JP2005180860A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

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Yoshinori Enya
Tadashi Ohata
正 大畑
義徳 遠谷
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Sanyo Air Conditioners Kk
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三洋エアコンディショナーズ株式会社
三洋電機株式会社
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    • Y02B30/76Centralised control
    • Y02B30/762Centralised control of heating or domestic hot water [DHW] systems

Abstract

【課題】 別々の混合弁を用いて蛇口への給湯と浴槽への注湯を行うときに、浴槽へ注湯されるときにも、安定した温度での給湯が可能となるようにする。
【解決手段】 蛇口への給湯中に、浴槽への注湯が開始されると判断されたとき及び、浴槽への注湯が停止されると判断されたときには(ステップ140、156)、ふろ設定温度と給湯設定温度に基づいて蛇口への給湯用の混合弁の弁開度の補正量を設定し(ステップ148、152、164、168)、注湯開始又は注湯停止のタイミングに合わせて、給湯用の混合弁の弁開度を、給湯温度の変化を抑える方向へ補正する(ステップ150、154、166、170)。これにより、蛇口へ安定した温度で給湯することができる。
【選択図】 図5

Description

本発明は、冷凍サイクルによって水を加熱して生成した温水を貯湯タンクに貯留するヒートポンプ式給湯装置などの貯湯式給湯装置に関する。

貯湯タンクに貯留したお湯を浴槽や蛇口に供給する貯湯式給湯装置には、冷凍サイクルを用いて水を加熱して生成したお湯を貯湯タンクに貯留するようにしたヒートポンプ式給湯装置(以下、「貯湯式給湯装置」という)。

このような貯湯式給湯装置では、コンプレッサー、冷媒対水用熱交換器(凝縮器、以下、単に熱交換器とする)、蒸発器、膨張弁などによって冷凍サイクルが形成されたヒートポンプユニットを備え、ヒートポンプユニットの熱交換器内で冷媒と水の間で熱交換を行うことにより水を加熱して温水を生成する。生成された温水は、貯湯タンクに貯留され、この貯湯タンクから浴槽や蛇口に給湯される。

このとき、貯湯式給湯装置では、例えば、60°C〜85°C程度の比較的高い温度のお湯を貯湯タンク内に貯留し、給湯時には、混合弁を用いて貯湯タンク内のお湯と水道水を所定の比率で混合するようにしている。

また、給湯装置では、貯湯タンク内のお湯の温度と、水の温度を直接的又は間接的に検出し、この温度と、供給するお湯の設定温度に基づいて、お湯と水道水の混合比を設定し、設定した混合比となるように混合弁の開度を制御している。さらに、給湯装置では、混合したお湯の温度を検出し、この温度が設定温度となるように、混合弁の開度(混合比)を調整するようにしている。

ところで、貯湯式給湯装置では、一つの混合弁を内臓し、この混合弁で混合したお湯を、浴槽や複数箇所の蛇口へ供給するようにしたものが一般的であり、複数箇所で同時にお湯が使用されるときには、機能的に何れかを優先し、残りへの給湯を停止させ、優先先の給湯が終わるまで待機させるようにしている。また、複数箇所の同時に給湯するときにも、設定温度が一つであり、同じ温度のお湯を使用するようにしている。すなわち、貯湯式給湯装置では、複数個所へ給湯するときに、給湯制限か温度制限が行われるようになっている。

近年、給湯制限や温度制限の廃止が望まれており、ここから、複数の混合弁を設け、それぞれの混合弁で、お湯と水の混合比の調整が可能となるようにした貯湯式給湯装置が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。

これにより、浴槽と蛇口のそれぞれに異なる設定温度のお湯を供給可能となるようにしている。

一方、混合弁の制御は、混合されたお湯の温度を検出し、この温度が設定温度となるように混合弁の弁開度を調整するフィードバック方式が用いられており、これにより、混合弁ごとに設定温度の給湯が可能となるようにしている。

しかしながら、例えば、二つの混合弁を設けて、それぞれの混合弁で別々の蛇口へ給湯可能となるようにしている時に、一方の蛇口を開いているときに、他方の蛇口を開いたときや、双方の蛇口を開いている状態から一方の蛇口を閉じたときなどには、混合されたお湯の温度にハンチングを起こしてしまうという問題がある。

すなわち、図6に破線で示すように、二つの混合弁のそれぞれに接続されている蛇口を開いている状態から一方の蛇口を閉じると、給湯中の蛇口に対する給湯温度が急激に上昇する(図6のB部)。また、一方の蛇口を開いて他方の蛇口を閉じているときに、閉じられている蛇口を開くことにより、給湯中の蛇口に対する給湯温度が急激に低下してしまう(図6のA部)という問題がある。
特開2002−5523号公報 特開2003−287284号公報

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、複数の混合弁が設けられているときに、一つの混合弁によって混合されるお湯の量が変化することにより、他の混合弁で混合するお湯の温度が変化してしまうのを抑え、安定した温度での給湯が可能となる貯湯式給湯装置を提案することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、お湯を貯留する貯湯タンクと、それぞれが前記貯湯タンクから供給されるお湯と給水手段によって供給される水を所定比率で混合する第1及び第2の混合弁と、前記第1及び第2の混合弁のそれぞれに対して温度設定手段によって設定された設定給湯温度に基づいた前記お湯と前記水の混合比及び混合されたお湯の温度に基づいて第1及び第2の混合弁の弁開度を制御する混合弁制御手段と、を備えた貯湯式給湯装置であって、前記第1の混合弁を用いた給湯中を検出する第1の検出手段と、前記第1の混合弁を用いた給湯を前記第1の検出手段が検出中に、前記第2の混合弁を用いた給湯開始及び給湯停止を検出する第2の検出手段と、前記第2の検出手段が前記第2の混合弁を用いた給湯開始及び給湯停止を検出したときに前記第1の混合弁の弁開度を補正する補正量を設定する設定手段と、前記第2の混合弁を用いた給湯開始時又は給湯停止時に、前記設定手段が設定した補正量に基づいて前記第1の弁開度を補正する補正手段と、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、設定温度に基づいた弁開度に設定して、給湯を行いながら給湯温度が設定温度となるように制御する。このとき、第1の混合弁を用いた給湯中に、第2の混合弁を用いた給湯が開始されるとき又は第2の混合弁を用いた給湯が停止されるときに、第1の混合弁の弁開度を補正する。

これにより、第1の混合弁を用いて給湯するときの給湯温度の変化を抑えることが可能となる。

請求項2に係る発明は、前記補正手段が、前記第2の混合弁を用いた給湯開始及び給湯停止による前記第1の混合弁での前記貯湯タンクからのお湯の流量又は前記給水手段からの水の流量の変化を抑える方向へ第1の混合弁の弁開度を変更することを特徴とする。

この発明によれば、第2の混合弁を用いて給湯を開始するとき又は給湯を停止するときに、第1の混合弁によって混合されるお湯と水の量の変化を抑えるように、第1の弁開度を補正する。

これにより、第1の混合弁を用いて給湯する時の給湯温度の変化を抑えることができる。

このような本発明においては、前記設定手段が、少なくとも前記第1の混合弁に対する給湯設定温度と前記第2の混合弁に対する給湯設定温度に基づいて前記補正量を設定するものであれば良い。また、補正量は、上記パラメータに加えて、貯湯タンク内のお湯の温度や水の温度又はこれらの温度に相当する温度を加えることがより好ましい。

一方、請求項4に係る発明は、前記第2の検出手段に変えて、前記第2の混合弁を用いた給湯開始及び給湯停止に先立って、第2の混合弁を用いた給湯開始及び給湯停止を判断する推定手段を含み、前記補正手段が前記第2の混合弁を用いた給湯開始又は給湯停止タイミングに合わせて前記第1の混合弁の弁開度を補正することを特徴とする。

この発明によれば、第2の混合弁を用いた給湯開始及び給湯停止を予測する。これにより、第2の混合弁を用いた給湯開始及び給湯停止に合わせて、第1の混合弁の弁開度を補正することができるので、第1の混合弁を用いた給湯温度の変化を確実に抑えて、安定した給湯温度に維持することができる。

このような本発明においては、前記第1の混合弁が蛇口へ給湯用に用いられ、前記第2の混合弁が浴槽への注湯に用いていることができる。

これにより、第2の混合弁を用いた給湯開始及び給湯停止の予測が可能であると共に、蛇口へ安定した温度で給湯することができる。

以上説明したように本発明によれば、第1の混合弁による給湯中に、第2の混合弁による給湯が開始されたり、給湯が停止したときに、第1の混合弁を用いて給湯されるお湯の温度の変化を抑えることができる。

また、浴槽などへの注湯開始及び注湯停止を予測することにより、蛇口への給湯中に、浴槽への注湯が行われても、安定した温度での給湯が可能となるという優れた効果が得られる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。

〔第1の実施の形態〕
図1には、本実施の形態に貯湯式給湯装置として適用したヒートポンプ式給湯装置(以下、「給湯装置10」とする)の概略構成を示している。

この給湯装置10は、ヒートポンプユニット12及び給湯ユニット14を備えており、給湯ユニット14から浴槽16や複数の蛇口18への給湯が可能となっている。

ヒートポンプユニット12には、例えば冷媒としてCO2が用いられ、この冷媒を圧縮して高温高圧とする圧縮機20、圧縮された冷媒と水とを熱交換させる冷媒対水熱交換器である加熱用の熱交換器22、電動膨張弁24、外気と冷媒との間での熱交換を行う蒸発器26及びアキュムレータ28等によって、冷媒を循環する冷凍サイクルが形成されている。

給湯ユニット14には、お湯を貯留する貯湯タンク30が設けられている。この貯湯タンク30には、貯湯ユニット14へ水道水を供給する給水管32が接続している。この給水管32には、逆止め弁付きの減圧弁34が設けられており、これにより、水道水が所定圧力に減圧されて供給(給水)されるようになっている。

また、貯湯タンク30には、出湯管36が接続している。この出湯管36は、給湯タンク30と反対側の先端部が分岐され、分岐されたそれぞれに混合弁38、40が設けられている。

この混合弁38、40のそれぞれには、バイパス管42の一端が接続しており、このバイパス管42の他端が、給湯タンク30と減圧弁34の間で給水管32に接続している。

また、一方の混合弁38には、浴槽注湯ライン44が接続しており、他方の混合弁40には、蛇口給湯ライン46が接続している。これにより、貯湯タンク30内のお湯と水道水とを混合して、浴槽16への注湯や蛇口18への給湯が可能となっている。なお、出湯管36には、お湯の圧力を調整する圧力逃がし弁48が設けられ、水が過剰に加熱されて貯湯タンク30内の圧力が高くなったときに、圧力逃がし弁48によってこの圧力が開放されるようになっている。

一方、ヒートポンプユニット12と貯湯タンク30の間には、循環路50が設けられている。循環路50は、ヒートポンプユニット12の熱交換器22と貯湯タンク30の底部とを連結する往路管50A及び、熱交換器22と貯湯タンク30の上端部とを連結する復路管50Bによって形成されている。

また、循環路50には、往路管50Aに循環ポンプ52が設けられ、復路管50Bに流量調節弁54が設けられている。

これにより、給湯装置10では、循環ポンプ52が作動することにより、貯湯タンク30の底部側からお湯を吸引して、ヒートポンプユニット12の熱交換器22へ供給する。また、熱交換器22内で冷媒との間で熱交換が行われて加熱されたお湯が、貯湯タンク30内に戻される。このときに、流量調節弁54によって循環される湯量を調節制御することにより、熱交換器22によって所定温度まで加熱されたお湯が、貯湯タンク30へ戻されるようにしている。

一方、図2に示すように、ヒートポンプユニット12には、制御基板56が設けられている。この制御基板56には、図示しないマイクロコンピュータを備え、ヒートポンプユニット12の作動を制御するコントローラ58が設けられている。

また、図1及び図2に示すように、ヒートポンプユニット12には、例えば蒸発器26の冷却用として吸引される空気の温度を外気温度として検出する外気温度センサ60が設けられている。

図2に示すように、この外気温度センサ60は、コントローラ58に接続している。コントローラ58では、外気温度センサ60によって検出する外気温度と給湯ユニット14側で設定される目標沸き上げ温度に基づいて、圧縮機20の能力(例えば圧縮機の運転周波数)及び電動膨張弁24の開度を制御する。すなわち、ヒートポンプユニット12の加熱能力を制御する。

給湯ユニット14には、制御基板62が設けられている。この制御基板62には、図示しないマイクロコンピュータを備え、給湯ユニット14の作動を制御するコントローラ64が設けられている。

ヒートポンプユニット12のコントローラ58と給湯ユニット14のコントローラ64は、通信線66によって双方向通信が可能となるように接続されており、コントローラ58は、コントローラ64からの信号に基づいてヒートポンプユニット12の運転/停止を制御する。また、コントローラ58は、通信線66を介して、外気温度センサ60によって検出する外気温度、圧縮機20の運転周波数(ヒートポンプユニット12の熱交換器22の加熱能力)をコントローラ64へ出力するようになっている。

コントローラ64には、循環ポンプ52を駆動するポンプモータ76及び、流量調節弁54が接続され、循環ポンプ52の作動及び流量調節弁54の弁開度を制御する。

また、図1に示すように、ヒートポンプユニット12には、熱交換器22の出側に、温度センサ68が設けられている。図2に示すように、この温度センサ68は、コントローラ64に接続しており、これにより、コントローラ64は、熱交換器22によって加熱されて貯湯タンク30に戻されるお湯の温度である沸き上げ温度の検出が可能となっている。

一方、給湯装置10には、ふろリモコン70及び台所リモコン72が設けられており、このふろリモコン70及び台所リモコン72が、給湯ユニット14のコントローラ64に接続している。

給湯装置10では、ふろリモコン70ないし台所リモコン72を用いて、運転/停止操作、給湯温度、ふろ温度の設定、お湯の使用量に基づいた運転モードの設定などの各種運転操作が可能となっている。

この給湯装置10では、例えば、お湯の使用量にに合わせて、「たっぷり」、「ふつう」及び「節約」の3モードの運転モードが設定されており、ふろリモコン70又は台所リモコン72の操作で、何れかの運転モードに設定される。なお、「ふつう」は、予め設定されている標準量であり、「たっぷり」は、「ふつう」より使用量が多めであり、「節約」は「ふつう」よりも使用量が少なめとなっている。

コントローラ64は、この運転モードと外気温度に基づいて目標沸き上げ温度を設定する。この目標沸き上げ温度は、運転モード及び外気温度に応じて予め設定されて、コントローラ64には、運転モードと外気温度に対する目標沸き上げ温度のテーブル(図示省略)が記憶されており、コントローラ64は、このテーブルに基づいて目標沸き上げ温度を設定する。

また、ヒートポンプユニット12に設けているコントローラ58には、例えば、外気温度と目標沸き上げ温度に応じた圧縮機20の運転周波数及び電動膨張弁26の開度を予め設定したテーブルを記憶しており、コントローラ58は、このテーブルを用いて、外気温度と目標沸き上げ温度に基づいて圧縮機20の運転周波数及び電動膨張弁26の弁開度を設定し、設定に基づいた制御を行う。

また、コントローラ64は、圧縮機20の運転周波数からヒートポンプユニット12(熱交換器22)によるお湯の加熱能力を判定し、この加熱能力と外気温度及び目標沸き上げ温度に基づいて、循環路50のお湯の流量を予測し、循環ポンプ52が作動したときに、循環ポンプ52の出力から予測流量が得られるように流量調節弁54の開度を設定する。

コントローラ64は、この設定に基づいて循環ポンプ52を作動すると共に流量調節弁54を開くことにより、目標沸き上げ温度に加熱したお湯を貯湯タンク30に貯留する。このとき、コントローラ64は、温度センサ68によって検出したお湯の温度(沸き上げ温度)に基づいて、流量調節弁54の開度を調整するようにしている。

ところで、図1に示すように、給湯装置10には、二つの混合弁38、40が設けられ、混合弁38に浴槽注湯ライン44が接続し、混合弁40に蛇口給湯ライン46が接続している。これにより、給湯装置10では、混合弁38を介して浴槽16への注湯を行い、混合弁40を介して蛇口18への給湯を行うようになっている。

図2に示すように、コントローラ64には、混合弁38、40が接続している。コントローラ64は、外気温度センサ60によって検出する外気温度を水道水の温度とし、水道水の温度と貯湯タンク30に貯留しているお湯の温度に基づいて、設定温度(給湯温度及び風呂温度)のお湯が得られるように混合弁38、40の開度をそれぞれ設定する。なお、本実施の形態では、外気温度センサ60を用いて検出する外気温度を水道水の温度として説明するが、水道水の温度を検出するための温度センサを別に設けたものであっても良い。

また、図1に示すように、混合弁38、40の二次側(給湯側)には、混合されたお湯の温度を検出する給湯温度センサ80A、80B(以下、総称する時には「給湯温度センサ80」とする)及び、流量カウンタ82A、82B(以下、総称する時には「流量カウンタ82」とする)が設けられている。また、浴槽注湯ライン44には、電磁弁84が設けられており、この電磁弁84が開かれることにより浴槽16への注湯(給湯)がなされるようになっている。

図2に示すように、給湯温度センサ80A、80B、流量カウンタ82A、82B及び電磁弁84は、コントローラ64に接続している。

コントローラ64は、給湯温度センサ80A、80Bによって検出する給湯温度に基づいて、混合弁38、40の開度を調節するようにしている。すなわち、給湯温度センサ80A、80Bの検出温度を用いて、混合弁38、40のフィードバック制御を行っている。

また、流量カウンタとしては、例えばお湯が流れたときにお湯の流量に応じて回転する羽根車が用いられ、コントローラ64は、この流量カウンタ82A、82Bを用いて使用量のカウントなどを行うと共に、蛇口18が開かれているか否か、浴槽16への注湯がなされているか否かを検出するようになっている。

なお、浴槽16への注湯は、流量カウンタ82Aに変えて、電磁弁84の作動を検出するようにしても良いが、本実施の形態では、一例として流量カウンタ82Aを用いて説明する。

混合弁38、40としては、例えばステッピングモータによって駆動されて弁開度が変化するものを用いることができる。

コントローラ64は、バイパス管42側(低温側)から見たときに混合弁38、40の全閉から全開の間を例えば1000分割し、0(全閉)〜1000(全開)で弁開度のステップ数を設定し、設定したステップ数で混合弁38、40を駆動することにより、混合弁38、40が設定開度となるようにしている。

一方、混合弁38、40によって混合されるお湯の温度(給湯温度)は、貯湯タンク30側のお湯の温度(以下、「出湯温度」とする)と水の温度(水温)及び混合比(混合弁38、40の開度)によって定まり、混合比を変えることにより給湯温度が変化する。ここから、混合比を混合弁38、40の開度に置き換え、給湯温度を目標温度に置き換える。

これにより、出湯温度、水温ごとに設定温度に対する混合弁38、40の開度(駆動ステップ数)のマップが得られる。コントローラ64は、このステップ数に基づいて、混合弁38、40を駆動する。このようなマップを用いることにより、出湯温度、外気温度(水温)、設定温度から混合弁38、40の弁開度が容易に得られる。

なお、出湯温度は、温度センサ68によって検出する沸き上り温度を用いても良いが、出湯管36が接続されている貯湯タンク30の上部に出湯温度センサを設けて、この出湯温度センサによって検出することがより好ましい。

また、一年を、夏季、冬季及び中間季(春季及び秋季)に分け、それぞれの期間ごとに設定温度に対する混合弁38、40の開度のマップを設定して、簡略化を図るようにしても良い。

一方、混合弁40側の給湯温度の設定(以下、給湯設定温度とする)と、混合弁38側のふろ温度の設定(以下、ふろ設定温度)が異なると、混合弁38、40の弁開度及び、混合比も異なる。このため、例えば、電磁弁84を開いて浴槽16へ注湯しているときに、蛇口18が開かれると、混合弁38、40のそれぞれで、お湯と水の流量バランスが崩れてしまうことがある。

特に、設定温度の低い側で給湯中に、設定温度の高い側の給湯(例えば注湯)が開始されると、設定温度の低い側への貯湯タンク30からのお湯の量が下がると共に水の量が増えるために、設定温度の低い側の温度が急激に低下してしまう。

ここから、コントローラ64では、流量カウンタ82を用いて、混合弁38、40のそれぞれで給湯中か否か、給湯が開始されたか、給湯が停止したかを検出しながら、混合弁38又は混合弁40の一方を用いて給湯中に、他方の給湯が開始されたり停止されたときに、給湯中の混合弁38又は混合弁40の弁開度を補正するようにしている。

このときの補正量は、混合弁38側のふろ設定温度、混合弁40側の給湯設定温度、出湯温度及び水温によって定めることが好ましいが、少なくともふろ設定温度と給湯設定温度を用いて補正量を設定する。また、弁開度の補正は、混合弁38、40の間で、お湯の流量又は水の流量のバランスの崩れを抑える方向に行うようにしている。

図3には、設定温度の温度差(設定温度差)に基づいた、混合弁38、40の弁解度の補正量の一例を示している。給湯装置10では、一例として出湯温度と水の温度から一年を夏季、冬季及び中間季(春季及び秋季)に分けて、ふろ設定温度と給湯設定温度の温度差(設定温度差)によって、混合弁38、40の弁開度の補正量(補正する駆動ステップ数)を設定している。

なお、図3では、実線で中間季の補正量を示し、中間季の上側の二点鎖線で冬季の補正量を示すと共に、下側の一点鎖線で夏季の補正量を示している。

コントローラ64には、この補正量に基づいたマップが予め記憶されており、何れの季節に該当するかと共に、設定温度差から、混合弁38、40の開度の補正量(駆動ステップ数)を求めるようにしている。

このように構成されている給湯装置10では、ふろ設定温度が設定されると、このふろ設定温度、出湯温度及び水温に基づいて混合弁38の弁開度を設定する。また、給湯装置10では、給湯設定温度が設定されると、この給湯設定温度と、出湯温度、水温度に基づいて混合弁40の弁開度が設定される。この後に、給湯装置10では、混合弁38、40のそれぞれを設定された弁開度となるように制御する。

これにより、電磁弁84が開かれると、ふろ設定温度での浴槽16への注湯が行われ、また、蛇口18を開くことにより、給湯設定温度での給湯が行われる。このとき、給湯装置10に設けているコントローラ64は、給湯温度センサ80A、80Bによって検出する給湯温度に基づいたフィードバック制御によって、混合弁38、40の弁開度を調整することにより、ふろ設定温度での浴槽16への注湯及び、給湯設定温度での蛇口18からの給湯を維持するようにしている。

ここで、図4を参照しながら第1の実施の形態に係る混合弁38、40の制御の概略を説明する。このフローチャートは、前記した混合弁38、40の弁開度の設定に基づいた、混合弁38、40の制御を行いながら、この制御と並行して、混合弁38、40のそれぞれに対して同様に実行されるが、ここでは、混合弁38を例に説明する。

このフローチャートでは、流量カウンタ82(流量カウンタ82A)が混合弁38を用いた給湯(注湯)が開始されたか否かを確認し、注湯が開始されたことを検知して実行され、注湯が停止することにより終了する。

ここで、注湯が開始されて実行されると、最初のステップ100では、混合弁38と併設されている混合弁40を用いた給湯の開始を流量カウンタ82(流量カウンタ82B)によって検出されたか否かを確認する。

ここで、混合弁38を用いた浴槽16への注湯中に、蛇口18が開かれることにより、ステップ100で肯定判定されステップ102へ移行する。

このステップ102では、混合弁38側のふろ設定温度と、混合弁40側の給湯設定温度を比較し、次のステップ104では、ふろ設定温度と給湯設定温度が同じか否かを確認する。また、ステップ106では、ふろ設定温度が高いか否かを確認する。

ここで、ふろ設定温度が給湯設定温度より高いときには、ステップ104で否定判定されると共に、ステップ106で肯定判定されてステップ108へ移行する。

このステップ108では、ふろ設定温度と給湯設定温度に基づいて混合弁38の弁開度の補正量を設定する。次のステップ110では、設定した弁開度の補正量に基づいて、混合弁38の弁開度を狭め、混合される水の量が多くなるように弁開度を変更する。

これにより、混合弁40が開かれたときに、混合弁38、40の間で弁開度が異なるために、混合弁38側に流れ込む水の量が少なくなってしまうのが抑えられる。

これに対して、ふろ設定温度が給湯設定温度より低いときには、ステップ106で否定判定してステップ112へ移行し、ふろ設定温度と給湯設定温度に基づいて混合弁38の弁開度の補正量を設定する。この後に、ステップ114では、設定した弁開度の補正量に基づいて混合弁38の弁開度を広げ、混合される水の量が減少するように弁開度を変更する。

これにより、混合弁40が開かれたときに、混合弁38、40の間で弁開度が異なるために、混合弁38側に流れ込むお湯の量が少なくなってしまうのが抑えられる。

混合弁38は、このようにして弁開度が変更されることにより、一時的にお湯と水の混合比が変化するが、給湯温度センサ80(80A)によって検出する給湯温度に基づいてフィードバック制御が行われることにより、ふろ設定温度に応じた弁開度に戻される。

一方、ステップ116では、注湯中に混合弁40側からの給湯が停止したか否かを確認する。ここで、注湯中に蛇口18が閉じられると、ステップ116で肯定判定されてステップ118へ移行する。

このステップ118では、ステップ102と同様に、ふろ設定温度と給湯設定温度を比較する。また、ステップ120では、ふろ設定温度と給湯設定温度が同じか否かを確認、ステップ122では、ふろ設定温度が高いか否かを確認する。

ここで、ふろ設定温度が給湯設定温度より高いときには、ステップ120で否定判定された後に、ステップ122で肯定判定されてステップ124へ移行する。このステップ124では、ふろ設定温度と給湯設定温度に基づいて混合弁38の弁開度の補正量を設定する。次のステップ126では、設定した弁開度の補正量に基づいて混合弁38の弁開度を広げ、混合される水の量が減少するように弁開度を変更する。

これにより、蛇口18が閉じられたときに、混合弁38、40の間で弁開度が異なるために、混合弁38側に流れ込む水の量が多くなってしまうのを抑える。

これに対して、ふろ設定温度が給湯設定温度より低いときには、ステップ122で否定判定されてステップ128へ移行する。このステップ128では、ふろ設定温度と給湯設定温度に基づいて混合弁38の弁開度の補正量を設定する。この後に、ステップ130では、設定した弁開度の補正量に基づいて混合弁38の弁開度を狭め、混合される水の量が増加するように弁開度を変更する。

これにより、蛇口18が閉じられたときに、混合弁38混合弁38側に流れ込むお湯の量が増加するのを抑える。

このように、混合弁38、40の一方を用いた給湯中に、混合弁38、40の他方が開かれたときに、設定温度差に基づいて弁開度を補正することにより、混合弁38、40の間の弁開度の相違から、給湯中(注湯中)のお湯の温度が大きく変化してしまうのを抑えることができる。

すなわち、給湯設置温度とふろ設定温度の間の設定温度差から図3に示す設定温度差−混合弁開度補正量の特性が定まる。なお、設定温度差-混合弁開度補正量は、季節によって水温及び沸き上げ温度が異なるため、例えば、春季及び秋季を中間季(図3で実線で示す)として、この中間季に対して、夏季(図3で一点鎖線で示す)及び冬季(図3で二点鎖線で示す)における設定温度差-混合弁開度補正量を調整して設定している。

この設定温度差−混合弁開度補正量の特性と設定温度差から、給湯温度を設定温度にするための混合弁開度補正量(ΔY)が得られる。

このときに、混合弁開度をステップ数でΔYだけ大きく(+ΔY)補正することにより、混合される水の量が減少し、お湯の量が増加するので、給湯温度があがることになる。

これにより、注湯中に給湯が開始されるか、給湯が停止するときに、ふろ設定温度と給湯設定温度の相違(混合弁38、40の弁開度の相違)によって、注湯されるお湯の量が減少するか、水の量が増加するときに、弁が開く方向へ弁開度を補正することにより、お湯と水の混合比の変化を抑えることができる。

また、混合弁開度をステップ数でΔYだけ小さく(−ΔY)補正することにより、混合されるお湯の量が減少するか水の量が増加するので、給湯温度が下がることになる。

これにより、注湯中に給湯が開始されるか、給湯が停止するときに、ふろ設定温度と給湯設定温度の相違(混合弁38、40の弁開度の相違)によって、注湯される水の量が減少するか、お湯の量が増加するときに、弁が閉じる方向へ弁開度を補正することにより、お湯の水の混合比の変化を抑えることができる。

したがって、補正量であるΔYを、ふろ設定温度及び給湯設定温度に基づいて適切に設定することにより、注湯中に給湯(又は給湯中に注湯)が開始されても、注湯されるお湯の温度(又は給湯中のお湯の温度)が変化してしまうのを抑え、安定した温度での注湯又は給湯が可能となる。

なお、図4に示すフローチャートでは、給湯中にふろ設定温度ないし給湯設定温度が変更されたときのことを考えて、混合弁38、40の一方を用いた給湯中に、混合弁38、40の他方を用いた給湯開始時及び給湯停止時に、補正量を設定するようにしたが、この補正量は、ふろ設定温度ないし給湯設定温度が設定されたとき又は変更されたときに、予め設定しておいて、その設定を用いるようにしても良い。

混合弁38、40の弁開度の補正量は、少なくともふろ設定温度と給湯設定温度、好ましくは、ふろ設定温度、給湯設定温度、出湯温度及び水温度をパラメータとして定めることができるので、一定時間間隔や、パラメータが変化する毎に、予め設定しておいて、設定している補正量に基づいて混合弁38、40の弁開度を補正するようにしても良い。

また、補正量をより簡略的に設定するときには、ふろ設定温度と給湯設定温度が同じになったときの弁開度となるように設定するものであっても良い。

一方、第1の実施の形態では、二つの混合弁38、40を用いて説明したが、3個以上の混合弁の間でも適用することが可能である。このときには、何れかの混合弁を用いた給湯が開始されたときに、少なくともその混合弁との間の設定温度の相違、すなわち弁開度の相違に基づいて行うようにすればよい。

〔第2の実施の形態〕
次に本発明の第2の実施の形態を説明する。なお、第2の実施の形態の基本的構成は、前記した第1の実施の形態と同じであり、第2の実施の形態において第1の実施の形態と同一の部品には、同一の符号を付与して説明する。

前記した第1の実施の形態では、流量カウンタ82を用いて、混合弁38、40を用いた給湯の開始及び停止を検出するようにしたが、第2の実施の形態では、蛇口18からの給湯中に、電磁弁84を開閉することによる浴槽16への注湯の開始及び停止が行われることにより、給湯温度が変化してしまうのを防止する。

このときに、第2の実施の形態では、浴槽16への注湯又は注湯停止を予測し、注湯又は注湯停止のタイミングに合わせて混合弁40の弁開度を補正する。

すなわち、コントローラ84は、ふろリモコン70又は台所リモコン72の操作によって浴槽16への注湯が設定されることにより、電磁弁84を開いて浴槽16への注湯を行い、浴槽16へ所定量のお湯を注湯すると電磁弁84を閉じて注湯を停止する。

ここから、コントローラ64は、混合弁38を用いた注湯開始及び注湯停止を予測することができ、この予測を結果に基づいて、混合弁40の弁開度を補正することにより、蛇口18への給湯温度が変化してしまうのを確実に防止するようにしている。

図5には、混合弁38を用いた浴槽16への注湯、注湯停止を予測しながら行う混合弁40の弁開度補正の概略を示している。このフローチャートは、流量カウンタ82Bによって蛇口18への給湯開始を検出することにより実行され、蛇口18が閉じられて給湯が停止することにより終了する。

給湯が開始されて実行されると、最初のステップ140では、浴槽16への注湯が行われるか否かを確認(予測)する。

ここで、ふろリモコン70又は台所リモコン72を用いた注湯操作がなされるか、例えば浴槽16内のお湯の残量等から注湯が必要と判断されると、ステップ140で肯定判定してステップ142へ移行する。

このステップ142では、ふろ設定温度と給湯設定温度を比較する。この後、ステップ144では、ふろ設定温度と給湯設定温度(混合弁40の弁開度と混合弁38の弁開度)が同じか否かを確認し、ステップ146では、給湯設定温度がふろ設定温度よりも低いか否かを確認する。

ここで、給湯設定温度がふろ設定温度よりも低い時には、ステップ144で否定判定すると共に、ステップ146で肯定判定してステップ148へ移行する。このステップ148では、給湯設定温度とふろ設定温度に基づいて、混合弁40の弁開度の補正量を設定する。この後に、ステップ150では、電磁弁84を開いて浴槽16への注湯を開始するタイミングに合わせて、混合弁40で水と混合されるお湯の量が増加するように混合弁40の弁開度を補正量に基づいて広げる。

これにより、浴槽16への注湯が開始されたときに、給湯設定温度とふろ設定温度(混合弁38の弁開度と混合弁40の弁開度)が異なるために、混合弁40側に流れ込むお湯の量が少なくなって、蛇口18に給湯されるお湯の温度が下がってしまうのを抑えることができる。

これに対して、ふろ設定温度が給湯設定温度より低いときには、ステップ146で否定判定してステップ152へ移行し、給湯設定温度とふろ設定温度の温度差に基づいて混合弁40の弁開度の補正量を設定する。この後に、ステップ154では、電磁弁84を開いて浴槽16への注湯を開始するタイミングに合わせて、混合弁40で水と混合されるお湯の量が減少するように混合弁40の弁開度を補正量に基づいて狭める。

これにより、浴槽16への注湯が開始されたときに、混合弁40側に流れ込むお湯の量が増加して、蛇口18に給湯されるお湯の温度があがってしまうのを抑えることができる。

一方、ステップ156では、浴槽16への注湯が停止されるか否かを確認する(予測)。すなわち、浴槽16のお湯が所定量に達するか、ふろリモコン70又は台所リモコン72で注湯を停止する操作がなされたか否かを確認する。

ここで、浴槽16への注湯の停止が予測されると、ステップ156で肯定判定してステップ158へ移行する。このステップ158では、給湯設定温度とふろ設定温度を比較し、ステップ160では、給湯設定温度とふろ設定温度が同じか否かを確認、ステップ162では、ふろ設定温度が給湯設定温度よりも高いか否かを確認する。

ここで、ふろ設定温度が給湯設定温度より高いときには、ステップ160で否定判定された後に、ステップ162で肯定判定されてステップ164へ移行する。このステップ164では、ふろ設定温度と給湯設定温度に基づいて混合弁38の弁開度の補正量を設定する。

この後に、ステップ166では、浴槽16への注湯を停止するために電磁弁84を閉じるタイミングに合わせて、混合弁40で混合される水の量が減少するように、設定した弁開度の補正量に基づいて混合弁40の弁開度を狭める。

これにより、浴槽16への注湯が停止したときに、混合弁40側に流れ込むお湯の量が多くなって、蛇口18の給湯温度があがってしまうのを抑えることができる。

これに対して、ふろ設定温度が給湯設定温度より低いときには、ステップ162で否定判定されてステップ168へ移行し、ふろ設定温度と給湯設定温度に基づいて混合弁38の弁開度の補正量を設定する。この後に、ステップ170では、浴槽16への注湯が停止するタイミングに合わせて、混合弁40で混合されるお湯の量が増加するように、混合弁40の弁開度を、補正量に合わせて広げる。

これにより、浴槽16への注湯が停止したときに、蛇口18に給湯されるお湯の温度が低くなってしまうのを抑えることができる。

このように、混合弁38、40の一方を用いた給湯中に、混合弁38、40の他方が開かれたときに、設定温度差に基づいて弁開度を補正することにより、混合弁38、40の間の弁開度の相違から、給湯中(注湯中)のお湯の温度が大きく変化してしまうのを抑えることができる。

図6には、給湯設定温度に対してふろ設定温度が高いときに、浴槽16への注湯を行ったときに、給湯温度センサ80Bによって検出される給湯温度の変化を示している。このとき、図6の破線では、混合弁40の弁開度を、給湯温度センサ80Bを用いたフィードバック制御のみを行ったときを示し、実線では、フィードバック制御と共に、注湯開始及び停止を予測し、給湯設定温度とふろ設定温度の差に基づいて弁開度を補正したとき(本実施例)を示している。

図6に破線で示すように、混合弁40の弁開度をフィードバック制御のみで行うと、注湯が開始されると給湯温度が注湯開始直後の数秒間は低く安定してしまう(図6のA部)。また、注湯が停止した時には、給湯温度が注湯停止直後の数秒間は高く安定してしまう(図6のB部)。なお、それぞれの数秒間は、フィードバックによる次の制御タイミングまでの時間となっている。

これに対して、図6に実線で示すように、注湯開始及び注湯停止を予測し、注湯開始及び注湯停止タイミングに合わせて混合弁40の弁開度を補正することにより、給湯温度の変化を確実に抑えることができる。

このように、給湯中に浴槽16への注湯が行われるときに、注湯開始及び注湯停止を予測し、注湯開始及び注湯停止のタイミングに合わせて、混合弁40の弁開度を補正することにより、給湯設定温度とふろ設定温度が異なっても、安定した温度のお湯を蛇口18へ供給することができる。

なお、第2の実施の形態では、注湯開始及び停止が予測可能な混合弁38に対する混合弁40側の給湯温度の変化を抑えるようにしたが、混合弁40を用いた給湯開始及び給湯停止のタイミングを予測することができれば、浴槽16の注湯に用いる混合弁38の制御に適用することができる。

また、混合弁40側の給湯開始及び給湯停止が予測可能であれば、複数の混合弁を用いて異なる蛇口へ給湯するときに、複数の混合弁の間での弁開度の制御に適用することができる。

なお、以上説明した本実施の形態では、ヒートポンプ式給湯装置10を例に説明したが、本発明は、複数の混合弁が設けられたものであれば任意の構成のヒートポンプ式給湯装置に適用することができる。また、本発明は、ヒートポンプ式給湯装置に限らず、貯湯タンクに貯留しているお湯を複数の混合弁から給湯する任意の構成の貯湯式給湯装置に適用することができる。

本実施の形態に適用した給湯装置の循環経路を示す概略構成図である。 給湯装置の制御部の概略構成図である。 設定温度差に対する混合弁開度の補正量の一例を示す線図である。 第1の実施の形態に係る混合弁の制御の一例を示す流れ図である。 第2の実施の形態に係る給湯用の混合弁の制御の一例を示す流れ図である。 給湯温度の変化の試験結果の一例を示す線図である。

符号の説明

10 給湯装置(ヒートポンプ式給湯装置、貯湯式給湯装置)
12 ヒートポンプユニット
14 給湯ユニット
16 浴槽
18 蛇口
30 貯湯タンク
32 給水管(給水手段)
36 出湯管
38 混合弁(第1及び第2の混合弁、第2の混合弁)
40 混合弁(第1及び第2の混合弁、第1の混合弁)
42 バイパス管(給水手段)
44 浴槽注湯ライン
46 蛇口給湯ライン
60 外気温度センサ
64 コントローラ(混合弁制御手段、温度設定手段、設定手段、補正手段、予測手段、第1及び第2の検出手段)
68 温度センサ
70 ふろリモコン(予測手段、温度設定手段)
72 台所リモコン(予測手段、温度設定手段)
80(80A、80B) 給湯温度センサ
82(82A、82B) 流量カウンタ(第1及び第2の検出手段)
84 電磁弁

Claims (5)

  1. お湯を貯留する貯湯タンクと、
    それぞれが前記貯湯タンクから供給されるお湯と給水手段によって供給される水を所定比率で混合する第1及び第2の混合弁と、
    前記第1及び第2の混合弁のそれぞれに対して温度設定手段によって設定された設定給湯温度に基づいた前記お湯と前記水の混合比及び混合されたお湯の温度に基づいて第1及び第2の混合弁の弁開度を制御する混合弁制御手段と、
    を備えた貯湯式給湯装置であって、
    前記第1の混合弁を用いた給湯中を検出する第1の検出手段と、
    前記第1の混合弁を用いた給湯を前記第1の検出手段が検出中に、前記第2の混合弁を用いた給湯開始及び給湯停止を検出する第2の検出手段と、
    前記第2の検出手段が前記第2の混合弁を用いた給湯開始及び給湯停止を検出したときに前記第1の混合弁の弁開度を補正する補正量を設定する設定手段と、
    前記第2の混合弁を用いた給湯開始時又は給湯停止時に、前記設定手段が設定した補正量に基づいて前記第1の弁開度を補正する補正手段と、
    を含むことを特徴とする貯湯式給湯装置。
  2. 前記補正手段が、前記第2の混合弁を用いた給湯開始及び給湯停止による前記第1の混合弁での前記貯湯タンクからのお湯の流量又は前記給水手段からの水の流量の変化を抑える方向へ第1の混合弁の弁開度を変更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。
  3. 前記設定手段が、少なくとも前記第1の混合弁に対する給湯設定温度と前記第2の混合弁に対する給湯設定温度に基づいて前記補正量を設定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の貯湯式給湯装置。
  4. 前記第2の検出手段に変えて、前記第2の混合弁を用いた給湯開始及び給湯停止に先立って、第2の混合弁を用いた給湯開始及び給湯停止を判断する推定手段を含み、前記補正手段が前記第2の混合弁を用いた給湯開始又は給湯停止タイミングに合わせて前記第1の混合弁の弁開度を補正することを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の貯湯式給湯装置。
  5. 前記第1の混合弁が蛇口へ給湯用に用いられ、前記第2の混合弁が浴槽への注湯に用いていることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1項に記載の貯湯式給湯装置。
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