JP2004197994A - 貯湯式給湯装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】貯湯タンク内の湯層の崩れを防止することができる貯湯式給湯装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】暖房用熱交換器１６及び追焚用熱交換器１８の一次側出口の湯温を温度センサ２３及び２５によって測定し、この測定した温度に応じて流量調整弁２２及び２４の開度を調整することにより、貯湯タンク１３から暖房用熱交換器１６及び追焚用熱交換器１８に供給される湯量を調整し、これによって、貯湯タンク１３に戻される湯温を貯湯タンク１３の湯戻し口１３ｂ近傍の湯温とほぼ同じ温度に制御する。
【選択図】 図１
【解決手段】暖房用熱交換器１６及び追焚用熱交換器１８の一次側出口の湯温を温度センサ２３及び２５によって測定し、この測定した温度に応じて流量調整弁２２及び２４の開度を調整することにより、貯湯タンク１３から暖房用熱交換器１６及び追焚用熱交換器１８に供給される湯量を調整し、これによって、貯湯タンク１３に戻される湯温を貯湯タンク１３の湯戻し口１３ｂ近傍の湯温とほぼ同じ温度に制御する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貯湯タンク内の湯を利用側熱交換器に循環させる貯湯式給湯装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
貯湯式給湯装置には、湯を貯留する貯湯タンクと、この貯湯タンクの湯を加熱する加熱ユニットと、この貯湯タンクの湯取出口から取り出した湯を利用側熱交換器を経由して貯湯タンクの湯戻し口に戻すための循環配管と、この循環配管に貯湯タンクの湯を循環させる循環用ポンプとを備えるものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この種の貯湯式給湯装置においては、貯湯タンク内の湯が上方ほど高温となる、いわゆる湯層（温度分布）が形成されており、この貯湯タンク内の上方の湯を循環配管に送り出すことによって、高温の湯を熱交換器に供給し、貯湯タンク内の湯に下方から戻すように構成されている。これによって、貯湯式給湯装置は、高温の湯を熱媒として利用側熱交換器に供給し、利用側熱交換器において浴槽の湯等を効率よく加熱する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１２２３５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、利用側熱交換器で加熱しようとする浴槽の湯等が高温のときは、循環配管に送り出された熱媒の温度がほとんど下がらないまま貯湯タンク内の低温の湯の中に戻されるため、貯湯タンク内の湯層が崩れてしまうという問題があった。その結果、貯湯タンク内の上方の湯の温度が下がってしまい、利用側熱交換器に供給する熱媒の温度が下がってしまう。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、貯湯タンク内の湯層の崩れを防止することができる貯湯式給湯装置及びその制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、湯を貯留する貯湯タンクと、この貯湯タンクの湯を加熱する加熱ユニットと、この貯湯タンクの湯取出口から取り出した湯を利用側熱交換器を経由して貯湯タンクの湯戻し口に戻すための循環配管と、この循環配管に貯湯タンクの湯を循環させる循環用ポンプとを備える貯湯式給湯装置において、前記利用側熱交換器を通過した後の湯の温度を測定する測定手段と、前記測定手段が測定した温度に基づいて、前記利用側熱交換器に流す湯量を調整する流量調整手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成において、前記流量調整手段は、前記測定手段が測定した温度が予め定めた温度になるように前記利用側熱交換器に流す湯量を調整することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の構成において、前記予め定めた温度は、前記利用側熱交換器を経由して貯湯タンクの湯戻し口に戻される湯の温度を、その貯湯タンク内の湯戻し口近傍の湯と同一温度又はそれに近い温度にするための温度であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の構成において、前記貯湯タンク内の湯戻し口近傍の湯の温度を測定するタンク内測定手段をさらに有し、前記流量調整手段は、前記測定手段が測定した温度と、前記タンク内測定手段が測定した温度との差に基づいて、前記利用側熱交換器に流す湯量を調整することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の構成において、前記流量調整手段は、前記測定手段が測定した温度に基づいて、前記利用側熱交換器への湯の供給を停止することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の構成において、前記貯湯式給湯装置は、前記利用側熱交換器を複数有し、前記測定手段は、前記各利用側熱交換器を通過した後の湯の温度をそれぞれ測定し、前記流量調整手段は、前記測定手段が測定した各温度に基づいて、前記各利用側熱交換器に流す湯量を調整することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の構成において、前記流量調整手段は、前記測定手段が測定した各温度に基づいて、前記複数の利用側熱交換器のうち予め定めた一又は複数の利用側熱交換器に流す湯量を優先的に少なくし、又は湯の供給を停止することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８に記載の発明は、湯を貯留する貯湯タンクと、この貯湯タンクの湯を加熱する加熱ユニットと、この貯湯タンクの湯取出口から取り出した湯を利用側熱交換器を経由して貯湯タンクの湯戻し口に戻すための循環配管と、この循環配管に貯湯タンクの湯を循環させる循環用ポンプとを備える貯湯式給湯装置の制御方法において、前記利用側熱交換器を通過した後の湯の温度を測定し、この測定した温度に基づいて前記利用側熱交換器に流す湯量を調整することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の構成において、前記測定した温度が予め定めた温度になるように前記利用側熱交換器に流す湯量を調整することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の構成において、前記予め定めた温度は、前記熱交換器を経由して貯湯タンクの湯戻し口に戻される湯の温度を、その貯湯タンク内の湯戻し口近傍の湯と同一温度又はそれに近い温度にするための温度であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項８に記載の構成において、さらに、前記貯湯タンク内の湯戻し口近傍の湯の温度を測定し、この温度と、前記利用側熱交換器を通過した後の湯の温度との差に基づいて、前記利用側熱交換器に流す湯量を調整することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項８乃至１１のいずれかに記載の構成において、前記利用側熱交換器を通過した後の湯の温度に基づいて、前記利用側熱交換器への湯の供給を停止することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項８乃至１２のいずれかに記載の構成において、前記貯湯式給湯装置は、前記利用側熱交換器を複数有し、前記各利用側熱交換器を通過した後の湯の温度をそれぞれ測定し、測定した各温度に基づいて前記各利用側熱交換器に流す湯量を調整することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の構成において、前記測定した各温度に基づいて、前記複数の利用側熱交換器のうち予め定めた一又は複数の利用側熱交換器に流す湯量を優先的に少なくし、又は湯の供給を停止することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。以下に示す実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更可能である。
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
図１は、本発明の貯湯式給湯装置の一実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置１０である。このヒートポンプ式給湯装置１０は、貯湯タンクユニット１１と、ヒートポンプユニット（加熱ユニット）１２とから構成される。
【００２４】
貯湯タンクユニット１１において、貯湯タンク１３は、湯を貯湯しており、下部に減圧逆止弁を介して水道管が接続され、貯湯タンク１３内の下部の水圧が常時一定になるように水道水が供給される。これによって、貯湯タンク１３内には、常に一定量の湯又は水が貯湯される。また、貯湯タンク１３には、貯湯タンク１３内の湯の温度を測定するための温度センサ１３ｓが配置されている。
【００２５】
ヒートポンプユニット１２は、貯湯タンク１３内の湯を加熱するものであり、圧縮機、貯湯用熱交換器（冷媒対水熱交換器）、ヒートポンプ熱交換器及びアキュムレータが冷媒配管に順次配設されて構成される。冷媒には、オゾン破壊係数がゼロで、毒性及び可燃性が低く安全な二酸化炭素（ＣＯ2）冷媒などが使用される。なお、ヒートポンプユニット１２は、通信回路を内蔵しており、この通信回路を介して貯湯タンクユニット１１の制御部２０からの運転指令を入力してその運転が制御される。
【００２６】
また、貯湯タンクユニット１１は、貯湯タンク１３内の湯をヒートポンプユニット１２との間で循環させるための貯湯用循環配管１４と貯湯循環ポンプ１５とを有している。この貯湯用循環配管１４は、貯湯タンク１３の上部と下部とに連結され、貯湯循環ポンプ１５によって貯湯タンク１３内の下方から湯が送り出されてヒートポンプユニット１２を経由して貯湯タンク１３の上方に戻されるように構成されている。これにより、ヒートポンプユニット１２で加熱された高温の湯が貯湯タンク１３の上方に送り出され、貯湯タンク１３には、上方ほど湯が高温（約８０℃）となり、下方ほど低温（約４０℃）となる、いわゆる湯層（温度分布）が形成される。
【００２７】
この貯湯循環ポンプ１５及び後述する各種ポンプは、貯湯タンクユニット１１の制御部２０によって制御される。なお、本実施形態ではヒートポンプユニット１２が一台の場合を示しているが、ヒートポンプユニット１２が複数台あってもよい。
【００２８】
また、この貯湯タンクユニット１１は、室内暖房に使用する暖房用熱交換器（（利用側熱交換器）１６と、浴槽１７の追い焚きや給湯に使用する追焚用熱交換器（利用側熱交換器）１８と、これら熱交換器１６、１８に貯湯タンク１３の湯を熱媒として供給するための循環用配管１９と加熱循環ポンプ（循環用ポンプ）２１とを有している。
【００２９】
ここで、この循環用配管１９は、暖房用熱交換器１６と追焚用熱交換器１８とを並列的に接続するように配設されている。詳述すると、循環用配管１９は、加熱循環ポンプ２１によって貯湯タンク１３上方の湯取出口１３ａから送出された高温の湯を暖房用熱交換器１６と追焚用熱交換器１８との一次側（熱媒側）入口に各々供給し、これら熱交換器１６、１８の出口から送出された湯を合流して貯湯タンク１３の湯戻し口１３ｂに戻すように管路が形成される。これによって、貯湯タンク１３の湯は、暖房用熱交換器１６と追焚用熱交換器１８とに別々の経路で供給されて貯湯タンク１３に戻される。言い換えれば、一方の熱交換器１６、１８を通過した湯は他方の熱交換器１８、１６を通過することなく、貯湯タンク１３に戻される。
【００３０】
さらに、この循環用配管１９には、暖房用熱交換器１６の一次側の出口側に流量調整弁２２と温度センサ（測定手段）２３とが配設されると共に、追焚用熱交換器１８の一次側の出口側に流量調整弁２４と温度センサ（測定手段）２５とが配設される。これによって、各熱交換器１６、１８から送り出される熱媒（湯）の温度を測定できると共に、各熱交換器１６、１８に供給される熱媒の流量を各々独立して調整できるように構成されている。なお、各温度センサ２３、２５の検出信号は貯湯タンクユニット１１の制御部２０に出力され、また、流量調整弁２２、２４についても制御部２０が開度の制御を行う。
【００３１】
また、この貯湯タンクユニット１１は、浴室暖房機３０及び床暖房パネル３１、３２からの配管が連結されることによって各暖房機３０〜３２と上記暖房用熱交換器１６との間で湯（以下、暖房用温水という。）を循環させるための暖房用循環配管３３及び暖房循環ポンプ３４と、浴槽１７からの配管が連結されることによって浴槽１７と上記追焚用熱交換器１８との間で湯（以下、浴槽水という）を循環させる追焚用循環配管３５及び追焚ポンプ３６などを有している。なお、床暖房パネル３１、３２からの配管が連結される部分には、熱動弁３７、３８が設けられ、これによって、各床暖房パネル３１、３２に暖房用熱交換器１６で加熱された暖房用温水を供給（通水）するか否かが選択可能であると共に、温度に応じて湯の供給を制御して床温を一定に保つことが可能になっている。また、浴室暖房機３０内にも熱動弁３９が配置され、浴室内の温度を制御可能になっている。
【００３２】
ここで、同図に示すように、浴室暖房機３０には、暖房用熱交換器１６で加熱された暖房用温水がそのまま浴室暖房機３０に供給されるのに対し、床暖房パネル３１及び３２には、暖房用熱交換器１６で加熱された暖房用温水がバイパス管３３ａを介して膨張タンク４０を経由して床暖房パネル３１及び３２に供給されるように構成されている。このように、浴室暖房機３０と床暖房パネル３１及び３２とで温水回路（温水経路）を分けている理由は、浴室暖房機３０は高温の暖房用温水を必要とするのに対し、床暖房パネル３１及び３２は、直に人の足を加熱するため低温の暖房用温水を必要とするからである。
【００３３】
一方、追焚用循環配管３５には、貯湯タンク１３の湯が供給可能に構成されている。詳述すると、貯湯タンク１３の上方の高温の湯と、下方の低温の湯とが混合栓４１により混合され、混合栓４２、ふろ注水弁４３、４４を経由して追焚用循環配管３５に供給可能に構成されている。また、この経路上には、ふろ注湯カウンタ４５、ふろ水位センサ４６、ふろ温度センサ４７、ふろ流水スイッチ４８などが配置される。これによって、浴槽１７にいわゆる湯張りができる。さらに、この経路は途中で分岐されて給湯栓４９に連結され、これによって、貯湯タンク１３からの混合湯を給湯栓４９から出すことが可能である。なお、給湯栓４９への経路の途中には給湯流量センサ４９ｓが配置される。
【００３４】
制御部２０は、ヒートポンプ式給湯装置１０全体を中枢的に制御するものである。具体的には、制御部２０は、季節別時間帯別電灯契約に基づく電力使用料金が安価な深夜時間帯などにヒートポンプユニット１２及び貯湯循環ポンプ１５を運転して貯湯タンク１３内の湯を加熱する。また、制御部２０は、床暖房リモートコントローラ５０及び５１、浴室暖房リモートコントローラ５２、台所リモートコントローラ５３及びふろリモートコントローラ５４を介して、床暖房パネル３１及び３２、浴室暖房機３０、浴槽１７に対するユーザの指示を入力し、この指示に対応して加熱循環ポンプ２１、暖房循環ポンプ３４及び追焚ポンプ３６や各種弁を駆動する。例えば、床暖房パネル３１を駆動する場合は、加熱循環ポンプ２１を駆動して貯湯タンク１３の上方の湯を暖房用熱交換器１６に循環させる一方、暖房循環ポンプ３４を駆動すると共に熱動弁３７を制御して床暖房パネル３１を循環させる暖房用温水を加熱させる。また、ふろの追焚を行う場合は、加熱循環ポンプ２１、追焚ポンプ３６を駆動して、浴槽１７の浴槽水を追焚用熱交換器１８にて加熱させる。
【００３５】
ところで、上述したように、貯湯タンク１３の湯は、上方ほど高温で下方ほど低温になるように湯層が形成されており、これによって、貯湯タンク１３の上方の湯取出口１３ａから取り出した高温の湯を暖房用熱交換器１６及び追焚用熱交換器１８に供給して各暖房機３０〜３２及び浴槽１７に供給（循環）する暖房用温水及び浴槽水を効率よく加熱する。しかしながら、各暖房機３０〜３２及び浴槽１７に供給する暖房用温水及び浴槽水が低温の場合は、貯湯タンク１３に戻される湯（熱媒）が低温となって貯湯タンク１３の湯戻し口１３ｂ付近の湯の温度に近い温度になって上記湯層が維持されるものの、各暖房機３０〜３２及び浴槽１７に供給する暖房用温水及び浴槽水が充分に暖められた後は、貯湯タンク１３に戻される湯（熱媒）が高温のまま湯戻し口に戻され、この温度差により貯湯タンク１３内に対流が生じて上記湯層が崩れてしまう場合がある。この結果、貯湯タンク１３の上方の湯の温度が低下し、各熱交換器１６及び１７に高温の湯（熱媒）を供給できなくなってしまう。
【００３６】
そこで、本実施形態では、制御部２０が、温度センサ２３及び２５によって、暖房用熱交換器１６と追焚用熱交換器１８の一次側（熱媒側）出口の湯の温度を監視し、貯湯タンク１３に戻される湯の温度が貯湯タンク１３の湯戻し口１３ｂ近傍の温度となるように、流量調整弁２２及び２４によって各熱交換器１６に流す湯量を調整する制御を行う。なお、この制御を行う点以外の動作、具体的には、貯湯タンク１３内の湯の加熱動作や、各種ポンプを駆動する動作などは従来の貯湯式給湯装置とほぼ同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３７】
ここで、図２は、流量調整弁２２及び２４の制御処理を示すフローチャートである。なお、この制御処理は、所定の割り込み周期で行うか、又は、リモートコントローラ５０〜５４のいずれかから信号を受信した際などに行う。また、前提として、この制御処理が行われない間は、流量調整弁２２及び２４は最大開度に設定されているものとする。
【００３８】
まず、貯湯タンクユニット１１の制御部２０は、加熱循環ポンプ２１が駆動中か否かを判断する（ステップＳ１）。ここで、加熱循環ポンプ２１が駆動中の場合とは、床暖房リモートコントローラ５０及び５１、浴室暖房リモートコントローラ５２、台所リモートコントローラ５３及びふろリモートコントローラ５４のいずれかが操作されて床暖房パネル３１、３２や浴室暖房機３０に暖房用温水を供給する場合や浴槽１７への給湯又は追焚を行っている場合である。
【００３９】
ここで、加熱循環ポンプ２１が停止している場合（ステップＳ１：ＮＯ）、制御部２０は、何ら処理を行わずにこの処理を終了する。
【００４０】
一方、加熱循環ポンプ２１が駆動中であると判断すると（ステップＳ１：ＹＥＳ）、制御部２０は、暖房用熱交換器１６側の温度センサ２３の検出結果を取得し、この暖房用熱交換器１６の一次側出口の湯温を検出する（ステップＳ２）。次に、制御部２０は、この温度センサ２３によって検出された湯温に基づいて、暖房用熱交換器１６側の流量調整弁２２の開度を調整する（ステップＳ３）。
【００４１】
詳述すると、検出した湯温と流量調整弁２２の開度とを対応づけたテーブルを予め用意しておき、制御部２０は、このテーブルに基づいて流量調整弁２２の開度を設定する。ここで、このテーブルには、この検出した湯温を、予め定めた基準温度に変更するための流量調整弁２２の開度が記述されている。この基準温度とは、暖房用熱交換器１６を通過して貯湯タンク１３に戻された湯が貯湯タンク１３内に形成されている湯層を崩さないようにする温度であり、より具体的には、貯湯タンク１３内の湯戻し口１３ｂ近傍の湯温と同一温度若しくはそれに近い温度（例えば、湯戻し口１３ｂの温度＋１０℃など）である。なお、湯戻し口１３ｂ近傍の湯温は、ヒートポンプユニット１２によって貯湯タンク１３内にほぼ一定の湯層が形成されるので、事前の測定によって容易に知ることが可能である。また、このテーブルに基づいて流量調整弁２２の開度を設定する方法に代えて、制御部２０は、検出した湯温と流量調整弁２２の開度との関係式に基づいて流量調整弁２２の開度を算出して調整するようにしてもよい。
【００４２】
この場合、制御部２０は、流量調整弁２２の開度を小さくすれば、暖房用熱交換器１６の湯量が少なくなり、この熱交換器１６の一次側出口の湯温を下げることができる。一方、流量調整弁２２の開度を大きくすれば、暖房用熱交換器１６の湯量が多くなり、この熱交換器１６の一次側出口の湯温を上げることができる。なお、この場合に、検出した湯温が上記基準温度に比して極めて高かった場合、つまり、貯湯タンク１３から供給された湯の温度に対してほとんど低下しなかった場合は、流量調整弁２２の開度をゼロにしてもよい。この場合、暖房用熱交換器１６に熱媒が滞留することとなるが、貯湯タンク１３から供給された湯の温度が低下しないということは床暖房パネル３１、３２又は浴室暖房機３０から供給される湯を充分に加熱可能と判断されるため、流量調整弁２２の開度をゼロにしても暖房機３０〜３３の暖房能力が不足するという事態は充分に回避することができる。
【００４３】
次に、制御部２０は、追焚用熱交換器１８側の温度センサ２５によって、追焚用熱交換器１８の一次側出口の湯温を検出し（ステップＳ４）、上記の場合と同様に、検出した湯温に基づいて、追焚用熱交換器１８側の流量調整弁２４の開度を調整する（ステップＳ５）。この場合、上記のテーブル又は関係式を共用して流量調整弁２４の開度を調整してもよいし、別のテーブル又は関係式を用いて流量調整弁２４の開度を調整してもよい。要は、この追焚用熱交換器１８を介して貯湯タンク１３に戻された湯を貯湯タンク１３内に形成されている湯層を崩さないようにする温度、つまり、貯湯タンク１３内の湯戻し口１３ｂ近傍の湯温と同一温度若しくはそれに近い温度にするように流量調整弁２４の開度を調整する。
【００４４】
次いで、制御部２０は、再び各流量調整弁２２及び２４の開度を調整すべく、所定時間が経過するのを待って、処理を再度ステップＳ１の処理に移行する。これにより、ステップＳ１の処理において、加熱循環ポンプ２１が駆動中であると判断される間は、暖房用熱交換器１６及び追焚用熱交換器１８の一次側出口の湯温に応じて流量調整弁２２及び２４の開度が継続して調整され、加熱循環ポンプ２１の駆動が停止されると、流量調整弁２２及び２４の調整処理を終了する。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態によれば、暖房用熱交換器１６及び追焚用熱交換器１８の一次側出口の湯温に応じて流量調整弁２２及び２４の開度を調整することにより、暖房用熱交換器１６及び追焚用熱交換器１８に流す湯量を調整して、貯湯タンク１３に戻される湯の温度をほぼ一定に制御することができる。
【００４６】
この場合に、貯湯タンク１３に戻される湯を貯湯タンク１３内に形成されている湯層を崩さないようにする温度に制御するので、貯湯タンク１３内に形成された湯層が崩れるのを防止することができる。これによって、貯湯タンク１３の湯取出口から常に高温の湯を取り出すことが可能となる。
【００４７】
なお、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、熱交換器１６及び１８の一次側出口の湯温を予め定めた基準温度に変更するように流量調整弁２２及び２４の開度を調整する場合について述べたが、図３に示すように、貯湯タンク１３の湯戻り口近傍の湯の温度を測定する温度センサ（タンク内測定手段）６０を設け、熱交換器１６及び１８の出口の湯温を、この温度センサ６０によって検出した温度と同一又はこれに近い温度となるように、流量調整弁２２及び２４の開度を調整するようにしてもよい。この場合、貯湯タンク１３内に戻す湯の温度を貯湯タンク１３内の実際の湯温とほぼ一致させることができ、より確実に湯層が崩れるのを防止することができる。
【００４８】
また、上記実施形態においては、暖房用熱交換器１６及び追焚用熱交換器１８の一次側出口の湯温が、予め定めた基準温度（湯層を崩さない温度）になるように流量調整弁２２及び２４の開度を調整する場合について述べたが、いずれか一方の熱交換器に対応する流量調節弁を優先的に調整するようにしてもよい。
【００４９】
例えば、暖房とふろの追い焚き運転中に、貯湯タンク１３から供給される湯（熱媒）の温度が６０℃以下に低下した場合、暖房用熱交換器１６への熱媒供給を停止してもよい。さらに、熱媒供給を停止した後、浴槽１７に貯湯タンク１３の湯を２０リットル注湯し、追い焚きに要する時間を短くするようにしてもよい。
【００５０】
ここで、図４は、この場合の制御フローを示す図である。
【００５１】
まず、貯湯タンクユニット１１の制御部２０は、２０リットルの追い焚き注湯を行うか否かを示す追焚注湯フラグを「０（注湯しない）」に設定し（ステップＳ１０）、追焚注湯フラグが「１」か否かを判断する（ステップＳ１１）。追焚注湯フラグが「０」の場合、制御部２０は、ふろの追い焚き運転中か否かを判断し（ステップＳ１２）、追い焚き運転中でない場合は、追焚用熱交換器１８側の流量調整弁２４を全閉にし（ステップＳ１３）、次に浴室暖房機３０と床暖房パネル３１及び３２がＯＮ（運転中）か否かを判断し（ステップＳ１４）、いずれかがＯＮの場合は暖房用熱交換器１６側の流量調整弁２２の制御を許可する一方（ステップＳ１５）、いずれもＯＮでない場合はこの流量調整弁２２を全閉にし（ステップＳ１６）、ステップＳ１１の処理に移行する。これにより、運転中の利用側設備に対応する熱交換器だけに熱媒（貯湯タンク１３の湯）が供給可能とされる。
【００５２】
一方、ステップＳ１２の判断において、追い焚き運転中と判断すると、制御部２０は、追焚用熱交換器１８側の流量調整弁２４の制御を許可した後（ステップＳ１７）、流量調整弁２４が全開か否かを判断し（ステップＳ１８）、全開の場合は貯湯タンク１３の湯取出口１３ａの湯温を検出する温度センサ（不図示）の検出温度が６０℃以下か否かを判断し（ステップＳ１９）、６０℃以下の場合（貯湯タンク１３の湯が低温の場合）は、流量調整弁２２及び２４を全閉にすると共に追い焚き注湯フラグを「１（注湯する）」にした後（ステップＳ２０）、ステップＳ１１の処理に移行する。この場合、ステップＳ１１の判断処理において、追焚注湯フラグが「１」であると判断されるため、制御部２０は、ふろ注水弁４３、４４をＯＮ（全開）にして浴槽１７に注湯を行い（ステップＳ２１）、ふろ注湯カウンタ４５の出力結果に基づいて２０リットルの注湯が終了したと判断すると（ステップＳ２２）、追焚フラグを「０（注湯しない）」にすると共に、ふろ注水弁４３、４４をＯＦＦ（全閉）にした後（ステップＳ２３）、ステップＳ１１の処理に移行する。
【００５３】
これにより、暖房とふろの追い焚き運転中に、貯湯タンク１３から供給される湯（熱媒）の温度が６０℃以下に低下すると、ふろの追焚を優先すべく、浴槽１７に貯湯タンク１３の湯が２０リットル供給される。
【００５４】
また、上記実施の形態では、貯湯タンク１３の湯が暖房用熱交換器１６及び追焚用熱交換器１８に供給されるヒートポンプ式給湯装置１０に本発明を適用する場合について述べたが、貯湯タンク１３の湯取出口１３ａから送出された湯が直接、利用側設備に供給されて貯湯タンク１３の湯戻し口１３ｂに戻される構成のヒートポンプ式給湯装置にも適用可能である。この場合、例えば、浴室暖房器３０のように、利用側設備内に熱交換器（利用側熱交換器）を有する場合は、この熱交換器の湯出口側に流量調整弁と温度センサを設け、この温度センサによって測定した温度に基づいて、この熱交換器に流す湯量を調整すればよい。また、床暖房パネル３１、３２のように利用側設備そのものが熱交換器（利用側熱交換器）としての機能する場合は、この熱交換器としての利用側設備の湯出口側に流量調整弁と温度センサを設け、この温度センサによって測定した温度に基づいて、この利用側設備に流す湯量を調整すればよい。
【００５５】
また、上記実施の形態では、ヒートポンプ式給湯装置１０が利用側設備（暖房器、浴槽など）に対応する熱交換器を２台有する場合について述べたが、熱交換器は１台でもよく、また、３台以上有していても良い。また、本発明を、ヒートポンプ式給湯装置１０に適用する場合について述べたが、その他の貯湯型給湯装置に適用してもよいことは勿論である。
【００５６】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、貯湯タンク内に形成された湯層が崩れるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の貯湯式給湯装置の一実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置を示す図である。
【図２】同ヒートポンプ式給湯装置の流量調整弁の制御処理を示すフローチャートである。
【図３】同ヒートポンプ式給湯装置の変形例を示す図である。
【図４】同ヒートポンプ式給湯装置の変形例を説明するための制御フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ ヒートポンプ式給湯装置
１１ 貯湯タンクユニット
１２ ヒートポンプユニット
１３ 貯湯タンク
１３ｓ、２３、２５、６０ 温度センサ
１５ 貯湯循環ポンプ
１６ 暖房用熱交換器
１７ 浴槽
１８ 追焚用熱交換器
１９ 循環用配管
２０ 制御部
２１ 加熱循環ポンプ
２２、２４ 流量調整弁
３０ 浴室暖房機
３１、３２ 床暖房パネル
３４ 暖房循環ポンプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、貯湯タンク内の湯を利用側熱交換器に循環させる貯湯式給湯装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
貯湯式給湯装置には、湯を貯留する貯湯タンクと、この貯湯タンクの湯を加熱する加熱ユニットと、この貯湯タンクの湯取出口から取り出した湯を利用側熱交換器を経由して貯湯タンクの湯戻し口に戻すための循環配管と、この循環配管に貯湯タンクの湯を循環させる循環用ポンプとを備えるものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この種の貯湯式給湯装置においては、貯湯タンク内の湯が上方ほど高温となる、いわゆる湯層（温度分布）が形成されており、この貯湯タンク内の上方の湯を循環配管に送り出すことによって、高温の湯を熱交換器に供給し、貯湯タンク内の湯に下方から戻すように構成されている。これによって、貯湯式給湯装置は、高温の湯を熱媒として利用側熱交換器に供給し、利用側熱交換器において浴槽の湯等を効率よく加熱する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１２２３５１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、利用側熱交換器で加熱しようとする浴槽の湯等が高温のときは、循環配管に送り出された熱媒の温度がほとんど下がらないまま貯湯タンク内の低温の湯の中に戻されるため、貯湯タンク内の湯層が崩れてしまうという問題があった。その結果、貯湯タンク内の上方の湯の温度が下がってしまい、利用側熱交換器に供給する熱媒の温度が下がってしまう。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、貯湯タンク内の湯層の崩れを防止することができる貯湯式給湯装置及びその制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、湯を貯留する貯湯タンクと、この貯湯タンクの湯を加熱する加熱ユニットと、この貯湯タンクの湯取出口から取り出した湯を利用側熱交換器を経由して貯湯タンクの湯戻し口に戻すための循環配管と、この循環配管に貯湯タンクの湯を循環させる循環用ポンプとを備える貯湯式給湯装置において、前記利用側熱交換器を通過した後の湯の温度を測定する測定手段と、前記測定手段が測定した温度に基づいて、前記利用側熱交換器に流す湯量を調整する流量調整手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成において、前記流量調整手段は、前記測定手段が測定した温度が予め定めた温度になるように前記利用側熱交換器に流す湯量を調整することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の構成において、前記予め定めた温度は、前記利用側熱交換器を経由して貯湯タンクの湯戻し口に戻される湯の温度を、その貯湯タンク内の湯戻し口近傍の湯と同一温度又はそれに近い温度にするための温度であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の構成において、前記貯湯タンク内の湯戻し口近傍の湯の温度を測定するタンク内測定手段をさらに有し、前記流量調整手段は、前記測定手段が測定した温度と、前記タンク内測定手段が測定した温度との差に基づいて、前記利用側熱交換器に流す湯量を調整することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の構成において、前記流量調整手段は、前記測定手段が測定した温度に基づいて、前記利用側熱交換器への湯の供給を停止することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の構成において、前記貯湯式給湯装置は、前記利用側熱交換器を複数有し、前記測定手段は、前記各利用側熱交換器を通過した後の湯の温度をそれぞれ測定し、前記流量調整手段は、前記測定手段が測定した各温度に基づいて、前記各利用側熱交換器に流す湯量を調整することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の構成において、前記流量調整手段は、前記測定手段が測定した各温度に基づいて、前記複数の利用側熱交換器のうち予め定めた一又は複数の利用側熱交換器に流す湯量を優先的に少なくし、又は湯の供給を停止することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８に記載の発明は、湯を貯留する貯湯タンクと、この貯湯タンクの湯を加熱する加熱ユニットと、この貯湯タンクの湯取出口から取り出した湯を利用側熱交換器を経由して貯湯タンクの湯戻し口に戻すための循環配管と、この循環配管に貯湯タンクの湯を循環させる循環用ポンプとを備える貯湯式給湯装置の制御方法において、前記利用側熱交換器を通過した後の湯の温度を測定し、この測定した温度に基づいて前記利用側熱交換器に流す湯量を調整することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の構成において、前記測定した温度が予め定めた温度になるように前記利用側熱交換器に流す湯量を調整することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の構成において、前記予め定めた温度は、前記熱交換器を経由して貯湯タンクの湯戻し口に戻される湯の温度を、その貯湯タンク内の湯戻し口近傍の湯と同一温度又はそれに近い温度にするための温度であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項８に記載の構成において、さらに、前記貯湯タンク内の湯戻し口近傍の湯の温度を測定し、この温度と、前記利用側熱交換器を通過した後の湯の温度との差に基づいて、前記利用側熱交換器に流す湯量を調整することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項８乃至１１のいずれかに記載の構成において、前記利用側熱交換器を通過した後の湯の温度に基づいて、前記利用側熱交換器への湯の供給を停止することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項８乃至１２のいずれかに記載の構成において、前記貯湯式給湯装置は、前記利用側熱交換器を複数有し、前記各利用側熱交換器を通過した後の湯の温度をそれぞれ測定し、測定した各温度に基づいて前記各利用側熱交換器に流す湯量を調整することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の構成において、前記測定した各温度に基づいて、前記複数の利用側熱交換器のうち予め定めた一又は複数の利用側熱交換器に流す湯量を優先的に少なくし、又は湯の供給を停止することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。以下に示す実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更可能である。
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
図１は、本発明の貯湯式給湯装置の一実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置１０である。このヒートポンプ式給湯装置１０は、貯湯タンクユニット１１と、ヒートポンプユニット（加熱ユニット）１２とから構成される。
【００２４】
貯湯タンクユニット１１において、貯湯タンク１３は、湯を貯湯しており、下部に減圧逆止弁を介して水道管が接続され、貯湯タンク１３内の下部の水圧が常時一定になるように水道水が供給される。これによって、貯湯タンク１３内には、常に一定量の湯又は水が貯湯される。また、貯湯タンク１３には、貯湯タンク１３内の湯の温度を測定するための温度センサ１３ｓが配置されている。
【００２５】
ヒートポンプユニット１２は、貯湯タンク１３内の湯を加熱するものであり、圧縮機、貯湯用熱交換器（冷媒対水熱交換器）、ヒートポンプ熱交換器及びアキュムレータが冷媒配管に順次配設されて構成される。冷媒には、オゾン破壊係数がゼロで、毒性及び可燃性が低く安全な二酸化炭素（ＣＯ2）冷媒などが使用される。なお、ヒートポンプユニット１２は、通信回路を内蔵しており、この通信回路を介して貯湯タンクユニット１１の制御部２０からの運転指令を入力してその運転が制御される。
【００２６】
また、貯湯タンクユニット１１は、貯湯タンク１３内の湯をヒートポンプユニット１２との間で循環させるための貯湯用循環配管１４と貯湯循環ポンプ１５とを有している。この貯湯用循環配管１４は、貯湯タンク１３の上部と下部とに連結され、貯湯循環ポンプ１５によって貯湯タンク１３内の下方から湯が送り出されてヒートポンプユニット１２を経由して貯湯タンク１３の上方に戻されるように構成されている。これにより、ヒートポンプユニット１２で加熱された高温の湯が貯湯タンク１３の上方に送り出され、貯湯タンク１３には、上方ほど湯が高温（約８０℃）となり、下方ほど低温（約４０℃）となる、いわゆる湯層（温度分布）が形成される。
【００２７】
この貯湯循環ポンプ１５及び後述する各種ポンプは、貯湯タンクユニット１１の制御部２０によって制御される。なお、本実施形態ではヒートポンプユニット１２が一台の場合を示しているが、ヒートポンプユニット１２が複数台あってもよい。
【００２８】
また、この貯湯タンクユニット１１は、室内暖房に使用する暖房用熱交換器（（利用側熱交換器）１６と、浴槽１７の追い焚きや給湯に使用する追焚用熱交換器（利用側熱交換器）１８と、これら熱交換器１６、１８に貯湯タンク１３の湯を熱媒として供給するための循環用配管１９と加熱循環ポンプ（循環用ポンプ）２１とを有している。
【００２９】
ここで、この循環用配管１９は、暖房用熱交換器１６と追焚用熱交換器１８とを並列的に接続するように配設されている。詳述すると、循環用配管１９は、加熱循環ポンプ２１によって貯湯タンク１３上方の湯取出口１３ａから送出された高温の湯を暖房用熱交換器１６と追焚用熱交換器１８との一次側（熱媒側）入口に各々供給し、これら熱交換器１６、１８の出口から送出された湯を合流して貯湯タンク１３の湯戻し口１３ｂに戻すように管路が形成される。これによって、貯湯タンク１３の湯は、暖房用熱交換器１６と追焚用熱交換器１８とに別々の経路で供給されて貯湯タンク１３に戻される。言い換えれば、一方の熱交換器１６、１８を通過した湯は他方の熱交換器１８、１６を通過することなく、貯湯タンク１３に戻される。
【００３０】
さらに、この循環用配管１９には、暖房用熱交換器１６の一次側の出口側に流量調整弁２２と温度センサ（測定手段）２３とが配設されると共に、追焚用熱交換器１８の一次側の出口側に流量調整弁２４と温度センサ（測定手段）２５とが配設される。これによって、各熱交換器１６、１８から送り出される熱媒（湯）の温度を測定できると共に、各熱交換器１６、１８に供給される熱媒の流量を各々独立して調整できるように構成されている。なお、各温度センサ２３、２５の検出信号は貯湯タンクユニット１１の制御部２０に出力され、また、流量調整弁２２、２４についても制御部２０が開度の制御を行う。
【００３１】
また、この貯湯タンクユニット１１は、浴室暖房機３０及び床暖房パネル３１、３２からの配管が連結されることによって各暖房機３０〜３２と上記暖房用熱交換器１６との間で湯（以下、暖房用温水という。）を循環させるための暖房用循環配管３３及び暖房循環ポンプ３４と、浴槽１７からの配管が連結されることによって浴槽１７と上記追焚用熱交換器１８との間で湯（以下、浴槽水という）を循環させる追焚用循環配管３５及び追焚ポンプ３６などを有している。なお、床暖房パネル３１、３２からの配管が連結される部分には、熱動弁３７、３８が設けられ、これによって、各床暖房パネル３１、３２に暖房用熱交換器１６で加熱された暖房用温水を供給（通水）するか否かが選択可能であると共に、温度に応じて湯の供給を制御して床温を一定に保つことが可能になっている。また、浴室暖房機３０内にも熱動弁３９が配置され、浴室内の温度を制御可能になっている。
【００３２】
ここで、同図に示すように、浴室暖房機３０には、暖房用熱交換器１６で加熱された暖房用温水がそのまま浴室暖房機３０に供給されるのに対し、床暖房パネル３１及び３２には、暖房用熱交換器１６で加熱された暖房用温水がバイパス管３３ａを介して膨張タンク４０を経由して床暖房パネル３１及び３２に供給されるように構成されている。このように、浴室暖房機３０と床暖房パネル３１及び３２とで温水回路（温水経路）を分けている理由は、浴室暖房機３０は高温の暖房用温水を必要とするのに対し、床暖房パネル３１及び３２は、直に人の足を加熱するため低温の暖房用温水を必要とするからである。
【００３３】
一方、追焚用循環配管３５には、貯湯タンク１３の湯が供給可能に構成されている。詳述すると、貯湯タンク１３の上方の高温の湯と、下方の低温の湯とが混合栓４１により混合され、混合栓４２、ふろ注水弁４３、４４を経由して追焚用循環配管３５に供給可能に構成されている。また、この経路上には、ふろ注湯カウンタ４５、ふろ水位センサ４６、ふろ温度センサ４７、ふろ流水スイッチ４８などが配置される。これによって、浴槽１７にいわゆる湯張りができる。さらに、この経路は途中で分岐されて給湯栓４９に連結され、これによって、貯湯タンク１３からの混合湯を給湯栓４９から出すことが可能である。なお、給湯栓４９への経路の途中には給湯流量センサ４９ｓが配置される。
【００３４】
制御部２０は、ヒートポンプ式給湯装置１０全体を中枢的に制御するものである。具体的には、制御部２０は、季節別時間帯別電灯契約に基づく電力使用料金が安価な深夜時間帯などにヒートポンプユニット１２及び貯湯循環ポンプ１５を運転して貯湯タンク１３内の湯を加熱する。また、制御部２０は、床暖房リモートコントローラ５０及び５１、浴室暖房リモートコントローラ５２、台所リモートコントローラ５３及びふろリモートコントローラ５４を介して、床暖房パネル３１及び３２、浴室暖房機３０、浴槽１７に対するユーザの指示を入力し、この指示に対応して加熱循環ポンプ２１、暖房循環ポンプ３４及び追焚ポンプ３６や各種弁を駆動する。例えば、床暖房パネル３１を駆動する場合は、加熱循環ポンプ２１を駆動して貯湯タンク１３の上方の湯を暖房用熱交換器１６に循環させる一方、暖房循環ポンプ３４を駆動すると共に熱動弁３７を制御して床暖房パネル３１を循環させる暖房用温水を加熱させる。また、ふろの追焚を行う場合は、加熱循環ポンプ２１、追焚ポンプ３６を駆動して、浴槽１７の浴槽水を追焚用熱交換器１８にて加熱させる。
【００３５】
ところで、上述したように、貯湯タンク１３の湯は、上方ほど高温で下方ほど低温になるように湯層が形成されており、これによって、貯湯タンク１３の上方の湯取出口１３ａから取り出した高温の湯を暖房用熱交換器１６及び追焚用熱交換器１８に供給して各暖房機３０〜３２及び浴槽１７に供給（循環）する暖房用温水及び浴槽水を効率よく加熱する。しかしながら、各暖房機３０〜３２及び浴槽１７に供給する暖房用温水及び浴槽水が低温の場合は、貯湯タンク１３に戻される湯（熱媒）が低温となって貯湯タンク１３の湯戻し口１３ｂ付近の湯の温度に近い温度になって上記湯層が維持されるものの、各暖房機３０〜３２及び浴槽１７に供給する暖房用温水及び浴槽水が充分に暖められた後は、貯湯タンク１３に戻される湯（熱媒）が高温のまま湯戻し口に戻され、この温度差により貯湯タンク１３内に対流が生じて上記湯層が崩れてしまう場合がある。この結果、貯湯タンク１３の上方の湯の温度が低下し、各熱交換器１６及び１７に高温の湯（熱媒）を供給できなくなってしまう。
【００３６】
そこで、本実施形態では、制御部２０が、温度センサ２３及び２５によって、暖房用熱交換器１６と追焚用熱交換器１８の一次側（熱媒側）出口の湯の温度を監視し、貯湯タンク１３に戻される湯の温度が貯湯タンク１３の湯戻し口１３ｂ近傍の温度となるように、流量調整弁２２及び２４によって各熱交換器１６に流す湯量を調整する制御を行う。なお、この制御を行う点以外の動作、具体的には、貯湯タンク１３内の湯の加熱動作や、各種ポンプを駆動する動作などは従来の貯湯式給湯装置とほぼ同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００３７】
ここで、図２は、流量調整弁２２及び２４の制御処理を示すフローチャートである。なお、この制御処理は、所定の割り込み周期で行うか、又は、リモートコントローラ５０〜５４のいずれかから信号を受信した際などに行う。また、前提として、この制御処理が行われない間は、流量調整弁２２及び２４は最大開度に設定されているものとする。
【００３８】
まず、貯湯タンクユニット１１の制御部２０は、加熱循環ポンプ２１が駆動中か否かを判断する（ステップＳ１）。ここで、加熱循環ポンプ２１が駆動中の場合とは、床暖房リモートコントローラ５０及び５１、浴室暖房リモートコントローラ５２、台所リモートコントローラ５３及びふろリモートコントローラ５４のいずれかが操作されて床暖房パネル３１、３２や浴室暖房機３０に暖房用温水を供給する場合や浴槽１７への給湯又は追焚を行っている場合である。
【００３９】
ここで、加熱循環ポンプ２１が停止している場合（ステップＳ１：ＮＯ）、制御部２０は、何ら処理を行わずにこの処理を終了する。
【００４０】
一方、加熱循環ポンプ２１が駆動中であると判断すると（ステップＳ１：ＹＥＳ）、制御部２０は、暖房用熱交換器１６側の温度センサ２３の検出結果を取得し、この暖房用熱交換器１６の一次側出口の湯温を検出する（ステップＳ２）。次に、制御部２０は、この温度センサ２３によって検出された湯温に基づいて、暖房用熱交換器１６側の流量調整弁２２の開度を調整する（ステップＳ３）。
【００４１】
詳述すると、検出した湯温と流量調整弁２２の開度とを対応づけたテーブルを予め用意しておき、制御部２０は、このテーブルに基づいて流量調整弁２２の開度を設定する。ここで、このテーブルには、この検出した湯温を、予め定めた基準温度に変更するための流量調整弁２２の開度が記述されている。この基準温度とは、暖房用熱交換器１６を通過して貯湯タンク１３に戻された湯が貯湯タンク１３内に形成されている湯層を崩さないようにする温度であり、より具体的には、貯湯タンク１３内の湯戻し口１３ｂ近傍の湯温と同一温度若しくはそれに近い温度（例えば、湯戻し口１３ｂの温度＋１０℃など）である。なお、湯戻し口１３ｂ近傍の湯温は、ヒートポンプユニット１２によって貯湯タンク１３内にほぼ一定の湯層が形成されるので、事前の測定によって容易に知ることが可能である。また、このテーブルに基づいて流量調整弁２２の開度を設定する方法に代えて、制御部２０は、検出した湯温と流量調整弁２２の開度との関係式に基づいて流量調整弁２２の開度を算出して調整するようにしてもよい。
【００４２】
この場合、制御部２０は、流量調整弁２２の開度を小さくすれば、暖房用熱交換器１６の湯量が少なくなり、この熱交換器１６の一次側出口の湯温を下げることができる。一方、流量調整弁２２の開度を大きくすれば、暖房用熱交換器１６の湯量が多くなり、この熱交換器１６の一次側出口の湯温を上げることができる。なお、この場合に、検出した湯温が上記基準温度に比して極めて高かった場合、つまり、貯湯タンク１３から供給された湯の温度に対してほとんど低下しなかった場合は、流量調整弁２２の開度をゼロにしてもよい。この場合、暖房用熱交換器１６に熱媒が滞留することとなるが、貯湯タンク１３から供給された湯の温度が低下しないということは床暖房パネル３１、３２又は浴室暖房機３０から供給される湯を充分に加熱可能と判断されるため、流量調整弁２２の開度をゼロにしても暖房機３０〜３３の暖房能力が不足するという事態は充分に回避することができる。
【００４３】
次に、制御部２０は、追焚用熱交換器１８側の温度センサ２５によって、追焚用熱交換器１８の一次側出口の湯温を検出し（ステップＳ４）、上記の場合と同様に、検出した湯温に基づいて、追焚用熱交換器１８側の流量調整弁２４の開度を調整する（ステップＳ５）。この場合、上記のテーブル又は関係式を共用して流量調整弁２４の開度を調整してもよいし、別のテーブル又は関係式を用いて流量調整弁２４の開度を調整してもよい。要は、この追焚用熱交換器１８を介して貯湯タンク１３に戻された湯を貯湯タンク１３内に形成されている湯層を崩さないようにする温度、つまり、貯湯タンク１３内の湯戻し口１３ｂ近傍の湯温と同一温度若しくはそれに近い温度にするように流量調整弁２４の開度を調整する。
【００４４】
次いで、制御部２０は、再び各流量調整弁２２及び２４の開度を調整すべく、所定時間が経過するのを待って、処理を再度ステップＳ１の処理に移行する。これにより、ステップＳ１の処理において、加熱循環ポンプ２１が駆動中であると判断される間は、暖房用熱交換器１６及び追焚用熱交換器１８の一次側出口の湯温に応じて流量調整弁２２及び２４の開度が継続して調整され、加熱循環ポンプ２１の駆動が停止されると、流量調整弁２２及び２４の調整処理を終了する。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態によれば、暖房用熱交換器１６及び追焚用熱交換器１８の一次側出口の湯温に応じて流量調整弁２２及び２４の開度を調整することにより、暖房用熱交換器１６及び追焚用熱交換器１８に流す湯量を調整して、貯湯タンク１３に戻される湯の温度をほぼ一定に制御することができる。
【００４６】
この場合に、貯湯タンク１３に戻される湯を貯湯タンク１３内に形成されている湯層を崩さないようにする温度に制御するので、貯湯タンク１３内に形成された湯層が崩れるのを防止することができる。これによって、貯湯タンク１３の湯取出口から常に高温の湯を取り出すことが可能となる。
【００４７】
なお、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、熱交換器１６及び１８の一次側出口の湯温を予め定めた基準温度に変更するように流量調整弁２２及び２４の開度を調整する場合について述べたが、図３に示すように、貯湯タンク１３の湯戻り口近傍の湯の温度を測定する温度センサ（タンク内測定手段）６０を設け、熱交換器１６及び１８の出口の湯温を、この温度センサ６０によって検出した温度と同一又はこれに近い温度となるように、流量調整弁２２及び２４の開度を調整するようにしてもよい。この場合、貯湯タンク１３内に戻す湯の温度を貯湯タンク１３内の実際の湯温とほぼ一致させることができ、より確実に湯層が崩れるのを防止することができる。
【００４８】
また、上記実施形態においては、暖房用熱交換器１６及び追焚用熱交換器１８の一次側出口の湯温が、予め定めた基準温度（湯層を崩さない温度）になるように流量調整弁２２及び２４の開度を調整する場合について述べたが、いずれか一方の熱交換器に対応する流量調節弁を優先的に調整するようにしてもよい。
【００４９】
例えば、暖房とふろの追い焚き運転中に、貯湯タンク１３から供給される湯（熱媒）の温度が６０℃以下に低下した場合、暖房用熱交換器１６への熱媒供給を停止してもよい。さらに、熱媒供給を停止した後、浴槽１７に貯湯タンク１３の湯を２０リットル注湯し、追い焚きに要する時間を短くするようにしてもよい。
【００５０】
ここで、図４は、この場合の制御フローを示す図である。
【００５１】
まず、貯湯タンクユニット１１の制御部２０は、２０リットルの追い焚き注湯を行うか否かを示す追焚注湯フラグを「０（注湯しない）」に設定し（ステップＳ１０）、追焚注湯フラグが「１」か否かを判断する（ステップＳ１１）。追焚注湯フラグが「０」の場合、制御部２０は、ふろの追い焚き運転中か否かを判断し（ステップＳ１２）、追い焚き運転中でない場合は、追焚用熱交換器１８側の流量調整弁２４を全閉にし（ステップＳ１３）、次に浴室暖房機３０と床暖房パネル３１及び３２がＯＮ（運転中）か否かを判断し（ステップＳ１４）、いずれかがＯＮの場合は暖房用熱交換器１６側の流量調整弁２２の制御を許可する一方（ステップＳ１５）、いずれもＯＮでない場合はこの流量調整弁２２を全閉にし（ステップＳ１６）、ステップＳ１１の処理に移行する。これにより、運転中の利用側設備に対応する熱交換器だけに熱媒（貯湯タンク１３の湯）が供給可能とされる。
【００５２】
一方、ステップＳ１２の判断において、追い焚き運転中と判断すると、制御部２０は、追焚用熱交換器１８側の流量調整弁２４の制御を許可した後（ステップＳ１７）、流量調整弁２４が全開か否かを判断し（ステップＳ１８）、全開の場合は貯湯タンク１３の湯取出口１３ａの湯温を検出する温度センサ（不図示）の検出温度が６０℃以下か否かを判断し（ステップＳ１９）、６０℃以下の場合（貯湯タンク１３の湯が低温の場合）は、流量調整弁２２及び２４を全閉にすると共に追い焚き注湯フラグを「１（注湯する）」にした後（ステップＳ２０）、ステップＳ１１の処理に移行する。この場合、ステップＳ１１の判断処理において、追焚注湯フラグが「１」であると判断されるため、制御部２０は、ふろ注水弁４３、４４をＯＮ（全開）にして浴槽１７に注湯を行い（ステップＳ２１）、ふろ注湯カウンタ４５の出力結果に基づいて２０リットルの注湯が終了したと判断すると（ステップＳ２２）、追焚フラグを「０（注湯しない）」にすると共に、ふろ注水弁４３、４４をＯＦＦ（全閉）にした後（ステップＳ２３）、ステップＳ１１の処理に移行する。
【００５３】
これにより、暖房とふろの追い焚き運転中に、貯湯タンク１３から供給される湯（熱媒）の温度が６０℃以下に低下すると、ふろの追焚を優先すべく、浴槽１７に貯湯タンク１３の湯が２０リットル供給される。
【００５４】
また、上記実施の形態では、貯湯タンク１３の湯が暖房用熱交換器１６及び追焚用熱交換器１８に供給されるヒートポンプ式給湯装置１０に本発明を適用する場合について述べたが、貯湯タンク１３の湯取出口１３ａから送出された湯が直接、利用側設備に供給されて貯湯タンク１３の湯戻し口１３ｂに戻される構成のヒートポンプ式給湯装置にも適用可能である。この場合、例えば、浴室暖房器３０のように、利用側設備内に熱交換器（利用側熱交換器）を有する場合は、この熱交換器の湯出口側に流量調整弁と温度センサを設け、この温度センサによって測定した温度に基づいて、この熱交換器に流す湯量を調整すればよい。また、床暖房パネル３１、３２のように利用側設備そのものが熱交換器（利用側熱交換器）としての機能する場合は、この熱交換器としての利用側設備の湯出口側に流量調整弁と温度センサを設け、この温度センサによって測定した温度に基づいて、この利用側設備に流す湯量を調整すればよい。
【００５５】
また、上記実施の形態では、ヒートポンプ式給湯装置１０が利用側設備（暖房器、浴槽など）に対応する熱交換器を２台有する場合について述べたが、熱交換器は１台でもよく、また、３台以上有していても良い。また、本発明を、ヒートポンプ式給湯装置１０に適用する場合について述べたが、その他の貯湯型給湯装置に適用してもよいことは勿論である。
【００５６】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、貯湯タンク内に形成された湯層が崩れるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の貯湯式給湯装置の一実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置を示す図である。
【図２】同ヒートポンプ式給湯装置の流量調整弁の制御処理を示すフローチャートである。
【図３】同ヒートポンプ式給湯装置の変形例を示す図である。
【図４】同ヒートポンプ式給湯装置の変形例を説明するための制御フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ ヒートポンプ式給湯装置
１１ 貯湯タンクユニット
１２ ヒートポンプユニット
１３ 貯湯タンク
１３ｓ、２３、２５、６０ 温度センサ
１５ 貯湯循環ポンプ
１６ 暖房用熱交換器
１７ 浴槽
１８ 追焚用熱交換器
１９ 循環用配管
２０ 制御部
２１ 加熱循環ポンプ
２２、２４ 流量調整弁
３０ 浴室暖房機
３１、３２ 床暖房パネル
３４ 暖房循環ポンプ
Claims (14)
- 湯を貯留する貯湯タンクと、この貯湯タンクの湯を加熱する加熱ユニットと、この貯湯タンクの湯取出口から取り出した湯を利用側熱交換器を経由して貯湯タンクの湯戻し口に戻すための循環配管と、この循環配管に貯湯タンクの湯を循環させる循環用ポンプとを備える貯湯式給湯装置において、
前記利用側熱交換器を通過した後の湯の温度を測定する測定手段と、
前記測定手段が測定した温度に基づいて、前記利用側熱交換器に流す湯量を調整する流量調整手段とを有することを特徴とする貯湯式給湯装置。 - 前記流量調整手段は、前記測定手段が測定した温度が予め定めた温度になるように前記利用側熱交換器に流す湯量を調整することを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
- 前記予め定めた温度は、前記利用側熱交換器を経由して貯湯タンクの湯戻し口に戻される湯の温度を、その貯湯タンク内の湯戻し口近傍の湯と同一温度又はそれに近い温度にするための温度であることを特徴とする請求項２に記載の貯湯式給湯装置。
- 前記貯湯タンク内の湯戻し口近傍の湯の温度を測定するタンク内測定手段をさらに有し、
前記流量調整手段は、前記測定手段が測定した温度と、前記タンク内測定手段が測定した温度との差に基づいて、前記利用側熱交換器に流す湯量を調整することを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯装置。 - 前記流量調整手段は、前記測定手段が測定した温度に基づいて、前記利用側熱交換器への湯の供給を停止することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の貯湯式給湯装置。
- 前記貯湯式給湯装置は、前記利用側熱交換器を複数有し、
前記測定手段は、前記各利用側熱交換器を通過した後の湯の温度をそれぞれ測定し、
前記流量調整手段は、前記測定手段が測定した各温度に基づいて、前記各利用側熱交換器に流す湯量を調整することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の貯湯式給湯装置。 - 前記流量調整手段は、前記測定手段が測定した各温度に基づいて、前記複数の利用側熱交換器のうち予め定めた一又は複数の利用側熱交換器に流す湯量を優先的に少なくし、又は湯の供給を停止することを特徴とする請求項６に記載の貯湯式給湯装置。
- 湯を貯留する貯湯タンクと、この貯湯タンクの湯を加熱する加熱ユニットと、この貯湯タンクの湯取出口から取り出した湯を利用側熱交換器を経由して貯湯タンクの湯戻し口に戻すための循環配管と、この循環配管に貯湯タンクの湯を循環させる循環用ポンプとを備える貯湯式給湯装置の制御方法において、
前記利用側熱交換器を通過した後の湯の温度を測定し、この測定した温度に基づいて前記利用側熱交換器に流す湯量を調整することを特徴とする貯湯式給湯装置の制御方法。 - 前記測定した温度が予め定めた温度になるように前記利用側熱交換器に流す湯量を調整することを特徴とする請求項８に記載の貯湯式給湯装置の制御方法。
- 前記予め定めた温度は、前記熱交換器を経由して貯湯タンクの湯戻し口に戻される湯の温度を、その貯湯タンク内の湯戻し口近傍の湯と同一温度又はそれに近い温度にするための温度であることを特徴とする請求項９に記載の貯湯式給湯装置の制御方法。
- さらに、前記貯湯タンク内の湯戻し口近傍の湯の温度を測定し、この温度と、前記利用側熱交換器を通過した後の湯の温度との差に基づいて、前記利用側熱交換器に流す湯量を調整することを特徴とする請求項８に記載の貯湯式給湯装置の制御方法。
- 前記利用側熱交換器を通過した後の湯の温度に基づいて、前記利用側熱交換器への湯の供給を停止することを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載の貯湯式給湯装置の制御方法。
- 前記貯湯式給湯装置は、前記利用側熱交換器を複数有し、
前記各利用側熱交換器を通過した後の湯の温度をそれぞれ測定し、測定した各温度に基づいて前記各利用側熱交換器に流す湯量を調整することを特徴とする請求項８乃至１２のいずれかに記載の貯湯式給湯装置の制御方法。 - 前記測定した各温度に基づいて、前記複数の利用側熱交換器のうち予め定めた一又は複数の利用側熱交換器に流す湯量を優先的に少なくし、又は湯の供給を停止することを特徴とする請求項１３に記載の貯湯式給湯装置の制御方法。
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