JP2007078202A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中温水を優先的に利用するとともに、停電復帰時の雑菌流出を抑制し、安全性とＣＯＰの向上を図ることを目的とする。
【解決手段】沸き上げレベル設定手段１３８で沸き上げレベルが所定範囲を下回って設定されたとき、第１混合弁１２０を湯側全開状態としてその後の混合制御を禁止し、全量沸き上げ運転の完了が確認されたとき、第１混合弁１２０の制御禁止状態を解除し通常動作に復帰させるようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、貯湯式給湯装置に関するものであり、特に、電動式混合弁を用いた湯水混合制御に関するものである。

従来、この種の貯湯式給湯装置は、ヒートポンプ回路で加熱された湯水を貯湯タンクの上部から成層状態で貯湯し、その貯湯された湯水を上部出湯管より取り出し給水管から供給される水と混合して所定の湯温に調節して給湯端末等の負荷側に供給するようにしていた。また、近年、この貯湯水を用いて風呂の追い焚きや暖房に利用する機能を有した貯湯式給湯装置が注目されるようになってきた。しかし、この場合、風呂の追い焚きや暖房に利用した後の温度の低下した湯水は再度貯湯タンク内に回収されるため、貯湯タンク内部には上部の高温水の下方に中温水と呼ばれる中途半端な温度の湯水が多量に蓄えられることになる。この中温水が蓄えられた状態で全量沸き上げ動作が行われると、ヒートポンプ回路への入水温度が高い状態でヒートポンプサイクルの加熱動作が行われるため、効率の悪い、いわゆるＣＯＰの低い沸き上げ動作となる。

そこで、この対策として特許文献１に開示されているように、貯湯タンクの中間部に中温水の取り出し口を設け、この取り出し口より取り出された中温水と上部出湯管より取り出された高温水を混合して所定の湯温を確保し、さらに、この混合水と給水管より供給される水を混合することで設定温度の湯水を精度よく得るようにしていた。この方法によれば中温水を積極的に取り出すことができるため、貯湯タンク下方には低温水を確保することができるとともに、貯湯タンク上方の高温水の使用を最小限に抑えることができ、高ＣＯＰの沸き上げ動作と湯切れ現象の抑制を図ることができるものである。
特開２００３−２４０３４２号公報

しかしながら、上記従来の構成によれば、ヒートポンプ回路を用いた給湯装置において、中温水の沸き上げ性能への影響を排除するため優先的に中温水を利用する手段を設けたことにより、貯湯タンク下方には低温水を確保することができるとともに、貯湯タンク上方の高温水の使用を最小限に抑えることができ、高ＣＯＰの沸き上げ動作と湯切れ現象の抑制を図ることができ、ヒートポンプ式給湯装置の湯水利用形態としては極めて有効な手段ではあるが、一方、沸き上げレベルが低く貯湯タンクの全量が所定温度以上で沸き上がらない状態になった場合は、貯湯タンク下部の湯水温度は低温側に保持されるため、雑菌の繁殖が起こる恐れがあり、特に、レジオネラ菌が繁殖すると人体に危害を及ぼす恐れがある。このレジオネラ菌は湯温が２５℃〜５０℃の範囲で活発に活動し、この湯温範囲は上記沸き上げレベルが低い状態における沸き上げ運転において貯湯タンクの下部で発生しやすい現象となる。このような状態において中温水の利用手段を用いて湯水を供給すると繁殖したレジオネラ菌等の雑菌を積極的に利用側端末に供給することになり、衛生面で課題を有するものであった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ヒートポンプ式給湯装置の湯水利用形態として極めて有効な手段である中温水を優先的に使用可能な湯水混合制御方法を提供しつつ、沸き上げレベルが低く貯湯タンク下部の湯温が低温側に保持されるときの安全性を確保した貯湯式給湯装置の提供を目的とするものである。

上記従来の課題を解決するために、本発明の貯湯式給湯装置は、ヒートポンプ回路を用いて加熱した湯水をタンク上部から成層状態で貯湯しその湯水を利用して端末側に所望の湯水を供給する貯湯式給湯装置において、タンク上部の湯水を取り出す出湯管と、タンクの略中間部の湯水を取り出す中温出湯管と、タンク下部に水道水を供給する給水管と、前記給水管と前記中温出湯管からの湯水を混合する第１混合弁と、前記第１混合弁からの湯水と前記出湯管からの高温水を混合し所定温度の湯水を端末側に供給する利用側混合弁と、前記第１混合弁と利用側混合弁の弁開度制御を行う制御部とを備え、全量沸き上げ運転を行う時間帯を設定するとともに、湯量不足を判断したとき湯切れ沸き上げ運転を行うことを設定し、かつ、沸き上げレベルを手動または使用湯量により学習し自動的に設定するようにした貯湯式給湯装置であって、前記制御部は、沸き上げレベルが予め定めた範囲まで下がったとき中温水使用禁止モードとし、前記第１混合弁の制御を禁止するようにしたものである。

上記発明によれば、沸き上げレベルが低下し貯湯タンクの全量が所定温度以上の湯温で沸き上がらない状況になったときの湯水利用形態として、中温出湯管からの湯水供給を行わないように第１混合弁の制御を禁止するようにしているため、貯湯タンクの全量が所定温度以上の湯温で沸き上がらず、貯湯タンク下部で温度低下が起こってレジオネラ菌等の雑菌が繁殖したとしても、貯湯タンク上部の比較的高温の湯水から利用することができ、雑菌の影響を受けることなく湯水供給が可能となる。

本発明の貯湯式給湯装置は、ヒートポンプ式給湯装置の湯水利用形態として極めて有効な手段である中温水を優先的に使用可能な湯水混合制御方法を提供しつつ、沸き上げレベルが低下したときの安全性を確保した貯湯式給湯装置を提供することができる。

第１の発明は、ヒートポンプ回路を用いて加熱した湯水をタンク上部から成層状態で貯湯しその湯水を利用して端末側に所望の湯水を供給する貯湯式給湯装置において、タンク上部の湯水を取り出す出湯管と、タンクの略中間部の湯水を取り出す中温出湯管と、タンク下部に水道水を供給する給水管と、前記給水管と前記中温出湯管からの湯水を混合する第１混合弁と、前記第１混合弁からの湯水と前記出湯管からの高温水を混合し所定温度の湯水を端末側に供給する利用側混合弁と、前記第１混合弁と利用側混合弁の弁開度制御を行う制御部とを備え、全量沸き上げ運転を行う時間帯を設定するとともに、湯量不足を判断したとき湯切れ沸き上げ運転を行うことを設定し、かつ、沸き上げレベルを手動または使用湯量により学習し自動的に設定するようにした貯湯式給湯装置であって、前記制御部は、沸き上げレベルが予め定めた範囲まで下がったとき中温水使用禁止モードとし、前記第１混合弁の制御を禁止するようにしたことを特徴とするものである。

そして、沸き上げレベルが低下し貯湯タンクの全量が所定温度以上の湯温で沸き上がらない状況になったときの湯水利用形態として、中温出湯管からの湯水供給を行わないように第１混合弁の制御を禁止するようにしているため、貯湯タンクの全量が所定温度以上の湯温で沸き上がらず、貯湯タンク下部で温度低下が起こってレジオネラ菌等の雑菌が繁殖したとしても、貯湯タンク上部の比較的高温の湯水から利用することができ、雑菌の影響を受けることなく湯水供給が可能となる。

第２の発明は、中温水使用禁止モードは、沸き上げ完了時に貯湯タンクの全量が予め定めた所定温度以上の湯温で沸き上がらない条件の沸き上げレベルに設定されたときとしたことを特徴とするものである。

そして、手動または使用湯量が少なく沸き上げレベルが自動的に低いレベルに設定され
、沸き上げ完了時に貯湯タンクの全量が所定温度以上の湯温を確保できないと判断したときは、中温出湯管からの湯水供給を行わない中温水使用禁止モードとしているため、貯湯タンク下部で温度低下が起こってレジオネラ菌等の雑菌が繁殖したとしても、中温出湯管からの雑菌の排出を抑制することができる。

第３の発明は、制御部は中温水使用禁止モードになったとき、第１混合弁を水側全開状態とし、中温出湯管からの湯水供給を禁止するようにしたことを特徴とするものである。

そして、貯湯タンクの全量が所定温度以上の湯温で沸き上がらず貯湯タンク下部でレジオネラ菌等の雑菌の繁殖が予想される状況においては中温水使用禁止モードとし、給水管からのみ水道水を給するように第１混合弁を水側全開状態としているため、貯湯タンク下部で繁殖した雑菌が利用側端末に供給されることを抑制するとができる。つまり、雑菌が繁殖しやすい温度分布となる貯湯タンク下部に近い中温出湯管からの湯水供給を禁止するようにしているため、雑菌が利用側端末に供給されることがなく、中温出湯管より上の雑菌が繁殖しにくい比較的高温の湯水を利用して利用側混合弁により所望の湯温に調節して使用することで所定量の湯水を確保することができる。

第４の発明は、制御部は沸き上げレベルが予め定めた範囲を上回ったとき、その後の全量沸き上げ運転において所定の沸き上げ条件で全量沸き上げ運転の完了が確認されたとき、第１混合弁の制御禁止を解除するようにしたことを特徴とするものである。

そして、手動または使用湯量からの学習制御により沸き上げレベルが上昇したとき後の深夜時間帯に貯湯タンクの全量が沸き上げられ、貯湯タンク下部の湯温が雑菌が死滅する温度、例えば６５℃になると、通常の湯水混合制御を行うように復帰させているため、停電期間中に繁殖した雑菌は死滅し、その後、安全な状態で中温水を優先的に利用する湯水混合制御により効果的な湯水供給を行うことができる。

第５の発明は、制御部は沸き上げレベルが予め定めた範囲を上回るタイミングが湯切れ沸き上げ運転を行う時間帯の場合、最初の全量沸き上げ運転の時間帯が経過した後の湯切れ沸き上げ運転を行う時間帯になってから、第１混合弁の制御禁止を解除するようにしたことを特徴とするものである。

そして、沸き上げレベルのアップのタイミングが貯湯タンク内の一部の湯量を沸き上げる湯切れ沸き上げ運転を行う昼間時間帯の場合は、沸き上げレベルアップ後の最初の全量沸き上げ運転を行う夜間時間帯が経過した後の昼間時間帯になってから、第１混合弁の制御禁止を解除するようにしたもので、沸き上げレベルアップ時は第１混合弁の制御を禁止して中温出湯管からの湯水の供給を禁止するため、沸き上げレベルアップ後に貯湯タンク下部に繁殖したレジオネラ菌等の雑菌の流出を防止することができ、夜間時間帯を経過することで貯湯タンク下部の湯水を含むタンク全量をレジオネラ菌が死滅する６５℃以上の湯温に沸き上げることができ、この全量沸き上げ運転の時間帯を経過した後に第１混合弁の制御を用いて湯水混合制御を行うことで、レジオネラ菌等の雑菌が存在しない状態で効果的な湯水利用形態を確保することができる。

第６の発明は、制御部は沸き上げレベルが予め定めた範囲を上回るタイミングが全量沸き上げ運転を行う時間帯の場合、次回の全量沸き上げ運転の時間帯が経過した後の湯切れ沸き上げ運転を行う時間帯になってから、第１混合弁の制御禁止を解除するようにしたことを特徴とするものである。

そして、全量沸き上げ運転を行う夜間時間帯に沸き上げレベルがアップした場合は、アップ後の全量沸き上げ運転でタンク全量を沸き上げることが不可能な場合も想定されるた
め、この場合は、次回の全量沸き上げ運転を行う夜間時間帯が経過するまで第１混合弁の制御を禁止状態とし、次回の夜間時間帯で全量沸き上げ運転が完了した後、第１混合弁の制御を用いて湯水混合制御を行うことで、レジオネラ菌等の雑菌が存在しない状態で効果的な湯水利用形態を確保するようにしている。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における貯湯式給湯装置の構成図である。

貯湯タンク１０１には下部と上部を連通させた沸き上げ配管１０２を設け、その途中に沸き上げポンプ１０３と熱交換器１０４を配設している。この沸き上げ経路によって貯湯タンク１０１下部の水は、沸き上げポンプ１０３によって熱交換器１０４に導かれ、その熱交換器１０４を通過する過程で加熱されて湯となり、貯湯タンク１０１上部に導かれる。貯湯タンク１０１に供給された湯は貯湯タンク１０１内でその比重差から湯が上部、水が下部に分離し、湯が押し下げられる形で層を成して蓄積される。貯湯タンク１０１内の湯が使用されると、それに伴い給水管１０５から貯湯タンク１０１内に水が給水され、貯湯タンク１０１内には使用状況に応じて減量した高温の湯が上部に、給水管１０５より供給された水が下部に分離した状態で貯留される。

また、熱交換器１０４の熱源となるヒートポンプ回路１０６は、圧縮機１０７、膨張弁１０８、ファン１０９による強制空冷式の蒸発器１１０で構成され、冷媒として二酸化炭素を用い、高圧側では臨界圧を越える状態で運転することで９０℃に近い高温水を貯湯することができるとともに、レジオネラ菌などを考慮した６５℃程度の温水の貯湯は高いＣＯＰで行うことができるものである。

上記沸き上げ動作において、沸き上げ温度および沸き上げ量は、制御部１３４に設けられた沸き上げレベル設定手段１３８により定められ、該沸き上げレベルは給湯リモコン１３２に設けられた沸き上げレベル操作部１３９により手動で任意の沸き上げレベルに設定することができ、また、自動沸き上げ運転に設定した場合は、湯量の使用状態により学習して適切な沸き上げレベルに自動的に設定することができる。そして、沸き上げレベルと沸き上げ温度および沸き上げ量の関係は、例えば、表１に示すように、複数段の沸き上げレベルをもち、各沸き上げレベルにおいて、沸き上げ温度と沸き上げ完了条件が設定されている。

例えば、表１において、沸き上げレベルが「４」の場合について説明すると、沸き上げ温度は８０℃であり、熱交換器１０４の出口温度が８０℃になるように沸き上げポンプ１０３の流量を制御して貯湯タンク１０１の上部から供給する。そして、入水温度、すなわち熱交換器１０４の入口温度が６０℃以上になると沸き上げ運転を停止する。前記熱交換
器１０４の入口へは貯湯タンク１０１の底部から湯水供給を行うようにしているため、前記熱交換器１０４の入口温度が６０℃以上になる場合は、貯湯タンク１０１の下部温度は雑菌の死滅温度である６５℃を確保できていると判断する。以上のように、沸き上げレベル「５」「４」「３」は沸き上げ温度を変更して貯湯タンク１０１の下部温度が６５℃以上になるような沸き上げ完了条件で沸き上げ動作を行う。また、沸き上げレベルが「２」の場合は、沸き上げ温度を６５℃とし、沸き上げ完了条件として熱交換器１０４の入口温度が３５℃以上になった場合としている。この場合、貯湯タンク１０１の下部温度が６５℃を確保できる保証はない。さらに、沸き上げレベルが「１」の場合は、沸き上げ温度を６５℃とし、沸き上げ完了条件として貯湯タンク１０１の下部壁面に取り付けた残湯湯温検出器１３７の温度が５０℃以上になった場合としている。この場合は貯湯タンク１０１の下部温度が６５℃を確保することができない状態で沸き上げ動作が終了する。

以上のように、貯湯タンク１０１内の全量を６５℃以上に沸き上げる場合は沸き上げレベルを「３」以上に設定する必要が有り、それ以下の沸き上げレベルにおいては貯湯タンク１０１下部の湯温は低い温度となる。

なお、沸き上げレベル、沸き上げ温度、沸き上げ完了条件は本実施の形態に限定されるものではなく、さらに段数を増やして細かく設定するようにしてもよい。

次に、貯湯タンク１０１内の湯水を負荷側に供給するための利用側回路構成について説明すると、貯湯タンク１０１の上部には高温水を取り出す出湯管１１１を設け、この出湯管１１１と給水管１０５の略中間部には中温水を取り出す中間出湯管１１２を設けている。

出湯管１１１からは浴槽１１３の湯水と熱交換して追い焚き動作を行うための風呂熱交換器１１４と接続し循環ポンプ１１５を介して貯湯タンク１０１の下部に接続した風呂利用回路１１６が設けられており、前記風呂熱交換器１１４の二次側には浴槽１１３の風呂アダプター１１７と接続し風呂ポンプ１１８により浴槽水を循環させるための風呂循環回路１１９が構成されている。上記構成により、貯湯タンク１０１の上部より供給された高温水は風呂熱交換器１１４で風呂循環回路１１９を流れる浴槽水と熱交換され温度低下した後、中温水となって貯湯タンク１０１に戻される。この風呂追い焚き動作が継続すると貯湯タンク１０１内は上部の高温水の量が減少しその下方に蓄積される中温水の量が増大する。この中温水の増大現象は種々の弊害を招き、大きくは沸き上げ動作時におけるヒートポンプ回路１０６の運転効率（ＣＯＰ）の低下に関与する。すなわち、貯湯タンク１０１の下部に中温水が増加すると沸き上げ時の熱交換器１０４の入水温度が高い状態でヒートポンプ回路１０６の冷媒と熱交換することになり、冷媒と温水との温度差が減少して加熱能力が低下する。特に、冷媒として二酸化炭素を用いたヒートポンプサイクルにあっては、ヒートポンプの高圧側圧力が高いため入水温度が高くなるとヒートポンプの運転効率（ＣＯＰ）の低下度合いが顕著となる。

さらに、中温水が増加することは、貯湯タンク１０１の上部高温水が減少することであり、全体として貯湯能力が低下することになり、湯量不足につながるものでもある。

そこで、本実施の形態ではこの中温水対策として、貯湯タンク１０１の略中間部に中間出湯管１１２を設け、この中間出湯管１１２と給水管１０５より供給される湯水を混合し所定の混合水を得るための第１混合弁１２０を設け、第１温度検出器１２１で検出される湯温をフィードバックすることで弁開度の調節を行い所定の目標温度を確保するようにしている。この第１混合弁１２０を設けたことにより、使用目的に応じた湯温を中温水を優先的に取り出すことが可能となり、貯湯タンク１０１内の中温水を減少させることができる。

前記第１混合弁１２０の出力側には用途に応じた負荷側回路が構成され、まず給湯利用として、第１混合弁１２０からの混合水と出湯管１１１からの高温水とを混合し設定温度の湯水を得るための負荷側混合弁の１つである給湯混合弁１２２を設け、カラン１２４に供給するようにしている。この給湯混合弁１２２の出力側には給湯温度検出器１２３が取り付けられ、給湯温度検出器１２３で検出される湯温をフィードバックすることで弁開度の調節を行い設定温度を確保するようにしている。

また、風呂利用としては、第１混合弁１２０からの混合水と出湯管１１１からの高温水とを混合し設定温度の湯水を得るための負荷側混合弁の１つである風呂混合弁１２５を設け、注湯弁１２６を介して風呂循環回路１１９に接続し浴槽１１３への湯張りを行うようにしている。この風呂混合弁１２５の出力側には風呂温度検出器１２７が取り付けられ、風呂温度検出器１２７で検出される湯温をフィードバックすることで弁開度の調節を行い設定温度を確保するようにしている。

なお、第１混合弁１２０の中温水側供給経路には逆止弁１２８を設け、中間出湯管１１２からの中温水の逆流を防止するようにしている。また、給湯混合弁１２２及び風呂混合弁１２５の湯側供給経路にも逆止弁１２９、１３０を設けるとともに、給湯混合弁１２２の出力側には逆止弁１３１を設けている。

また、カラン１２４の近傍には給湯リモコン１３２、浴室には風呂リモコン１３３が設けられている。この給湯リモコン１３２または風呂リモコン１３３からの運転指示は機器本体側に設けられた制御部１３４に無線または有線で送られ、送信された条件に従って制御部１３４で予め規定された制御動作に基づいて各種動作を行うようにしている。

また、制御部１３４には２４時間を計時するカレンダー機能付きのタイマー部１４０が設けられており、このタイマー部１４０により全量沸き上げ運転を行う夜間時間帯、すなわち深夜電力時間帯（例えば、２３時〜７時）と、湯切れ沸き上げ運転を行う昼間時間帯（７時〜２３時）を設定するようにしている。

本実施の形態における貯湯式給湯装置は、図２に示すような沸き上げ回路１０２により深夜電力時間帯（例えば、２３時〜７時）に予め設定された沸き上げモードに従って貯湯タンク１０１の全量沸き上げ動作を行い、昼間時間帯（７時〜２３時）に貯湯タンク１０１の壁面に取り付けられた残湯湯温検出器１３５、１３６、１３７で検出される温度に基づいて残湯量が減少し湯量不足が発生すると思われる場合は湯切れ沸き上げ動作を行い、貯湯タンク１０１の上部に必要な高温水湯量を確保するようにしている。以上のような沸き上げ動作によって、貯湯タンク１０１には上部から高温水、中温水、低温水の順で層をなして蓄積されることになる。

このように蓄積された貯湯水は、給湯リモコン１３２または風呂リモコン１３３からの要求により制御部１３４が利用側回路の負荷側混合弁を制御して所望の湯水を利用側端末に供給するようにしている。

その本実施の形態における利用側回路の動作の一例を図３、図４を用いて説明すると、まず、給湯リモコン１３２により所望の給湯温度が設定されカラン１２４が開栓されると、給水管１０５から貯湯タンク１０１に給水が開始され、その給水圧により貯湯タンク１０１内の中温水は中間出湯管１１２より排出され、給水管１０５より供給される水道水とともに、第１混合弁１２０の湯側ａ及び水側ｂに供給される。このとき、第１混合弁１２０の初期設定として湯側ａを略全開状態にしておくと貯湯タンク１０１内の中温水が優先的に排出され、混合出口側ｃより次段に供給される。この湯温を第１温度検出器１２１で
検出し、検出された湯温が給湯リモコン１３２で設定された温度より所定温度（例えば２℃）以下の場合は、これ以上湯側に弁開度を調節することができないため、この状態で中温水の供給を継続し、次段の給湯混合弁１２２により出湯管１１１からの高温水と混合して設定温度の湯をカラン１２４に供給する。

次に、第１温度検出器１２１で検出された湯温が給湯リモコン１３２で設定された温度より高い場合は、第１混合弁１２０の水側ｂの開度を開き給水管１０５からの水道水を取り入れ中温水と混合して目標温度になるように弁開度の制御を開始する（太線で示す経路で湯水が流れる）。この制御により第１混合弁１２０の出口温度は徐々に目標温度に近づき、次段の給湯混合弁１２２の水側ｄに予め設定した目標温度の湯を供給する。そして、給湯混合弁１２２で出湯管１１１からの高温水と混合して設定温度の湯をカラン１２４に供給する。

以上のように、通常動作においては第１混合弁１２０により貯湯タンク１０１内に溜まった中温水を優先的に利用してカラン１２４等の利用側端末に湯水供給を行うため、貯湯タンク下方には低温水を確保することができるとともに、貯湯タンク上方の高温水の使用を最小限に抑えることができ、高ＣＯＰの沸き上げ動作と湯切れ現象の抑制を図ることができ、ヒートポンプ式給湯装置の湯水利用形態としては極めて有効な手段を確保できるものである。

しかしながら、上記構成における中温水の優先的な利用形態は、沸き上げレベルが低下し貯湯タンク１０１の全量が所定温度以上で沸き上がらず貯湯タンク１０１の下部湯水温度が低い状態で沸き上がった場合は、貯湯タンク１０１の下部において雑菌が繁殖しやすい温度分布になり、特に、レジオネラ菌が繁殖すると人体に危害を及ぼす場合がある。つまり、沸き上げレベルが所定範囲を下回り貯湯タンク１０１の下部湯水温度が低い状態で沸き上がる場合は、その後の使用形態によって使用湯量が少ない場合等は貯湯タンク１０１内に低温水及び中温水が滞留することになり、レジオネラ菌等の雑菌が繁殖する確立が高くなる。そして、雑菌が繁殖した場合は貯湯タンク下部に近い中温出湯管１１２から優先的に湯水を取り出すため、繁殖した雑菌は中温出湯管１１２から停電復帰後の給湯利用の早い時期に流出されることになり、カラン１２４等を介して外部に排出される。排出された雑菌の中にレジオネラ菌が混入していると空気中に飛散し、呼吸器系より人体に悪影響を及ぼすことになる。

そこで、本実施の形態における給湯装置は、沸き上げレベルが低下し貯湯タンク１０１の全量が所定温度以上の湯温で沸き上がらない状況になったときは、制御部１３４に信号を送って、第１混合弁１２０の水側ｂの弁開度を全開状態となるように駆動し、その後、所定の条件を満足して制御部１３４より制御禁止解除信号が出力されるまで、第１混合弁１２０の制御を禁止状態とし、水側全開状態を保持する中温水使用禁止モードとしている。

この制御により、沸き上げレベルが所定範囲を下回ったときの湯水利用形態は、給水管１０５から供給される水道水を第１混合弁１２０を介して負荷側混合弁である給湯混合弁１２２の水側ｄに供給し、出湯管１１１から供給される湯側ｅの高温水と混合して設定温度の湯水をカラン１２４から利用することになる。

この利用形態により、沸き上げレベルが低下した場合に貯湯タンク１０１の下部にレジオネラ菌等の雑菌が繁殖したとしても、沸き上げレベル低下中の給湯利用において中温出湯管１１２からの湯水供給は禁止されることになり、タンク上部の比較的高温状態の湯を優先的に利用するため、雑菌の流出を抑制することができる。

そして、沸き上げレベルが上昇した後において貯湯タンク１０１の全量沸き上げ運転が行われ、貯湯タンク１０１内の全量がレジオネラ菌等の雑菌が死滅する温度、例えば６５℃以上になると、制御部１３４は第１混合弁１２０の制御禁止解除信号を出力し、通常の中温出湯管１１２からの中温水優先取り出しによる混合制御を再開させるようにしている。

その具体的実施形態として、沸き上げレベル上昇のタイミングが貯湯タンク１０１内の一部の湯量を沸き上げる湯切れ沸き上げ運転を行う昼間時間帯の場合は、沸き上げレベルが上昇した後の最初の全量沸き上げ運転を行う深夜電力時間帯が経過した後の昼間時間帯になってから、第１混合弁１２０の制御禁止を解除するようにしたもので、沸き上げレベル低下中は第１混合弁１２０の制御を禁止して中温出湯管１１２からの湯水の供給を禁止するため、沸き上げレベル低下中に貯湯タンク１０１下部に繁殖したレジオネラ菌等の雑菌の流出を防止することができ、深夜電力時間帯を経過することで貯湯タンク１０１下部の湯水を含むタンク全量をレジオネラ菌が死滅する６５℃以上の湯温に沸き上げることができ、この全量沸き上げ運転の時間帯を経過した後に第１混合弁１２０の制御を用いて湯水混合制御を行うことで、レジオネラ菌等の雑菌が存在しない状態で効果的な湯水利用形態を確保することができる。

また、全量沸き上げ運転を行う深夜電力時間帯に沸き上げレベルが上昇した場合は、復帰時の全量沸き上げ運転でタンク全量を沸き上げることが不可能な場合も想定されるため、この場合は、次回の全量沸き上げ運転を行う深夜電力時間帯が経過するまで第１混合弁１２０の制御を禁止状態とし、次回の深夜電力時間帯で全量沸き上げ運転が完了した後、第１混合弁１２０の制御を用いて湯水混合制御を行うことで、レジオネラ菌等の雑菌が存在しない状態で効果的な湯水利用形態を確保するようにしている。

上記実施の形態における具体的な制御動作を図５，図６のフローチャートを用いて説明すると、まず、図５において、ステップ１で中温出湯管１１２からの中温水の優先的な利用による通常動作が行われており、ステップ２で沸き上げレベルが「２」未満か、つまり貯湯タンク１０１の全量が所定温度以上で沸き上げられない沸き上げレベルに設定されたか否かを判断し、沸き上げレベルが低いと判断したときは、ステップ３で制御部１３４に信号を送って、第１混合弁１２０の弁開度を水側ｂが全開状態となるよう駆動し、その後第１混合弁１２０の弁開度の制御を禁止状態とする。そして、ステップ４で沸き上げレベルが「２」以上か、つまり、手動設定または学習制御により貯湯タンク１０１の全量が所定温度以上で沸き上げられる沸き上げレベルに設定されたか否かを判断し、沸き上げレベルが上昇し高いと判断したときは、ステップ５で貯湯タンク１０１の全量沸き上げ運転が完了したか否かを判断し、完了したと判断したとき、つまり、貯湯タンク１０１内の湯温が所定温度以上になったとき、ステップ６で第１混合弁１２０の制御禁止状態を解除し、通常動作に復帰させるようにしている。

次に、図６において更に詳細な制御動作について説明すると、ステップ１１〜ステップ１４までは図５と同様であり説明を省略する。ステップ１４で沸き上げレベルが上昇し高いと判断したとき、ステップ１５で沸き上げレベル上昇のタイミングがどの時間帯であるかを判断し、昼間時間帯に沸き上げレベル上昇があった場合は、ステップ１６で第１混合弁１２０の弁開度を水側ｂが全開状態となるよう駆動し、その後第１混合弁１２０の弁開度の制御を禁止状態とする中温水使用禁止モードを継続し、次に、ステップ１７で夜間時間帯になったか否かを判断し、夜間時間帯の場合はステップ１８で全量沸き上げ運転を開始し、ステップ１９で夜間時間帯が終了し昼間時間帯になったか否かを判断し、昼間時間帯であると判断したときは全量沸き上げが完了したと判断して、ステップ２０で第１混合弁１２０の制御禁止状態を解除し、通常動作に復帰させるようにしている。

また、ステップ１５で夜間時間帯に沸き上げレベルの上昇があったと判断したときは、ステップ２１で第１混合弁１２０の弁開度を水側ｂが全開状態となるよう駆動し、その後第１混合弁１２０の弁開度の制御を禁止状態とする中温水使用禁止モードを継続し、次に、ステップ２２で全量沸き上げ運転を開始し、ステップ２３で全量沸き上げ運転を行う夜間時間帯が終了したかを判断し、終了したと判断した場合は全量沸き上げ運転を停止する。この場合、夜間時間帯における沸き上げレベルの上昇のタイミングによっては全量沸き上げ条件を満足しない状態で全量沸き上げ運転が停止される場合が想定されるため、最初の昼間時間帯における第１混合弁１２０の制御禁止状態の解除は見送り、ステップ２４で次回の夜間時間帯が判断され、ステップ２５で全量沸き上げ運転が開始され、ステップ２６で昼間時間帯が確認されたとき、ステップ２７で第１混合弁１２０の制御禁止状態を解除し、通常動作に復帰させるようにしている。

以上のように、本発明貯湯式給湯装置は、ヒートポンプ式給湯装置の湯水利用形態として極めて有効な手段である中温水を優先的に使用可能な湯水混合制御方法を提供しつつ、沸き上げレベルが低いときの湯水利用形態における安全性を確保したものであり、熱源に関係なく湯水混合制御全般に適用できるものである。

本発明の実施の形態１における貯湯式給湯装置の構成図 同貯湯式給湯装置における沸き上げ動作を示す図 同貯湯式給湯装置における湯水利用形態の一例を示す図 同貯湯式給湯装置における湯水利用形態の別の一例を示す図 同貯湯式給湯装置における制御動作を示すフローチャート 同貯湯式給湯装置における別の制御動作を示すフローチャート

符号の説明

１０１ 貯湯タンク
１０５ 給水管
１０６ ヒートポンプ回路
１１１ 出湯管
１１２ 中温出湯管
１２０ 第１混合弁
１２２ 給湯混合弁（負荷側混合弁）
１２５ 風呂混合弁（負荷側混合弁）
１３２ 給湯リモコン
１３４ 制御部
１３８ 沸き上げレベル設定手段
１３９ 沸き上げレベル操作部
１４０ タイマー部

Claims (6)

1. ヒートポンプ回路を用いて加熱した湯水をタンク上部から成層状態で貯湯しその湯水を利用して端末側に所望の湯水を供給する貯湯式給湯装置において、
   タンク上部の湯水を取り出す出湯管と、タンクの略中間部の湯水を取り出す中温出湯管と、タンク下部に水道水を供給する給水管と、前記給水管と前記中温出湯管からの湯水を混合する第１混合弁と、前記第１混合弁からの湯水と前記出湯管からの高温水を混合し所定温度の湯水を端末側に供給する利用側混合弁と、前記第１混合弁と利用側混合弁の弁開度制御を行う制御部とを備え、
   全量沸き上げ運転を行う時間帯を設定するとともに、湯量不足を判断したとき湯切れ沸き上げ運転を行うことを設定し、かつ、沸き上げレベルを手動または使用湯量により学習し自動的に設定するようにした貯湯式給湯装置であって、
   前記制御部は、沸き上げレベルが予め定めた範囲まで下がったとき中温水使用禁止モードとし、前記第１混合弁の制御を禁止するようにした貯湯式給湯装置。
2. 中温水使用禁止モードは、沸き上げ完了時に貯湯タンクの全量が予め定めた所定温度以上の湯温で沸き上がらない条件の沸き上げレベルに設定されたときとした請求項１記載の貯湯式給湯装置。
3. 制御部は、中温水使用禁止モードになったとき、第１混合弁を水側全開状態とし、中温出湯管からの湯水供給を禁止するようにした請求項１記載の貯湯式給湯装置。
4. 制御部は、沸き上げレベルが予め定めた範囲を上回ったとき、その後の全量沸き上げ運転において所定の沸き上げ条件で全量沸き上げ運転の完了が確認されたとき、第１混合弁の制御禁止を解除するようにした請求項１〜３のいずれか１項記載の貯湯式給湯装置。
5. 制御部は、沸き上げレベルが予め定めた範囲を上回るタイミングが湯切れ沸き上げ運転を行う時間帯の場合、最初の全量沸き上げ運転の時間帯が経過した後の湯切れ沸き上げ運転を行う時間帯になってから、第１混合弁の制御禁止を解除するようにした請求項１〜４のいずれか１項記載の貯湯式給湯装置。
6. 制御部は、沸き上げレベルが予め定めた範囲を上回るタイミングが全量沸き上げ運転を行う時間帯の場合、次回の全量沸き上げ運転の時間帯が経過した後の湯切れ沸き上げ運転を行う時間帯になってから、第１混合弁の制御禁止を解除するようにした請求項１〜４のいずれか１項記載の貯湯式給湯装置。