JP2013015290A - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの流路切換手段を一緒に作動させるときに、給湯温度や加熱装置の入水温度が変動するのを抑制し、水温を安定させる。
【解決手段】貯湯式給湯機１００は、貯湯タンク１０、流路切換弁３３，３４、利用側熱交換器２２、ヒートポンプユニット６０、制御部７０等を備える。制御部７０は、流路切換弁３３，３４の形態を切換えることにより、給湯機の運転形態を制御する。また、制御部７０は、第１，第の流路切換弁３３，３４の切換動作を一緒に実行する場合に、少なくとも一方の流路切換弁の切換後の形態に応じて該各流路切換手段３３，３４のうち先に切換える流路切換弁を可変とする。これにより、運転形態の移行時には、給湯配管５に低温水が混入して給湯温度が変動したり、ヒートポンプユニット６０の入水温度が変動するのを抑制することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、貯湯式給湯機に関し、特に、ヒートポンプ等の加熱装置を備えた貯湯式給湯機に関する。

従来技術として、例えば特許文献１に記載されているように、ヒートポンプ等の加熱装置と、水の流路を切換える２つの流路切換弁とを備えた貯湯式給湯機が知られている。従来技術では、必要に応じて両方の流路切換弁を一緒に作動させることにより、給湯機の運転形態を制御し、水を沸上げる沸上運転や加熱対象水を加熱する加熱運転を実行する。

特開２０１０−２２３４５１号公報

従来技術では、上述したように、両方の流路切換弁を一緒に作動させる（切換える）ことにより、給湯機の運転形態を制御する場合がある。しかしながら、従来技術では、このような場合において、２つの流路切換弁の作動順序（切換順序）が規定されていないため、作動順序によっては給湯温度が変動したり、加熱装置に流入する水の温度（入水温度）が変動するという問題がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、２つの流路切換手段を一緒に作動させるときに、給湯温度や加熱装置の入水温度が変動するのを抑制し、水温を安定させることが可能な貯湯式給湯機を提供することを目的とする。

本発明に係る貯湯式給湯機は、熱源から熱が供給される沸上げ用熱交換器を有し、沸上げ用熱交換器を流通する水を加熱する加熱装置と、加熱装置により加熱した温水を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンクに貯留した温水及び加熱装置により加熱した温水の熱を利用して加熱対象水を加熱する利用側熱交換器と、貯湯タンクの下部、利用側熱交換器の流出側及び沸上げ用熱交換器の流入側に個別に接続された３つのポートを有する流路切換手段であって、貯湯タンクの下部と沸上げ用熱交換器の流入側とを連通する第１流路形態と、利用側熱交換器の流出側と沸上げ用熱交換器の流入側とを連通する第２流路形態と、３つのポート間を相互に連通する第３流路形態のうち、何れか１つの流路形態を選択することが可能な第１の流路切換手段と、貯湯タンクの上部及び下部と沸上げ用熱交換器の流入側及び流出側とに個別に接続された４つのポートを有し、貯湯タンクの上部に接続されたポートが利用側熱交換器の流入側にも接続された流路切換手段であって、沸上げ用熱交換器の流出側と貯湯タンクの上部とを連通する第１流路形態と、沸上げ用熱交換器の流出側と貯湯タンクの下部とを連通する第２流路形態と、第１の流路切換手段の流出側と貯湯タンクの下部とを連通する第３流路形態のうち、何れか１つの流路形態を選択することが可能な第２の流路切換手段と、第１の流路切換手段と沸上げ用熱交換器の流入側とを接続する流路に設けられたポンプであって、吸込側が第１の流路切換手段に接続され、吐出側が沸上げ用熱交換器の流入側及び第２の流路切換手段に接続された循環ポンプと、第１，第２の流路切換手段の切換動作を実行し、給湯機の運転形態を切換える制御手段と、第１，第２の流路切換手段の切換動作を一緒に実行する場合に、少なくとも一方の流路切換手段の切換後の形態に応じて該各流路切換手段のうち先に切換える流路切換手段を可変とする切換順序可変手段と、を備える。

本発明によれば、２つの流路切換手段を一緒に切換える場合には、少なくとも一方の流路切換手段の切換後の形態に応じて切換順序を適切に変化させることができる。これにより、給湯機の運転形態の移行時には、給湯温度が変動したり、加熱装置の入水温度が変動するのを抑制し、水温を安定させることができる。

本発明の実施の形態１において、貯湯式給湯機を示す全体構成図である。 バイパス運転時の回路構成を示す動作説明図である。 沸上単独運転時の回路構成を示す動作説明図である。 沸上追焚き同時運転時の回路構成を示す動作説明図である。 追焚単独運転時の回路構成を示す動作説明図である。 本発明の実施の形態１において、流路切換弁の切換順序を制御するための処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１の制御により給湯機の運転状態を切換える場合の中間状態を示す動作説明図である。 本発明の実施の形態２において、流路切換弁の切換順序を制御するための処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２の制御により給湯機の運転状態を切換える場合の中間状態を示す動作説明図である。

実施の形態１．
以下、図１乃至図７を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。なお、各図においては、共通する要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略するものとする。図１は、本発明の実施の形態１において、貯湯式給湯機を示す全体構成図である。この図に示すように、貯湯式給湯機１００は、貯湯タンクユニット１と、ヒートポンプユニット６０とを備えている。これらのユニット１，６０は、ヒートポンプ入口配管４１とヒートポンプ出口配管４２とにより相互に接続されている。また、貯湯タンクユニット１には、制御手段としての制御部７０が搭載されており、制御部７０は、ユニット１，６０に搭載された各種の弁機構、ポンプ等を制御するように構成されている。以下、貯湯タンクユニット１及びヒートポンプユニット６０の構成について説明する。

まず、ヒートポンプユニット６０は、貯湯タンクユニット１から導かれた低温水を加熱する（沸上げる）加熱装置を構成するものである。ヒートポンプユニット６０は、圧縮機６１、沸上げ用熱交換器６２、膨張弁６３、空気熱交換器６４等を備えており、これらの機器は冷媒循環配管６５を介して環状に接続され、冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を構成している。沸上げ用熱交換器６２は、冷媒循環配管６５を流れる冷媒（熱源）と貯湯タンクユニット１から流入する低温水との間で熱交換を行い、冷媒により加熱した高温水を貯湯タンクユニット１に向けて流出させる。また、ＨＰ出口側サーミスタ６６は、沸上げ用熱交換器６２で加熱した高温水の温度を検知するための温度センサーであり、ヒートポンプ出口配管４２に設けられている。

一方、貯湯タンクユニット１には、以下の各種部品や配管などが搭載されている。貯湯タンク１０は、ヒートポンプユニット６０により加熱した温水を貯留するものである。貯湯タンク１０は、第１下部１１、第２下部１２及び第３下部１３を有し、第３下部１３には、市水を供給するための給水配管２が減圧弁３を介して接続されている。また、貯湯タンク１０の上部には、タンク内に湯水を導入することが可能な後述のタンク上部配管４３が接続されている。これにより、貯湯タンク１０には、ヒートポンプユニット６０により加熱された高温水が上部から流入すると共に、給水配管２から供給される低温水が第３下部１３から流入し、上部と下部とで温度差が生じるように湯水が貯留される。また、貯湯タンク１０の表面には、高さ方向の異なる位置に残湯サーミスタ１６，１７が取り付けられており、これらのサーミスタ１６，１７は、貯湯タンク１０内の湯水の温度分布を検出する。制御部７０は、残湯サーミスタ１６、１７により検出した温度分布に基いて、貯湯タンク１０内の残湯量を把握し、ヒートポンプユニット６０により貯湯タンク１０内の湯水を沸上げる沸き上げ運転の開始及び停止などを制御する。

また、貯湯タンクユニット１内には、循環ポンプ２１及び利用側熱交換器２２が内蔵されている。循環ポンプ２１は、貯湯タンクユニット１内に配置された後述の各配管に湯水を循環させるものである。利用側熱交換器２２は、貯湯タンク１０に貯留した高温水やヒートポンプユニット６０により加熱した高温水の熱を利用して、２次側の加熱対象水（浴槽循環水や暖房用循環水など）を加熱するものである。なお、本実施の形態では、利用側熱交換器２２の２次側に接続する構成として、浴槽５０内の湯水を循環させる浴槽水循環回路５１を例に挙げて説明する。浴槽水循環回路５１の途中には、利用側熱交換器２２と、浴槽水を循環させる２次側循環ポンプ５２とが接続されている。また、浴槽水循環回路５１には、浴槽５０から流出した浴槽水の温度を検出する浴槽出口側サーミスタ５３が設けられている。

次に、貯湯タンクユニット１に搭載された弁機構、配管等について説明する。貯湯タンクユニット１は、第１の流路切換手段としての流路切換弁３３と、第２の流路切換手段としての流路切換弁３４とを備えている。第１の流路切換弁３３は、電磁駆動式の三方弁等により構成され、３つのポートａ，ｂ，ｃを有している。これらのポートａ，ｂ，ｃは、後述の各配管により貯湯タンク１０の第１下部１１、利用側熱交換器２２の流出側及び沸上げ用熱交換器６２の流入側に個別に接続されている。そして、第１の流路切換弁３３は、制御部７０から入力される信号に応じて切換えられ、ポートａ−ｃ間を連通する第１流路形態（ａ−ｃ経路）と、ポートｂ−ｃ間を連通する第２流路形態（ｂ−ｃ経路）と、３つのポートａ−ｂ−ｃ間を相互に連通する第３流路形態（ａ−ｂ−ｃ経路）のうち、何れか１つの流路形態を選択する。

第２の流路切換弁３４は、電磁駆動式の四方弁等により構成され、４つのポートａ，ｂ，ｃ，ｄを有している。これらのポートａ，ｂ，ｃ，ｄは、後述の各配管により、貯湯タンク１０の上部及び第２下部１２と、沸上げ用熱交換器６２の流入側及び流出側とに個別に接続されている。また、貯湯タンク１０の上部に接続されたポートａは、利用側熱交換器２２の流入側にも接続されている。そして、第２の流路切換弁３４は、制御部７０から入力される信号に応じて切換えられ、ポートａ−ｂ間を連通する第１流路形態（ａ−ｂ経路）と、ポートｂ−ｃ間を連通する第２流路形態（ｂ−ｃ経路）と、ポートｃ−ｄ間を相互に連通する第３流路形態（ｃ−ｄ経路）のうち、何れか１つの流路形態を選択する。

また、貯湯タンクユニット１は、タンク下部配管４０、ヒートポンプ入口配管４１、ヒートポンプ出口配管４２、タンク上部配管４３、追焚き配管３５、タンク下部戻し配管４４、加熱水流入配管４５及び加熱水戻し配管４６を有している。これらの配管は、貯湯タンクユニット１内を流れる水の流路を構成している。詳しく述べると、タンク下部配管４０は、貯湯タンク１０の第１下部１１と第１の流路切換弁３３のポートａとを接続している。ヒートポンプ入口配管４１は、第１の流路切換弁３３のポートｃとヒートポンプユニット６０（沸上げ用熱交換器６２）の流入側とを接続し、ヒートポンプ出口配管４２は、沸上げ用熱交換器６２の流出側と第２の流路切換弁３４のポートｂとを接続している。

タンク上部配管４３は、第２の流路切換弁３４のポートａと貯湯タンク１０の上部とを接続している。また、タンク上部配管４３の途中には、後述の給湯配管５が分岐する接続部４７が設けられている。追焚き配管３５は、一端が第２の流路切換弁３４のポートｄに接続されている。追焚き配管３５の他端は、ヒートポンプ入口配管４１の途中に接続され、ヒートポンプ入口配管４１の一部を介して沸上げ用熱交換器６２の流入側に接続されている。また、タンク下部戻し配管４４は、第２の流路切換弁３４のポートｃと貯湯タンク１０の第２下部１２とを接続している。

加熱水流入配管４５は、一端が接続部４８でタンク上部配管４３の途中に接続されている。即ち、加熱水流入配管４５は、給湯配管５の接続部４７よりも第２の流路切換弁３４に近い接続部４８において、タンク上部配管４３から分岐している。そして、加熱水流入配管４５の他端は、利用側熱交換器２２の流入側に接続されている。一方、加熱水戻し配管４６は、利用側熱交換器２２の流出側と第１の流路切換弁３３のポートｂとを接続している。加熱水流入配管４５及び加熱水戻し配管４６は、利用側熱交換器２２を介してタンク上部配管４３と第１の流路切換弁３３のポートｂとを接続する加熱水流路を構成している。また、このような各配管の接続において、循環ポンプ２１は、ヒートポンプ入口配管４１と追焚き配管３５との接続部よりも第１の流路切換弁３３に近い位置でヒートポンプ入口配管４１の途中に設けられている。これにより、循環ポンプ２１は、吸込側が第１の流路切換弁３３のポートｃに接続され、吐出側が沸上げ用熱交換器６２の流入側及び第２の流路切換弁３４のポートｄに接続されている。

さらに、貯湯タンクユニット１は、給湯配管５、給水分岐管６、給湯混合弁２９、ふろ混合弁３０、混合水給湯管３１及び浴槽水給湯管３２を備えている。給湯配管５は、貯湯タンク１０に貯留した湯水を給湯機の外部に供給するための流路である。給湯配管５の一端は、タンク上部配管４３の接続部４７に接続され、タンク上部配管４３の一部を介して貯湯タンク１０の上部に接続されている。給湯配管５の他端は、湯側配管として給湯混合弁２９及びふろ混合弁３０に接続されている。また、給水分岐管６は、減圧弁３を介して給水配管２から分岐し、水側配管として給湯混合弁２９及びふろ混合弁３０に接続されている。給湯混合弁２９とふろ混合弁３０は、給湯配管５から供給される高温水と給水分岐管６から供給される低温水との流量比を調整し、両者が混合された温水の温度を給湯機のリモコン等により設定された設定温度に調整するものである。そして、給湯混合弁２９により温度調整された温水は、混合水給湯管３１を流通し、ユーザが使用するシャワーやカランの蛇口等に供給される。また、ふろ混合弁３０により温度調整された温水は、浴槽水給湯管３２を介して浴槽水循環回路５１に流入し、浴槽５０に供給される。

このように構成される給湯機の動作は、制御部７０により制御される。制御部７０は、給湯機の作動状態やユーザ等による各種設定の状態等に応じて、流路切換弁３３，３４の切換動作を実行し、給湯機の運転形態を切換える。以下、図２乃至図５を参照しつつ、給湯機の運転形態の例について説明する。なお、図２乃至図５では、各運転形態の実行時に、これと並行して給湯配管５から外部に給湯する場合を例示している。

（バイパス運転）
図２は、バイパス運転時の回路構成を示す動作説明図である。バイパス運転は、ヒートポンプユニット６０と貯湯タンク１０の下部との間で温水を循環しつつ、給湯機を待機状態に保持するものである。バイパス運転時には、第１の流路切換弁３３が第１流路形態（ａ−ｃ経路）に保持され、第２の流路切換弁３４が第２流路形態（ｂ−ｃ経路）に保持される。これにより、第１の流路切換弁３３は、貯湯タンク１０の第１下部１１と沸上げ用熱交換器６２の流入側と連通し、第２の流路切換弁３４は、沸上げ用熱交換器６２の流出側と貯湯タンク１０の第２下部１２とを連通した状態となる。そして、ヒートポンプユニット６０及び循環ポンプ２１が作動する。この結果、貯湯タンク１０の第１下部１１から流出した水は、配管４０，４１及び第１の流路切換弁３３を介して沸上げ用熱交換器６２に流入し、当該交換器内で加熱されて温水となる。そして、この温水は、沸上げ用熱交換器６２から流出し、配管４２，４４及び第２の流路切換弁３４を介して貯湯タンク１０の第２下部１２に流入する。

（沸上単独運転）
図３は、沸上単独運転時の回路構成を示す動作説明図である。沸上単独運転は、ヒートポンプユニット６０により沸上げた温水を貯湯タンク１０に貯留したり、外部に給湯するものである。なお、図３では、ヒートポンプユニット６０により沸上げた温水を貯湯タンク１０内の温水と一緒に給湯する場合を例示している。沸上単独運転時には、第１の流路切換弁３３が第１流路形態（ａ−ｃ経路）に保持され、第２の流路切換弁３４が第１流路形態（ａ−ｂ経路）に保持される。これにより、第１の流路切換弁３３は、バイパス運転時と同様に機能し、第２の流路切換弁３４は、沸上げ用熱交換器６２の流出側をタンク上部配管４３（貯湯タンク１０の上部及び給湯配管５）に連通した状態となる。そして、ヒートポンプユニット６０及び循環ポンプ２１が作動する。この結果、貯湯タンク１０の第１下部１１から流出した水は、沸上げ用熱交換器６２により加熱されて温水となり、この温水は、配管４２，４３及び第２の流路切換弁３４を介して給湯配管５に流入し、外部に供給される。このとき、給湯配管５には、貯湯タンク１０からも温水が流入する。

一方、沸上単独運転時に給湯が行われていない場合には、給湯配管５が混合弁２９，３０により閉塞されているので、タンク上部配管４３に流入した温水は、貯湯タンク１０の上部に流入し、タンク内に貯留される。なお、タンク上部配管４３には、加熱水流入配管４５が接続されているが、沸上単独運転時には、加熱水戻し配管４６の下流側が第１の流路切換弁３３により閉塞されている。このため、第２の流路切換弁３４から流出した温水は、加熱水流入配管４５に流入することなく、タンク上部配管４３を流通する。

（沸上追焚き同時運転）
図４は、沸上追焚き同時運転時の回路構成を示す動作説明図である。沸上追焚き同時運転は、ヒートポンプユニット６０により沸上げた温水を利用して浴槽水を加熱（追焚き）するものである。沸上追焚き同時運転時には、第１の流路切換弁３３が第２流路形態（ｂ−ｃ経路）に保持され、第２の流路切換弁３４が第１流路形態（ａ−ｂ経路）に保持される。そして、ヒートポンプユニット６０、循環ポンプ２１及び２次側循環ポンプ５２が作動する。この状態において、第２の流路切換弁３４は、沸上単独運転時と同様に、沸上げ用熱交換器６２の流出側をタンク上部配管４３に連通している。しかし、第１の流路切換弁３３は、利用側熱交換器２２の流出側と沸上げ用熱交換器６２の流入側とを連通しており、加熱水戻し配管４６の下流側は閉塞されていないので、タンク上部配管４３に流入した温水は、加熱水流入配管４５に流入する。そして、この温水は、利用側熱交換器２２を流通して浴槽水を加熱した後に、配管４６，４１及び第１の流路切換弁３３を介して沸上げ用熱交換器６２に流入する。

（追焚単独運転）
図５は、追焚単独運転時の回路構成を示す動作説明図である。追焚単独運転は、貯湯タンク１０に貯留された温水を利用して浴槽水を加熱するものである。追焚単独運転時には、第１の流路切換弁３３が第２流路形態（ｂ−ｃ経路）に保持され、第２の流路切換弁３４が第３流路形態（ｃ−ｄ経路）に保持される。これにより、第１の流路切換弁３３は、沸上追焚き同時運転時と同様に機能し、第２の流路切換弁３４は、第１の流路切換弁３３の流出側であるポートｂと貯湯タンク１０の第２下部１２とを連通した状態となる。そして、循環ポンプ２１及び２次側循環ポンプ５２が作動する。この結果、貯湯タンク１０内の温水はタンクの上部から流出し、配管４３，４５を介して利用側熱交換器２２を流通することにより、浴槽水を加熱する。そして、この温水は配管４６，４１及び第１の流路切換弁３３を介して追焚き配管３５に流入し、更に第２の流路切換弁３４及びタンク下部戻し配管４４を介して貯湯タンク１０に戻される。

次に、給湯機の運転形態を移行する場合の流路切換弁３３，３４の切換順序について説明する。本実施の形態では、流路切換弁３３，３４の切換動作を一緒に実行する場合に、少なくとも一方の流路切換弁の切換後の形態に応じて流路切換弁３３，３４のうち先に切換える流路切換弁を可変とする。図６は、流路切換弁の切換順序を制御するための処理を示すフローチャートである。

図６に示すルーチンにおいて、まず、Ｓ１では、給湯機の運転形態を移行するときに、両方の流路切換弁３３，３４を一緒に切換える必要があるか否かを判定する。ここで、流路切換弁３３，３４を一緒に切換える必要がないと判定した場合には、Ｓ２において、流路切換弁３３，３４の何れか一方のみを切換える単独流路切換動作を実行する。ここで、Ｓ２の具体例を挙げると、例えばバイパス運転（図２）から沸上単独運転（図３）に移行する場合には、第２の流路切換弁３４のみを第２流路形態（ｂ−ｃ経路）から第１流路形態（ａ−ｂ経路）に切換えればよいので、この場合には単独流路切換動作を実行する。

一方、Ｓ１において、両方の流路切換弁３３，３４を一緒に切換える必要があると判定した場合には、Ｓ３に移行し、第２の流路切換弁３４の切換後の形態が第１流路形態（ａ−ｂ経路）であるか否かを判定する。そして、Ｓ３の判定が成立した場合には、Ｓ４において、第１の流路切換弁３３の切換動作を先に実行してから、第２の流路切換弁３４の切換動作を実行する。ここで、Ｓ４の具体例を挙げると、例えばバイパス運転（図２）から沸上追焚き同時運転（図４）に移行する場合には、第１の流路切換弁３３を第１流路形態（ａ−ｃ経路）から第２流路形態（ｂ−ｃ経路）に切換えた後に、第２の流路切換弁３４を第２流路形態（ｂ−ｃ経路）から第１流路形態（ａ−ｂ経路）に切換える。この切換順序によれば、以下の作用効果を得ることができる。

まず、バイパス運転時には、図２に示すように、タンク上部配管４３が使用されないので、タンク上部配管４３には、貯湯タンク１０の上部及び給湯配管５と比較して温度の異なる水（長時間放置された場合などには温度が低下した水）が滞留している場合がある。この状態で、仮に上記切換順序とは逆に、第２の流路切換弁３４を先に切換えた場合には、給湯機の運転形態が図２→図３→図４のように変化して沸上追焚き同時運転に移行する。即ち、第２の流路切換弁３４を切換えてから第１の流路切換弁３３を切換えるまでの間には、図３に示す中間状態が生じることになり、この中間状態では、ヒートポンプユニット６０から流出する温水がタンク上部配管４３に流入する。このとき、給湯配管５から外部への給湯が行われていると、タンク上部配管４３に滞留していた低温水が給湯配管５に流入し、外部に供給される湯の温度が変動する虞れがある。

これに対し、本実施の形態では、第１の流路切換弁３３を切換えてから第２の流路切換弁３４を切換えるので、給湯機の運転形態は、図２→図７→図４のように移行する。ここで、図７は、本発明の実施の形態１の制御により給湯機の運転状態を切換える場合の中間状態を示す動作説明図である。図７に示すように、第１の流路切換弁３３を先に切換えた場合には、貯湯タンク１０の上部からタンク上部配管４３を介して加熱水流入配管４５に温水が流入するので、これに伴ってタンク上部配管４３内の低温水も加熱水流入配管４５に流入する。即ち、このときに外部への給湯が行われていた場合でも、タンク上部配管４３に滞留していた低温水が給湯配管５に流入するのを防止することができる。従って、例えばバイパス運転から沸上追焚き同時運転への移行時に、給湯管３１，３２に供給される湯の温度変化を抑制し、シャワーやカラン等の給湯端末において湯温を安定させることができる。

一方、図６において、Ｓ３の判定が不成立の場合、即ち、第２の流路切換弁３４の切換後の形態が第２流路形態（ｂ−ｃ経路）または第３流路形態（ｃ−ｄ経路）であると判定した場合には、Ｓ５に移行する。Ｓ５では、第２の流路切換弁３４の切換動作を先に実行してから、第１の流路切換弁３３の切換動作を実行する。ここで、Ｓ５の具体例を挙げると、例えば沸上追焚き同時運転（図４）からバイパス運転（図２）に移行する場合には、まず、第２の流路切換弁３４を第１流路形態（ａ−ｂ経路）から第２流路形態（ｂ−ｃ経路）に切換えた後に、第１の流路切換弁３３を第２流路形態（ｂ−ｃ経路）から第１流路形態（ａ−ｃ経路）に切換える。この切換順序によれば、給湯機の運転形態は、図４→図７→図２のように移行するので、前記Ｓ４の場合と同様の作用効果を得ることができる。

詳しく述べると、仮にＳ５の切換順序が逆であり、第１の流路切換弁３３の切換動作を先に実行した場合には、給湯機の運転形態が図４→図３→図２のように変化する。この結果、図３に示す中間状態では、沸上追焚き同時運転時に使用されていなかったタンク上部配管４３内の低温水が給湯配管５に流入する虞れがある。これに対し、Ｓ５の切換順序によれば、図７の中間状態において、タンク上部配管４３内の低温水が加熱水流入配管４５に流入する。従って、例えば沸上追焚き同時運転からバイパス運転への移行時に、給湯温度の変化を抑制することができる。

以上詳述した通り、本実施の形態によれば、１つの循環ポンプ２１と２つの流路切換弁３３，３４とを用いて、貯湯タンク１０内の水を沸上げる運転と加熱対象水を加熱する運転とを同時に実行することができる。また、２つの流路切換弁３３，３４を一緒に切換える場合には、第２の流路切換弁３４の切換後の形態に応じて切換順序を適切に変化させることができる。これにより、運転形態の移行時には、給湯配管５に低温水が混入するのを防止し、給湯温度の変動を抑制できるだけでなく、タンク上部配管４３から貯湯タンク１０の上部に供給される温水温度の変動も抑制することができる。

なお、前記実施の形態１では、図６中に示すＳ３，Ｓ４，Ｓ５が請求項１における切換順序可変手段の具体例を示している。このうち、Ｓ３，Ｓ４は、請求項２における切換順序可変手段の具体例を示し、Ｓ３，Ｓ５は、請求項３における切換順序可変手段の具体例を示している。

実施の形態２．
次に、図８及び図９を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態１と同様の構成及び制御（図１乃至図５）において、第１の流路切換手段の切換後の形態に応じて流路切換手段の切換順序を可変とすることを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

図８は、本発明の実施の形態２において、流路切換弁の切換順序を制御するための処理を示すフローチャートである。この図において、まず、Ｓ１，Ｓ２では、実施の形態１（図６）と同様に、両方の流路切換弁３３，３４を一緒に切換える必要があるか否かを判定し、その必要がない場合には、単独流路切換動作を実行する。また、両方の流路切換弁３３，３４を一緒に切換える必要があると判定した場合には、Ｓ６に移行する。

Ｓ６では、第１の流路切換弁３３の切換後の形態が第１流路形態（ａ−ｃ経路）であるか否かを判定する。そして、Ｓ６の判定が成立した場合には、Ｓ７において、第１の流路切換弁３３の切換動作を先に実行してから、第２の流路切換弁３４の切換動作を実行する。ここで、Ｓ７の具体例を挙げると、例えば追焚単独運転（図５）からバイパス運転（図２）に移行する場合には、まず、第１の流路切換弁３３を第２流路形態（ｂ−ｃ経路）から第１流路形態（ａ−ｃ経路）に切換えた後に、第２の流路切換弁３４を第３流路形態（ｃ−ｄ経路）から第２流路形態（ｂ−ｃ経路）に切換える。この切換順序によれば、以下の作用効果を得ることができる。

まず、追焚単独運転時には、図５に示すように、沸上げ用熱交換器６２に対する水の流入が停止している。この状態で、仮に上記切換順序とは逆に、第２の流路切換弁３４を先に切換えた場合には、給湯機の運転形態が図５→図７→図２のように変化してバイパス運転に移行する。なお、図７は、実施の形態１で参照したものである。この結果、図５→図７の移行時には、入水が停止されていた沸上げ用熱交換器６２に対して、タンク上部からの流出水（高温水）が流入することになる。また、図７→図２の移行時には、沸上げ用熱交換器６２に流入する水がタンク上部の流出水（高温水）からタンク下部の流出水（低温水）に切換えられることになる。これらの現象は、ヒートポンプユニット６０に対する入水温度の変動（ヒートショック）を生じさせる。

これに対し、Ｓ７では、第１の流路切換弁３４を切換えてから第２の流路切換弁３３を切換えるので、給湯機の運転形態は、図５→図９→図２のように移行する。ここで、図９は、本発明の実施の形態２の制御により給湯機の運転状態を切換える場合の中間状態を示す動作説明図である。この切換順序によれば、沸上げ用熱交換器６２には、タンク下部の低温水が流入するだけとなるので、前述のヒートショックを軽減することができる。

一方、図８において、Ｓ６の判定が不成立の場合、即ち、第１の流路切換弁３３の切換後の形態が第２流路形態（ｂ−ｃ経路）または第３流路形態（ａ−ｂ−ｃ経路）の場合には、Ｓ８に移行する。Ｓ８では、第２の流路切換弁３４の切換動作を先に実行してから、第１の流路切換弁３３の切換動作を実行する。ここで、Ｓ８の具体例を挙げると、例えば沸上単独運転（図３）から追焚単独運転（図５）に移行する場合には、第２の流路切換弁３４を第１流路形態（ａ−ｂ経路）から第３流路形態（ｃ−ｄ経路）に切換えた後に、第１の流路切換弁３３を第１流路形態（ａ−ｃ経路）から第２流路形態（ｂ−ｃ経路）に切換える。この切換順序によれば、給湯機の運転形態は、沸上単独運転から図３→図９→図５のように変化して追焚単独運転に移行するので、前記Ｓ７の場合と同様の作用効果を得ることができる。

詳しく述べると、仮にＳ８の切換順序が逆であり、第１の流路切換弁３３の切換動作を先に実行した場合には、給湯機の運転形態が図３→図４→図５のように移行する。この結果、図３→図４の移行時には、沸上げ用熱交換器６２に流入する水がタンク下部の流出水（低温水）から利用側熱交換器２２の流出水（高温水）に切換えられることになり、前述のヒートショックが生じる。これに対し、Ｓ８の切換順序によれば、沸上げ用熱交換器６２には、タンク下部の低温水が流入した後に水の流入が停止するだけとなるので、ヒートショックを軽減することができる。

このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができ、第１の流路切換弁３３の切換後の形態に応じて流路切換弁３３，３４の切換順序を適切に変化させることができる。これにより、運転形態の移行時には、ヒートポンプユニット６０のヒートショックを軽減し、前記入水温度を安定させることができる。

なお、前記実施の形態２では、図８中に示すＳ６，Ｓ７，Ｓ８が請求項１における切換順序可変手段の具体例を示している。このうち、Ｓ６，Ｓ７は、請求項４における切換順序可変手段の具体例を示し、Ｓ６，Ｓ８は、請求項５における切換順序可変手段の具体例を示している。

また、前記実施の形態１，２では、第２の流路切換弁３４を第２流路形態（ｂ−ｃ経路）から第１流路形態（ａ−ｂ経路）に切換えるときに、当該切換動作を段階的に実行する構成としてもよい。具体例を挙げると、制御部７０は、第２の流路切換弁３４に内蔵された可動部（弁体等）が第２流路形態（ｂ−ｃ経路）に対応する位置から第１流路形態（ａ−ｂ経路）に対応する位置まで移動するときの全移動範囲を５つのステップに分割し、第２の流路切換弁３４の切換時には、前記可動部を１ステップずつ５段階にわたって徐々に移動させる構成としてもよい。また、可動部の移動速度を通常の移動速度に対して半分程度に低下せせる構成としてもよい。これにより、第２の流路切換弁３４の切換動作を徐々に実行することができるので、流路の急変を防止し、給湯温度の変動をより軽減することができる。

また、前記実施の形態１，２では、制御部７０により第１の流路切換弁３３の切換動作を段階的に（徐々に）実行する構成としてもよい。具体例を挙げると、上記第２の流路切換弁３４の場合と同様に、第１の流路切換弁３３の可動部を段階的に移動させたり、当該可動部を低速で移動させればよい。これにより、給湯温度の変動やヒートポンプユニット６０に供給される湯水温度の変動をより軽減することができる。

一方、前記実施の形態１では、第２の流路切換弁３４の切換後の形態に応じて各流路切換弁３３，３４の切換順序を可変とし、実施の形態２では、第１の流路切換弁３３の切換後の形態に応じて各流路切換弁３３，３４の切換順序を可変とする場合を例示した。しかし、本発明では、実施の形態１，２を組合わせることにより、２つの流路切換弁３３，３４の切換後の形態に応じて該各流路切換弁３３，３４の切換順序を可変とする構成としてもよい。

また、前記実施の形態１，２では、第１，第２の流路切換手段として、それぞれ単一の流路切換弁３３，３４を用いるものとした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば複数の弁機構を組合わせることにより１つの流路切換手段を実現してもよい。

また、前記実施の形態１，２では、加熱対象水として浴槽水を採用し、加熱対象水を加熱する加熱運転の一例として、浴槽水を追焚きする運転（沸上追焚き同時運転及び追焚単独運転）について説明した。しかし、本発明の加熱運転はこれに限らず、例えば暖房用循環水を加熱対象水とする暖房運転であってもよい。

また、前記実施の形態１，２では、ヒートポンプユニット６０として、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプサイクルを用いるものとしたが、例えば一般の臨界圧力以下で作動するヒートポンプサイクルを用いてもよい。この場合、冷媒としては、フロンガス、アンモニア等を用いてもよい。

１ 貯湯タンクユニット
５ 給湯配管（給湯流路）
１０ 貯湯タンク
２１ 循環ポンプ
２２ 利用側熱交換器
３３ 第１の流路切換弁（第１の流路切換手段）
３４ 第２の流路切換弁（第２の流路切換手段）
４３ タンク上部配管（タンク上部流路）
４５ 加熱水流入配管（加熱水流路）
４６ 加熱水戻し配管（加熱水流路）
６０ ヒートポンプユニット（加熱装置）
６２ 沸上げ用熱交換器
７０ 制御部（制御手段）
１００ 貯湯式給湯機

Claims (7)

1. 熱源から熱が供給される沸上げ用熱交換器を有し、前記沸上げ用熱交換器を流通する水を加熱する加熱装置と、
   前記加熱装置により加熱した温水を貯留する貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクに貯留した温水及び前記加熱装置により加熱した温水の熱を利用して加熱対象水を加熱する利用側熱交換器と、
   前記貯湯タンクの下部、前記利用側熱交換器の流出側及び前記沸上げ用熱交換器の流入側に個別に接続された３つのポートを有する流路切換手段であって、前記貯湯タンクの下部と前記沸上げ用熱交換器の流入側とを連通する第１流路形態と、前記利用側熱交換器の流出側と前記沸上げ用熱交換器の流入側とを連通する第２流路形態と、前記３つのポート間を相互に連通する第３流路形態のうち、何れか１つの流路形態を選択することが可能な第１の流路切換手段と、
   前記貯湯タンクの上部及び下部と前記沸上げ用熱交換器の流入側及び流出側とに個別に接続された４つのポートを有し、前記貯湯タンクの上部に接続されたポートが前記利用側熱交換器の流入側にも接続された流路切換手段であって、前記沸上げ用熱交換器の流出側と前記貯湯タンクの上部とを連通する第１流路形態と、前記沸上げ用熱交換器の流出側と前記貯湯タンクの下部とを連通する第２流路形態と、前記第１の流路切換手段の流出側と前記貯湯タンクの下部とを連通する第３流路形態のうち、何れか１つの流路形態を選択することが可能な第２の流路切換手段と、
   前記第１の流路切換手段と前記沸上げ用熱交換器の流入側とを接続する流路に設けられたポンプであって、吸込側が前記第１の流路切換手段に接続され、吐出側が前記沸上げ用熱交換器の流入側及び前記第２の流路切換手段に接続された循環ポンプと、
   前記第１，第２の流路切換手段の切換動作を実行し、給湯機の運転形態を切換える制御手段と、
   前記第１，第２の流路切換手段の切換動作を一緒に実行する場合に、少なくとも一方の流路切換手段の切換後の形態に応じて該各流路切換手段のうち先に切換える流路切換手段を可変とする切換順序可変手段と、
   を備えた貯湯式給湯機。
2. 前記第２の流路切換手段と前記貯湯タンクの上部とを接続する流路であって、外部に給湯する給湯流路が接続されたタンク上部流路と、
   前記給湯流路の接続部よりも前記第２の流路切換手段に近い位置で前記タンク上部流路の途中から分岐し、前記利用側熱交換器を介して前記第１の流路切換手段に接続された加熱水流路と、を備え、
   前記切換順序可変手段は、前記第１，第２の流路切換手段を一緒に切換えるときに前記第２の流路切換手段の切換後の形態が前記第１流路形態の場合に、前記第１の流路切換手段の切換動作を先に実行してから前記第２の流路切換手段の切換動作を実行してなる請求項１に記載の貯湯式給湯機。
3. 前記第２の流路切換手段と前記貯湯タンクの上部とを接続する流路であって、外部に給湯する給湯流路が接続されたタンク上部流路と、
   前記給湯流路の接続部よりも前記第２の流路切換手段に近い位置で前記タンク上部流路の途中から分岐し、前記利用側熱交換器を介して前記第１の流路切換手段に接続された加熱水流路と、を備え、
   前記切換順序可変手段は、前記第１，第２の流路切換手段を一緒に切換えるときに前記第２の流路切換手段の切換後の形態が前記第２流路形態または前記第３流路形態の場合に、前記第２の流路切換手段の切換動作を先に実行してから前記第１の流路切換手段の切換動作を実行してなる請求項１または２に記載の貯湯式給湯機。
4. 前記切換順序可変手段は、前記第１，第２の流路切換手段を一緒に切換えるときに前記第１の流路切換手段の切換後の形態が前記第１流路形態の場合に、前記第１の流路切換手段の切換動作を先に実行してから前記第２の流路切換手段の切換動作を実行してなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の貯湯式給湯機。
5. 前記切換順序可変手段は、前記第１，第２の流路切換手段を一緒に切換えるときに前記第１の流路切換手段の切換後の形態が前記第２流路形態または前記第３流路形態の場合に、前記第２の流路切換手段の切換動作を先に実行してから前記第１の流路切換手段の切換動作を実行してなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の貯湯式給湯機。
6. 前記制御手段は、前記第２の流路切換手段を前記第２流路形態から前記第１流路形態に切換えるときに、当該切換動作を段階的に実行してなる請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の貯湯式給湯機。
7. 前記制御手段は、前記第１の流路切換手段を切換えるときに、当該切換動作を段階的に実行してなる請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の貯湯式給湯機。

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