ、ステップＳ１６）。この際にも、上記と同様に
ハンチング防止のためにＴd＜Ｔnである状態がごく短い
判定時間だけ継続することを条件に中段開閉弁５５の閉
作動を行う。

【００６９】上記の中段及び上段の両開閉弁５５，５４
が共に開状態のまま維持されると（図８に「中段＋上
段」と表示した範囲参照）、中段取出管５２からの取出
温度（Ｔm）のさらなる低下により検出入湯温度Ｔdが徐
々に低下し、上記の中段開閉弁５５が閉作動されると、
貯留槽２からの取り出しは上段取出管５１からの高温湯
のみとなるため、検出入湯温度Ｔdはその分上昇する
（図８に「上段」と表示した各範囲参照）。

【００７０】上段開閉弁５４のみが開状態である場合に
は（ステップＳ１１でＮＯ、及び、ステップＳ１６の実
行後）、検出入湯温度Ｔdが設定入湯温度Ｔnよりも高い
状態である限り上段開閉弁５４を開状態に維持して高温
湯の取り出しを継続し（ステップＳ１７でＮＯ）、Ｔd
＜Ｔn状態になれば貯留槽２内には給湯のために出湯し
得る湯はないため、リモコン１０１等の報知手段による
音声案内、文字表示及び警告灯の点滅等の１種以上によ
り湯切れである旨をユーザに報知する（ステップＳ１７
でＹＥＳ、ステップＳ１８）。この際にも、上記と同様
にハンチング防止のためにＴd＜Ｔnである状態がごく短
い判定時間だけ継続することを条件にステップＳ１８の
湯切れ警告を行う。

【００７１】以上の湯温制御部１２ｂによる処理によれ
ば、中段取出温度Ｔmが設定入湯温度Ｔn以上である限
り、まずは中段取出管５２からのみの取り出し、次に中
段及び上段の両取出管５２，５１の双方からの取り出
し、最後に上段取出管５１からのみの取り出しというよ
うに中段及び上段の両開閉弁５５，５４が開閉切換制御
されることになる。これにより、湯水混合弁７１に対す
る入湯温度の温度変化を、単純に中段から上段への開閉
切換えだけで中段及び上段の同時開状態を間に介在させ
ない場合（図１４の左半分参照）と比べて小さくするこ
とができ、かつ、上記温度変化を設定入湯温度に基づき
所定範囲に抑制することができる。このため、上記開閉
切換制御の切換時における上記湯水混合弁７１での混水
のための混合比の変更度合を小さくすることができ、後
述の混水制御部１３ｂによる処理と相俟って給湯回路８
に給湯される給湯温度Ｔa（図８参照）の乱れの程度を
上記の中段及び上段の同時開状態を間に介在させない場
合（図１４の左半分参照）と比べて大幅に小さくして出
湯特性の向上を図ることができる。

【００７２】しかも、中段取出温度Ｔmが設定入湯温度
Ｔn以上である限り中段取出管５２からのみの取り出し
が継続されるため、設定入湯温度Ｔn以上の低温湯を全
て給湯のために消費して貯留槽２内から消滅させること
ができる。これにより、加熱不能な低温湯の残留を回避
して上部の高温湯以外の貯留層２内の湯水を全て加熱回
路４により加熱することができるようになり、低温湯の
残留を考慮した貯留層２の容量増大化を回避して貯留層
２のコンパクト化を図ることができる一方、そのように
しても高温湯の湯切れ発生という事態の発生を回避して
給湯使用上の利便性の確保を図ることができる。

【００７３】加えて、中段取出管５２からの低温湯が消
費され、さらに上段取出管５１からの高温湯を合流・混
合させても湯水混合弁７１に対し設定入湯温度以上の入
湯温度を確保し得ない段階になって初めて上段取出管５
１からの高温湯のみの取り出しに切換えられるため、貯
留槽２内の高温湯の消費を貯留槽２の上段位置からの高
温湯の取り出しのみにより出湯させる従来の場合と比べ
大幅に低減・抑制させることができる。このため、高温
湯を貯留槽２内になるべく残留させることにより追い焚
き回路９による追い焚きがいつ実行されても、その追い
焚きを確実に実行させることができるようになる。これ
により、高温湯の殆ど全てが消費されてしまって追い焚
きの実行が不能又は追い焚き能力が低下するような事態
の発生を防止して、利便性の向上を図ることができる。

【００７４】さらに、再出湯待機時においても次回の給
湯のための出湯開始に備えて両開閉弁５４，５５を既に
開閉切換えした状態に制御しているため、どの時点で次
回の給湯のための出湯が開始されても、その出湯開始の
最初から貯留槽２内の所定の位置の貯湯を取り出すこと
ができる。これにより、上記の出湯特性の悪化発生の回
避等の効果をより確実に得ることができるようになる。

【００７５】一方、上記混水制御部１３ｂによる湯水混
合弁７１の混合比制御は次のようにして行われる。すな
わち、入湯温度センサ７４による検出入湯温度と、入水
温度センサ６１による検出入水温度とに基づいて混水後
の温度が設定給湯温度となる混合比を演算により求め、
得られた混合比になるように湯水混合弁７１の弁位置を
変更制御（ＦＦ制御）する。そして、給湯温度センサ８
１による検出給湯温度を監視し、この検出給湯温度が設
定給湯温度になるように上記弁位置のＦＢ制御を行う。
なお、この弁位置の変更制御は弁を作動するためのステ
ッピングモータのステップ数の変更制御により行われ
る。

【００７６】加えて、上記弁位置の変更制御は予め記憶
設定された弁位置（ステッピングモータのステップ数）
と混合比との３種類の対応関係式に基づいて行われる。
すなわち、中段開閉弁５５のみが開状態の場合と、中段
及び上段の両開閉弁５５，５４が同時開状態の場合と、
上段開閉弁５４のみが開状態の場合との３種類の湯水混
合弁７１に対する入湯状態のそれぞれについて、上記混
合比と、この混合比を実現する弁位置との対応関係式が
予め試験等により定められている。そして、現在の入湯
状態（開閉弁５４，５５の開閉状態）についての情報を
上記湯温制御部１２ｂから受けて、その入湯状態に対応
した対応関係式を適用して上記弁位置の変更制御が行わ
れるようになっている。

【００７７】このような３種類の対応関係式を開閉弁５
４，５５の開閉状態に応じて使い分けることにより、次
の作用効果を得ることができる。すなわち、貯留槽２か
らの出湯取り出しが貯留槽２の上部からのみである従来
の場合には湯水混合弁７１に入湯する際の入湯側と入水
側との圧力バランスや抵抗は単一の状態になり、この場
合には弁位置に対する混合比特性も単一のものとなる。
これに対し、本第２実施形態では、貯留槽２からの取り
出しが上段及び中段取出管５１，５２の２位置から行わ
れ、かつ、中段開閉弁５５のみ又は上段開閉弁５４のみ
が開状態にされる場合と両開閉弁５５，５４が同時に開
状態にされる場合とに切換えられるため、この切換え毎
に上記湯水混合弁７１に入湯する際の上記圧力バランス
や抵抗が変化して同一の混合比が実現される弁位置も変
化してしまうことになる。例えば図９に示すように、中
段開閉弁５５のみが開状態にされた場合（同図の実線参
照）と、中段及び上段の両開閉弁５５，５４が同時に開
状態にされた場合（同図の一点鎖線参照）とでは、同じ
水・湯混合比を実現するステッピングモータのステップ
数がδだけずれてしまうことになる（同図の点線の矢印
参照）。そこで、上記の如き３種類の対応関係式を開閉
状態の如何に応じて使い分けることにより、より正確に
混合比制御を行うことができ、上記の圧力バランスや抵
抗の変化に基づく出湯特性の乱れを防止して出湯特性の
向上を図ることができるようになる。

【００７８】＜他の実施形態＞なお、本発明は上記第１
及び第２実施形態に限定されるものではなく、その他種
々の実施形態を包含するものである。すなわち、 (1)．上記第１及び第２実施形態では、貯留槽２の上下
方向に上段と中段との２本の取出管５１，５２を設定し
た例を示したが、これに限らず、３本以上にしてもよ
い。この場合には、上記の第１又は第２の実施形態と同
様の考え方を適用して貯湯の取り出し及び湯水混合弁７
１に対する湯温調整を行うようにすればよい。

【００７９】(2)．上記第２実施形態の湯温制御部１２
ｂによる処理（図６及び図７参照）に対し、貯留槽２か
ら取り出された湯が湯水混合弁７１にまで到達するのに
ある時間を要すること、つまり取出温度センサ２１，２
２により検出された時点とその検出された取出温度の湯
が入湯温度センサ７４に到達して入湯温度として検出さ
れる時点との間に時間差（タイムラグ）のあることを加
味した処理を付加するようにしてもよい。つまり、いず
れかの開閉弁５４，５５の開閉切換を行った場合には、
その直後の検出温度について判定を上記タイムラグ分の
時間値ｔ秒（例えば１〜５秒という数秒間）だけ遅延さ
せるようにしてもよい。例えば図１０にステップＳ２０
として示すように、前段階で開閉弁５４，５５のいずれ
かの開閉切換が行われた場合（ステップＳ５，Ｓ７，Ｓ
８）には、ｔ秒の経過を待ってから次の温度判定を行う
ようにする。また、図１１にステップＳ２１又はステッ
プＳ２２として示すように検出入湯温度Ｔdの高低判定
をする前にｔ秒の経過を待つようにする。

【００８０】これにより、開閉弁５４，５５の開閉切換
えを行って湯水混合弁７１への入湯温度を上昇させる処
理を実行したにも拘わらず、切換え前の低温の入湯温度
を入湯温度センサ７４が検出してしまい次のステップの
処理に進んでしまうという事態が発生することを回避す
ることができる。なお、上記時間値ｔ秒の設定はタイム
ラグ分を考慮して設定すればよいため、開閉弁５４，５
５の各開閉切換状態毎における貯留槽２から湯水混合弁
７１までの流路抵抗等に起因する流量変化に応じて上記
ｔ秒の時間値を変更設定するようにしてもよい。

【００８１】(3)．上記第２実施形態では開閉弁５４，
５５の開閉切換タイミングの判定基準温度である設定入
湯温度Ｔnとして、設定給湯温度に基づく（Ｔs＋α）及
び固定温度値βの内のいずれか高温側の温度値を設定す
るようにしているが、これに限らず、湯水混合弁７１の
弁位置作動上の制御特性との関係で設定するようにして
もよい。

【００８２】例えば上記設定入湯温度としてβ＝５０℃
という比較的高い固定値を設定してしまうと、分岐入水
管７３からの入水温度の季節変動に起因する混合比（弁
位置；弁作動用のステッピングモータのステップ数）の
ＦＦ制御値の変動により、その収束位置が図１２の下半
部に示すようなＦＢ制御が主体となる領域に入ってしま
うことがある。このため、開閉弁５４，５５の開閉切換
えに伴い弁位置が大比例定数の領域と小比例定数の領域
との間を跨って変更されてしまうことがある。こうなる
と、設定給湯温度への的確な温調が阻害されて出湯特性
の悪化を招くことになる。そこで、上記の大比例定数の
領域と小比例定数の領域との境界のステップ数Ｂに基づ
いて湯水混合弁７１への入湯限界温度を定め、この入湯
限界温度を設定入湯温度として設定することにより、弁
位置の変化を比例定数が変化しないで済む領域での変更
にとどめるようにすることができる。

【００８３】上記の入湯限界温度は次のようにして定め
る。すなわち、湯水混合弁７１の混合比を実現する弁位
置であるステッピングモータのステップ数ｆ(s)は次式
の関数により表される。

【００８４】ｆ(s)＝ａ・ｓ＋ｂ 但し、ａ及びｂはそれぞれ定数であり、ａには混合比を
整数値に変換するための係数値等が含まれる。また、ｓ
は次式により表される。

【００８５】ｓ＝（Ｔd−Ｔs）／（Ｔs−Ｔw） ここで、Ｔdは検出入湯温度、Ｔsは設定給湯温度、Ｔw
は検出入水温度である。

【００８６】上記のｓとして上記の境界ステップ数Ｂを
代入してＴdについて求めると、次式が得られる。

【００８７】 Ｔd＝（Ｔs−Ｔw）・（Ｂ−ｂ）／ａ＋Ｔs この式により得られるＴdを設定入湯温度として設定
し、図６及び図７に示す処理を実行させればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の給湯システムを示す模
式図である。

【図２】第１実施形態のコントローラの内容を示すブロ
ック図である。

【図３】上記コントローラによる制御を示すフローチャ
ートである。

【図４】第２実施形態の給湯システムを示す模式図であ
る。

【図５】第２実施形態のコントローラの内容を示すブロ
ック図である。

【図６】上記コントローラによる再出湯待機時の処理を
示すフローチャートである。

【図７】上記コントローラによる出湯中の処理を示すフ
ローチャートである。

【図８】開閉弁の開閉切換に伴う各種温度変化と時間と
の関係図である。

【図９】弁のステップ数と水・湯混合比との関係図であ
る。

【図１０】再出湯待機時の他の実施形態による処理を示
す図６対応図である。

【図１１】出湯中の他の実施形態による処理を示す図７
対応図である。

【図１２】弁のステップ数と水・湯混合比との関係図及
びその部分拡大図である。

【図１３】従来の貯留槽内の状態の変化を説明するため
の模式図である。

【図１４】本発明の前段階で考えられた技術を適用した
場合の各種温度変化と時間との関係図である。

【符号の説明】

２ 貯留槽 ３ ヒートポンプ（加熱手段） ４ 加熱回路（加熱手段） ５ａ，５ｂ 出湯回路 ６ 入水管（入水路） ７ 混水回路（湯水混合手段） １２ａ，１２ｂ 湯温制御部（湯温制御手段） ２１ 上段取出温度センサ（取出温度検出手
段） ２２ 中段取出温度センサ（取出温度検出手
段） ５１ 上段取出管（取出口） ５２ 中段取出管（取出口） ５３ 湯温調整弁（湯温調整手段） ５４ 上段開閉弁（開閉弁） ５５ 中段開閉弁（開閉弁） ７４ 入湯温度センサ（入湯温度検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大友 一朗 兵庫県神戸市中央区江戸町93番地 株式会 社ノーリツ内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱手段により加熱されて内部の貯湯が
   上下方向に温度差を有する層をなして貯留されている貯
   留槽から出湯させ、この出湯に湯水混合手段において水
   を混合することにより所定温度に温調してから給湯に利
   用する給湯方法において、 上記貯留槽の上下方向に互いに離れた２以上の各部位か
   ら貯湯を取り出して出湯させる取出口を個別に設定し、 上記貯留槽から湯水混合手段への出湯に際し、上記２以
   上の取出口から同時に取り出した上記各部位の貯湯を混
   合比可変に混合することにより上記湯水混合手段が受け
   る入湯の入湯温度が略一定になるように上記混合比を変
   更制御するようにすることを特徴とする給湯方法。
2. 【請求項２】 加熱手段により加熱されて内部の貯湯が
   上下方向に温度差を有する層をなして貯留されている貯
   留槽から出湯させ、この出湯に湯水混合手段において水
   を混合することにより所定温度に温調してから給湯に利
   用する給湯方法において、 上記貯留槽の上下方向に互いに離れた２以上の各部位か
   ら貯湯を取り出して出湯させる取出口を個別に設定し、 上記貯留槽から湯水混合手段への出湯に際し、上記２以
   上の取出口の内の最下段の取出口からの出湯を優先させ
   つつ上記２以上の取出口の内から選択した１又は２以上
   の取出口からの取り出しに順次切換えることにより、上
   記湯水混合手段が受ける入湯の入湯温度の温度変化を抑
   制するようにすることを特徴とする給湯方法。
3. 【請求項３】 下部からの給水により充満状態に維持さ
   れる貯留槽と、この貯留槽の下部から取り出した湯水を
   高温湯に加熱した後に上記貯留槽の上部に戻す加熱手段
   と、上記貯留槽から出湯される湯に水を混合することに
   より所定温度に温調してから給湯する湯水混合手段とを
   備えた給湯システムにおいて、 上記貯留槽の上下方向に互いに離れた２以上の各部位か
   ら個別に貯湯を取り出し可能に設けられた２以上の取出
   口と、 上記２以上の取出口から同時に出湯される上記各部位の
   貯湯を混合比可変に混合することにより上記湯水混合手
   段に入湯される入湯温度が略一定になるように湯温調整
   する湯温調整手段とを備えていることを特徴とする給湯
   システム。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の給湯システムであっ
   て、 上記各取出口から取り出される貯湯の温度を検出する取
   出温度検出手段と、 この取出温度検出手段により検出される各取出温度に基
   づいて上記湯温調整手段での混合比を変更制御する湯温
   制御手段とをさらに備えている、給湯システム。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の給湯システムであっ
   て、 上記湯温制御手段は、湯温調整手段による温調後に湯水
   混合手段に入湯される入湯温度が設定給湯温度との関係
   で設定した設定入湯温度になるように混合比を変更制御
   するように構成されている、給湯システム。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の給湯システムであっ
   て、 上記湯水混合手段に入湯される入湯温度を検出する入湯
   温度検出手段をさらに備え、 上記湯温制御手段は、出湯が停止されて次回の出湯まで
   待機している再出湯待機時においては取出温度検出手段
   により検出される各取出温度の変化に応じて変更した混
   合比になるように湯温調整手段を予め変更作動しておく
   一方、出湯が開始されて出湯中においては上記入湯温度
   検出手段により検出される入湯温度が設定入湯温度にな
   るように上記混合比を順次変更補正するように構成され
   ている、給湯システム。
7. 【請求項７】 下部からの給水により充満状態に維持さ
   れる貯留槽と、この貯留槽の下部から取り出した湯水を
   高温湯に加熱した後に上記貯留槽の上部に戻す加熱手段
   と、上記貯留槽から出湯される湯に水を混合することに
   より所定温度に温調してから給湯する湯水混合手段とを
   備えた給湯システムにおいて、上記貯留槽からの出湯の
   ために内部の貯湯を取り出す取出口を上下方向に互いに
   離れた２以上の各部位に設定し、この２以上の取出口の
   内の下位側の取出口からの取り出しを優先させつつ上記
   ２以上の取出口の内の１又は２以上から選択的に取り出
   した貯湯を上記湯水混合手段に入湯させるように構成さ
   れていることを特徴とする給湯システム。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の給湯システムであっ
   て、 上記２以上の取出管にそれぞれ介装されて各取出口から
   の貯湯の取り出しを個別に開閉切換えする開閉弁と、 この２以上の開閉弁を選択的に開閉切換制御することに
   より湯水混合手段に入湯される入湯温度が設定入湯温度
   以上になるように湯温調整する湯温制御手段とを備えて
   いる、給湯システム。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の給湯システムであっ
   て、 上記各取出口から取り出される各貯湯の取出温度を検出
   する取出温度検出手段と、上記湯水混合手段に入湯され
   る入湯温度を検出する入湯温度検出手段とをさらに備
   え、 上記湯温制御手段は、最下位の取出口の検出取出温度が
   設定入湯温度以上であることを条件にまず最下位の取出
   口の開閉弁のみを開き、上記入湯温度検出手段による検
   出入湯温度が設定入湯温度まで低下すれば上位側の取出
   口の開閉弁をも併せて開き、さらに上記検出入湯温度が
   設定入湯温度まで低下すれば上記最下位の取出口の開閉
   弁を閉じるように構成されている、給湯システム。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の給湯システムであっ
    て、 上記湯温制御手段は、出湯が停止されて次回の出湯まで
    待機している再出湯待機時においては、取出温度検出手
    段による各検出取出温度に基づいて湯水混合手段に対す
    る入湯温度を予測し、この予測温度が設定入湯温度以上
    となる開閉状態になるよう各開閉弁を予め切換作動して
    おくように構成されている、給湯システム。
11. 【請求項１１】 請求項８〜請求項１０のいずれかに記
    載の給湯システムであって、 上記湯温制御手段は、出湯開始時及びいずれかの開閉弁
    の開閉切換時には、次回のいずれかの開閉弁の開閉切換
    を行うか否かについての設定入湯温度を基準とする温度
    条件の判定の実行を所定の設定時間が経過するまで遅延
    させるように構成されている、給湯システム。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の給湯システムであ
    って、 上記湯温制御手段は、遅延させる設定時間を貯留槽から
    湯水混合手段まで出湯される流量の如何に応じて変更設
    定するように構成されている、給湯システム。
13. 【請求項１３】 請求項８〜請求項１２のいずれかに記
    載の給湯システムであって、 上記湯水混合手段は混合弁位置を変更作動することによ
    り湯・水の混合比が変更されるように構成され、 上記湯温制御手段は、上記湯水混合手段への入湯温度及
    び入水温度と、上記湯水混合手段による温調後の設定給
    湯温度とにより表される上記混合弁位置についての関係
    式に基づいて比例定数が変化しない領域の限界の混合弁
    位置に対応する限界入湯温度を演算により求め、得られ
    た限界入湯温度を設定入湯温度として設定するように構
    成されている、給湯システム。
14. 【請求項１４】 請求項７〜請求項１３のいずれかに記
    載の給湯システムであって、 湯水混合手段における混合比を変更制御する混水制御手
    段をさらに備え、 上記湯水混合手段は混合弁位置を変更作動することによ
    り湯・水の混合比が変更されるように構成され、 上記混水制御手段は、単一の取出口からの取り出し状態
    と、上下２つの両取出口からの同時取り出し状態との少
    なくとも２種類の各取り出し状態における混合弁位置と
    混合比との対応関係についての情報が予め記憶設定さ
    れ、現在の取り出し状態に応じて選択した上記対応関係
    に基づいて混合比の変更制御を行うように構成されてい
    る、給湯システム。