JP2013245831A

JP2013245831A - 貯湯式給湯機

Info

Publication number: JP2013245831A
Application number: JP2012117644A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Toda; 明宏戸田; Kazuhiro Saito; 和宏齋藤; Naoki Watanabe; 尚希渡邉; Kazuki Ikeda; 一樹池田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2013-12-09
Anticipated expiration: 2032-05-23
Also published as: JP5870844B2

Abstract

【課題】給湯用混合弁の湯側に入る湯の温度に変化が生じる場合にでも、出湯される湯の湯温変動を抑制することのできる貯湯式給湯機を提供する。
【解決手段】加熱された高温水を貯湯タンク８内へ貯留する沸き上げ動作を実行する手段と、水源から給水される低温水と貯湯タンク８の上部から出水される高温水とを混合するとともに、その混合比を調整可能な混合弁２２と、混合弁２２により温度が調整された後の湯温を検出するサーミスタ４６と、給湯栓３４からの出湯動作を行う場合に、サーミスタ４６により検出された温度が所定の目標温度となるように、混合弁２２の混合比を制御する制御手段と、出湯動作の実行中に沸き上げ動作の開始又は停止による動作変更が行われる場合に、制御手段における混合比を混合弁２２に流入する高温水の状態に応じた混合比に変更する変更手段と、を備える。
【選択図】図５

Description

この発明は、貯湯式給湯機に関する。

従来の貯湯式給湯機では、蛇口等が開かれて湯水が流れていると判断された場合に、出湯温度がリモコンにより設定された設定温度になるように、給湯用温度センサ、貯湯温度センサおよび給水温度センサの検出温度によって給湯用混合弁の湯と水の混合率を決定するフィードバック制御を行っている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−４０５８８号公報

しかしながら、例えば、熱源機から貯湯タンクを接続する配管と、貯湯タンクと給湯混合弁を接続する配管とが連結している場合や近接している場合等においては、熱源機から沸き上げたお湯の流れの発停等により、給湯用混合弁に入る湯の温度が急激に変化してしまう。この場合、給湯用温度センサ、貯湯温度センサおよび給水温度センサの検出温度によって給湯用混合弁の混合率を決定するフィードバック制御のみでは、給湯用混合弁の動作が間に合わず、混合弁からの出湯温度に瞬間的な湯温変動が発生してしまい、ユーザの使用感を損なうことがある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、給湯用混合弁の湯側に入る湯の温度に変化が生じる場合にでも、出湯される湯の湯温変動を抑制することのできる貯湯式給湯機を提供することを目的とする。

この発明に係る貯湯式給湯機は、温水を貯留させる貯湯タンクと、所定の加熱手段を利用して加熱された高温水を貯湯タンク内へ貯留する沸き上げ動作を実行する沸き上げ手段と、水源から給水される低温水と、貯湯タンクの上部から出水される高温水とを混合するとともに、その混合比を変化させることのできる混合弁と、混合弁により温度が調整された湯水を給湯端末へ供給するための給湯配管と、混合弁から給湯配管へ流出する湯水の温度を検出する第１の温度検出手段と、給湯端末からの出湯動作を行う場合に、第１の温度検出手段により検出された温度が所定の目標温度となるように、混合弁の混合比を制御する制御手段と、出湯動作の実行中に沸き上げ動作の開始又は停止による動作変更が行われる場合に、制御手段における混合比を混合弁に流入する高温水の状態に応じた混合比に変更する変更手段と、を備えるものである。

この発明によれば、給湯用混合弁の湯側に入る湯の温度に変化が生じる場合にでも、出湯される湯の湯温変動を抑制することのできる貯湯式給湯機を得ることができる。

本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機のシステム構成図である。本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の沸き上げ運転時の回路構成図である。本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の給湯運転時の回路構成図である。本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の給湯運転と沸き上げ運転との同時運転時の回路構成図である。本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。

以下、本発明の貯湯式給湯機の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。尚、各図面において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。また、本発明は、下記の実施の形態に限定されるものではない。

実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機３５のシステム構成図である。図１に示す貯湯式給湯機３５は、タンクユニット３３と、ヒートポンプサイクルを利用するように構成されたヒートポンプユニット７と、運転動作の命令や設定値の変更操作をするリモコン４４とを備えている。２つのユニット７、３３は、ヒートポンプ往き配管１４とヒートポンプ戻り配管１５とによって接続されている。また、タンクユニット３３には、制御装置３６が内蔵されている。タンクユニット３３およびヒートポンプユニット７が備える各種の弁類、ポンプ類等の作動は、これらと電気的に接続された制御装置３６により制御される。タンクユニット３３とリモコン４４とは、電線により電気的に接続される。以下、貯湯式給湯機３５の各構成要素について説明する。

ヒートポンプユニット７は、タンクユニット３３から導かれた低温水を加熱する（沸き上げる）ための加熱手段として機能するものである。ヒートポンプユニット７は、圧縮機１、水冷媒熱交換器３、膨張弁４、空気熱交換器６を冷媒循環配管５にて環状に接続し、ヒートポンプサイクルを構成している。水冷媒熱交換器３は、冷媒循環配管５を流れる冷媒とタンクユニット３３から導かれた低温水との間で熱交換を行うためのものである。また、ヒートポンプ戻り温度サーミスタ４０は、水冷媒熱交換器３で加熱した湯の温度を検知する温度センサであり、ヒートポンプ戻り配管１５に設けられている。

一方、タンクユニット３３には、以下の各種部品や配管などが内蔵されている。貯湯タンク８は、湯水を貯留するためのものである。貯湯タンク８の下部に設けられた水導入口８ａには、市水を減圧弁３１で所定圧力に調圧した上で供給するための第３給水配管９ｃが接続されており、貯湯タンク８の上部には、貯留した湯水を給湯機外部へ供給するための給湯配管２１が温水導入出口８ｄから接続されている。なお、貯湯タンク８には、ヒートポンプユニット７を用いて加熱された高温湯がタンク上部から流入されるとともに、第３給水配管９ｃを介して低温水をタンク下部から流入させることにより、タンク内の上部と下部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８の表面には、取付高さを変えて貯湯タンク８内の湯水の温度分布を検知するための残湯サーミスタ（上部）４２および残湯サーミスタ（下部）４３が取り付けられている。これらの残湯サーミスタ（上部）４２、残湯サーミスタ（下部）４３により取得された温度分布に基づいて、貯湯タンク８内の残湯量が把握され、ヒートポンプユニット７による貯湯タンク８内の湯水の沸上げ運転の開始および停止などが制御される。

また、タンクユニット３３内には、熱源ポンプ１２およびふろ用熱交換器２０が内蔵されている。熱源ポンプ１２は、タンクユニット３３内の後述する各種配管に湯水を循環させるためのポンプであり、後述するヒートポンプ往き配管１４上に設けられている。なお、熱源ポンプ１２の下流のヒートポンプ往き配管１４上には、循環する湯水の温度を検出する冷却循環温度サーミスタ３９ａが設けられている。ふろ用熱交換器２０は、貯湯タンク８やヒートポンプユニット７から供給される高温湯を利用して、２次側の加熱対象水（浴槽循環水や暖房用循環水など）を加熱するための熱交換器である。なお、本実施形態では、ふろ用熱交換器２０の２次側の構成として、浴槽３０内の湯水を循環させるふろ往き配管２７とふろ戻り配管２８を例に挙げて説明する。ふろ用熱交換器２０は、ふろ往き配管２７とふろ戻り配管２８の途中に設置されている。また、ふろ往き配管２７とふろ戻り配管２８の途中には、浴槽水を循環させるためのふろ循環ポンプ２９と、浴槽３０から出た浴槽水の温度を検知するためのふろ戻り温度サーミスタ３８と、ふろ用熱交換器２０から出た熱交換後の湯の温度を検知するためのふろ往き温度サーミスタ３７が設置されている。

次に、タンクユニット３３が備える弁類および配管類について説明する。タンクユニット３３は、三方弁１１および四方弁１８を有している。三方弁１１は、湯水が流入するａ、ｂポートと、湯水が流出するｃポートとを有する流路切り替え手段である。また、四方弁１８は、湯水が流入するｂ、ｃポートと、湯水が流出するａ、ｄポートとを有する流路切り替え手段であり、４つの経路、すなわち、ａ−ｂ、ａ−ｃ、ｂ−ｄ、ｃ−ｄの間で流路形態を切替可能に構成されている。また、給湯配管２１は、タンク上部戻り給湯配管２１ａとタンク上部往き給湯配管２１ｂとによって構成されている。

また、タンクユニット３３は、水導出口配管１０、上記ヒートポンプ往き配管１４、上記ヒートポンプ戻り配管１５、温水導入配管（熱源側回路）２０ａ、第１のバイパス配管１６、温水導出配管（熱源側回路）２０ｂ、第２のバイパス配管１７を有している。水導出口配管１０は、貯湯タンク８の下部に設けられた水導出口８ｂ（第１下部）と三方弁１１のａポートとを接続する流路である。ヒートポンプ往き配管１４は、三方弁１１のｃポートとヒートポンプユニット７の入口側とを接続する流路であり、ヒートポンプ戻り配管１５は、ヒートポンプユニット７の出口側と四方弁１８のｃポートとを接続する流路であり、給湯配管２１のタンク上部戻り給湯配管２１ａは、四方弁１８のｄポートと貯湯タンク８上部（温水導入出口８ｄ）とを接続する流路であり、第１のバイパス配管１６は、四方弁１８のａポートと貯湯タンク８の中央部から下部の間に設けられた温水導入口８ｃ（第２下部）とを接続する流路である。また、温水導入配管（熱源側回路）２０ａは、タンク上部戻り給湯配管２１ａにおける貯湯タンク上部と四方弁１８との間から分岐し、ふろ用熱交換器２０の１次側入口に接続される流路であり、温水導出配管（熱源側回路）２０ｂは、ふろ用熱交換器２０の１次側出口と三方弁１１のｂポートとを接続する流路である。更に、第２のバイパス配管１７は、ヒートポンプ往き配管１４における熱源ポンプ１２とヒートポンプユニット７の入り口側との間から分岐し、四方弁１８のｂポートに接続される流路である。

更に、タンクユニット３３は、給水管路９、第１給水配管９ａ、第２給水配管９ｂ、給湯用混合弁２２、ふろ用混合弁２３、第１給湯配管２４、第２給湯配管２５を有している。より具体的には、給水管路９は、一端が市水源に接続された第１給水配管９ａと、第１給水配管９ａの他端に、給水温度サーミスタ４８、減圧弁３１を介して接続された第２給水配管９ｂおよび上述した第３給水配管９ｃとによって構成されている。第２給水配管９ｂは途中から分岐してそれぞれ給湯用混合弁２２とふろ用混合弁２３とに接続されることにより水側配管を構成している。また、給湯配管２１のタンク上部往き給湯配管２１ｂは、分岐してそれぞれ給湯用混合弁２２およびふろ用混合弁２３に接続されることにより湯側配管を構成している。給湯用混合弁２２およびふろ用混合弁２３は、給湯配管２１から供給される高温水と第２給水配管９ｂから流れる水の流量比を調整して、ユーザがリモコン４４にて設定し、設定温度に調整する。給湯用混合弁２２で温度調整された温水は、第１給湯配管２４から、給湯温度サーミスタ４６、給湯用流量センサ４７、給湯栓３４を経由して、ユーザが使用するシャワーやカラン等の蛇口（図示しない）に供給される。一方、ふろ用混合弁２３で設定温度に調整された温水は、第２給湯配管２５から、ふろ流量センサ４５、ふろ用電磁弁２６、ふろ往き配管２７、ふろ戻り配管２８を経て浴槽３０に供給される。

次に、本実施の形態の貯湯式給湯機の動作について、図２〜図４を参照して説明する。図２は、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機３５の沸き上げ運転時の回路構成図である。この図に示すとおり、沸き上げ運転時には、三方弁１１は、ａポートとｃポートとが連通しｂポートが閉状態となるように制御される。これにより、水導出口配管１０とヒートポンプ往き配管１４とが連通するとともに、温水導出配管２０ｂ側を閉としてふろ用熱交換器２０からの流路が遮断される。また、沸き上げ運転時には、四方弁１８は、ｃポートとｄポートとが連通しａポートとｂポートとが閉状態となるように制御される。これにより、ヒートポンプ戻り配管１５とタンク上部戻り給湯配管２１ａとが連通するとともに、第１のバイパス配管１６側を閉として貯湯タンク８の温水導入口８ｃ（第２下部）への流路が遮断される。

沸き上げ運転は、上記のように三方弁１１および四方弁１８が制御された状態で、熱源ポンプ１２とヒートポンプユニット７の運転を開始することにより実行される。その結果、貯湯タンク８の水導出口８ｂ（第１下部）から流出する低温水は、水導出口配管１０、三方弁１１、熱源ポンプ１２およびヒートポンプ往き配管１４を経由してヒートポンプユニット７に導かれ、水冷媒熱交換器３において加熱されて高温水となった後、ヒートポンプ戻り配管１５、四方弁１８およびタンク上部戻り給湯配管２１ａを経由して、貯湯タンク８の上部（温水導入出口８ｄ）から当該貯湯タンク８内に流入し貯えられる。このような沸き上げ運転が実行されることで、貯湯タンク８の内部では、上層部から高温水が貯えられていき、この高温水層が徐々に厚くなる。

次に、図３は、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機３５の給湯運転時の回路構成図である。尚、ここでいう給湯運転とは、貯湯タンク８内に貯えられた高温水をユーザの所望する湯温に調整した上で外部の水栓やシャワー、浴槽などに給湯する運転のことである。この給湯運転は、例えばユーザが給湯栓３４を開くことで開始され、貯湯タンク８内に貯えられた高温水と給水管路９から給水された水とが、それぞれタンク上部往き給湯配管２１ｂと第２給水配管９ｂとを通じて給湯用混合弁２２に供給される。給湯用混合弁２２では、供給された高温水と水との混合比率を制御することで、給湯水の湯温がユーザの所望する湯温に調整される。尚、混合比率は、給湯であれば給湯温度サーミスタ４６により第１給湯配管２４内の水温を確認し、この水温が目標値となるように給湯用混合弁２２の混合率のフィードバック制御を実行する。

図４は、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機３５の給湯運転と沸き上げ運転との同時運転時の回路構成図である。尚、ここでいう同時運転とは、図２に示した沸き上げ運転と図３に示した給湯運転とを同時に行う運転動作であって、例えば、給湯運転中に沸き上げ運転が開始された場合などに実施される運転である。この図に示すとおり、同時運転時には、給湯運転中であってもヒートポンプユニット７による沸き上げ運転が行われているため、貯湯タンク８内に貯留されていた湯に加えて、ヒートポンプユニット７によって沸き上げられた直後の湯もタンク上部往き給湯配管２１ｂへと流出することとなる。このため、給湯運転中に沸き上げ運転が停止される場合においては、タンク上部往き給湯配管２１ｂを介して給湯用混合弁２２の湯側へ流入する湯の温度が停止直後に急激に変化してしまい、上述した給湯温度サーミスタ４６の検出温度を用いたフィードバック制御では十分に対応できないことが想定される。

そこで、本実施の形態１のシステムでは、給湯運転中に実行されていた沸き上げ運転が停止された場合に、給湯用混合弁２２のお湯側へ流入する湯水の温度を用いたフィードフォワード制御に切り替えることとしている。より具体的には、給湯用混合弁２２のお湯側に入る湯の温度が上がる場合は、給湯用混合弁２２の混合率を現在の混合率よりも水側に大きくするように指示することとし、逆にお湯側に入る湯の温度が下がる場合は、給湯用混合弁２２の混合率を現在の混合率よりも湯側に大きくするように指示することとする。

例えば、残湯サーミスタ（上部）４２の検出値をＴｈ、給水温度サーミスタ４８の検出値をＴｗ、リモコン４４による給湯温度の設定値をＴｓ、給湯用混合弁２２の特性による補正値をβとすると、給湯用混合弁２２の混合率の位置Ｋは、以下の式（１）で求められる。尚、位置Ｋは、給湯用混合弁２２の駆動範囲を０〜１０５０［ＳＴＥＰ］に数値化したものであって、０［ＳＴＥＰ］を水側全開、１０５０［ＳＴＥＰ］を湯側全開としている。
Ｋ＝１０５０×（Ｔｓ−Ｔｗ＋β）／（Ｔｈ−Ｔｗ）・・・（１）

上式（１）によれば、沸き上げ運転の停止によってお湯側の温度が上がる場合には、給湯用混合弁２２の混合率を現在の混合率よりも水側に大きくなるように指示し、逆にお湯側の温度が下がる場合には、給湯用混合弁２２の混合率を現在の混合率よりもお湯側に大きくなるように指示することが可能となる。

尚、給湯運転中の沸き上げ運転が停止されてからしばらく経過すると、給湯用混合弁２２の湯側の湯温は安定する。そこで、上述した給湯用混合弁２２のフィードフォワード制御を開始した後、所定の一定時間が経過した場合には、再び給湯温度サーミスタ４６の検出温度を用いた給湯用混合弁２２のフィードバック制御に切り替えることが好ましい。これにより、外乱等が生じた場合であっても給湯温度を精度よく目標値に制御することが可能となる。

図５は、発明の実施の形態１に係る貯湯式給湯機３５の給湯運転中における給湯用混合弁２２の制御を示すルーチンフローチャートである。先ず、ステップＳ１では、給湯流量センサ４７を用いて、第１給湯配管２４に湯水が流れているか否かが判定される。その結果、第１給湯配管２４に湯水が流れていると判断された場合には、給湯使用ありと判断されて、ステップＳ３へ移行する。一方、第１給湯配管２４に湯水が流れていないと判断された場合には、給湯使用なしと判断されて、ステップＳ２へ移行する。

ステップＳ２では、給湯停止中の給湯用混合弁２２の制御が行われる。ここでは、例えば、給湯用混合弁２２の混合率を給湯終了時の混合率にて停止させておく制御が実行される。

ステップＳ３では、タンク上部戻り給湯配管２１ａに湯水の流れがあるか否かが判定される。ここでは、例えば、沸き上げ運転中である場合は、タンク上部戻り給湯配管２１ａに湯水の流れがありと判断され、ステップＳ５へ移行する。一方、沸き上げ運転中でない場合は、湯水の流れがなしと判断されて、ステップＳ４へ移行する。

ステップＳ４では、給湯用混合弁２２のフィードバック制御が行われる。ここでは、例えば、給湯用温度サーミスタ４６により検出された温度がリモコンから設定された設定温度になるように、給湯用混合弁２２における湯と水の混合率が制御される。これにより、設定温度に調整された湯が給湯栓３４から出湯される。

ステップＳ５では、タンク上部戻り給湯配管２１ａの湯水の流れが停止される必要（予定）があるか否かが判定される。ここでは、例えば、沸き上げ運転の動作中から停止状態に移行する指示予定があるか否かが判定される。その結果、当該指示予定がある場合はステップＳ６へ移行し、ない場合はステップＳ４へ移行する。

ステップＳ６では、上記ステップＳ５の指示を行った場合に、タンク上部往き給湯配管２１ｂから給湯用混合弁２２に流入する湯水の温度（お湯側の温度）を用いて、給湯用混合弁２２のフィードフォワード制御が行われる。ここでは、具体的には、残湯サーミスタ（上部）４２の検出値Ｔｈ、給水温度サーミスタ４８の検出値Ｔｗ、リモコン４４による給湯温度の設定値Ｔｓ、および給湯用混合弁２２の特性による補正値βを上式（１）に代入することにより、給湯用混合弁２２の混合率の位置Ｋが算出される。これにより、給湯用混合弁２２に入るお湯側の温度が上がる場合は給湯用混合弁２２の混合率が現在の混合率よりも水側に大きくなるように指示され、逆にお湯側の温度が下がる場合は、給湯用混合弁２２の混合率が現在の混合率よりも湯側に大きくなるように指示される。

ステップＳ７では、ステップＳ６にて指示された給湯用混合弁２２の動作が完了したか否かが判定される。その結果、給湯用混合弁２２の動作が完了したと判定された場合には、ステップＳ８へ移行し、未だ完了していないと判定された場合にはステップＳ７へ戻る。尚、ステップＳ７に関しては、ステップＳ５の指示が遅延するため、必要に応じて実施しなくてもよい。

ステップＳ８では、ステップＳ５において指示予定であったタンク上部戻り給湯配管２１ａの湯水の流れを停止する指示が行われる。ここでは、例えば、沸き上げ運転の動作中から動作停止指示が行われる。

ステップＳ９では、一定時間（例えば３秒）が経過したか否かが判定される。その結果、一定時間が経過したと判定された場合には、本ルーチンは終了され、一定時間が経過していないと判定された場合には、再び本ステップＳ９の処理が実行される。

以上説明したとおり、本実施の形態の貯湯式給湯機３５によれば、給湯運転中に実施されていた沸き上げ運転が停止される場合に、給湯用混合弁２２の混合率の制御がフィードバック制御からフィードフォワード制御に切り替えられる。これにより、タンク上部往き給湯配管２１ｂから給湯用混合弁２２へ流入するお湯側の温度が急変した場合であっても、給湯栓３４から出湯される湯の温度を目標温度に制御することが可能となる。

ところで、上述した本実施の形態の貯湯式給湯機３５では、給湯用混合弁２２のフィードフォワード制御が実行された後、一定時間が経過した後に本ルーチンを終了することとしているが、給湯温度サーミスタ４６によって検出される湯温の温度変化が完了したことが判断された場合に本ルーチンを終了することとしてもよい。これにより、給湯用混合弁２２から第１給湯配管２４へ流出する湯温が安定した後に本ルーチンを終了することができる。

また、上述した本実施の形態の貯湯式給湯機３５では、上式（１）を用いて給湯用混合弁２２の混合率をフィードフォワード制御することとしているが、使用可能な式は上式（１）に限られない。すなわち、タンク上部往き給湯配管２１ｂから給湯用混合弁２２へ流入する湯の温度変化を給湯用混合弁２２の混合率に反映できるのであれば、温度上昇率や変化量を用いた他の式を利用して給湯用混合弁２２の混合率を変化させる量を変更することとしてもよい。

また、上述した本実施の形態の貯湯式給湯機３５では、タンク上部戻り給湯配管２１ａとタンク上部往き給湯配管２１ｂとが合流した後に温水導入出口８ｄに接続されているが、それぞれ別個に貯湯タンク８の上部に接続されていてもよい。

また、上述した本実施の形態の貯湯式給湯機３５では、給湯運転として、給湯用混合弁２２から第１給湯配管２４を介して給湯栓３４から出湯される例について説明したが、給湯運転の他の例として、例えば、ふろ用混合弁２３から浴槽３０へ出湯される湯はり運転において本発明を適用してもよい。この場合、給湯温度サーミスタ４６に替えてふろ往き温度サーミスタ３７の検出温度を使用し、給湯用混合弁２２に替えてふろ用混合弁２３を制御すればよい。

また、上述した本実施の形態の貯湯式給湯機３５では、給湯運転中の沸き上げ運転が停止された場合に、タンク上部往き給湯配管２１ｂから給湯用混合弁２２のお湯側へ流入する湯の温度として、残湯サーミスタ（上部）４２の検出値Ｔｈを用いることとしているが、タンク上部往き給湯配管２１ｂの途中に温度サーミスタを設置してタンク上部往き給湯配管２１ｂ内の湯温を直接検出することとしてもよい。

実施の形態２
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、制御装置３６に後述する図６に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

本実施の形態では、給湯運転中において貯湯式給湯機３５のタンク上部戻り給湯配管２１ａに流れがない状態から流れがある状態へと変化した場合の制御について説明する。このような状態としては、例えば、給湯運転中に沸き上げ運転が停止状態から開始された直後等が該当する。

給湯運転中に沸き上げ運転が開始されると、図４に示すとおり、貯湯タンク８内に貯留されていた湯に加えて、ヒートポンプユニット７によって沸き上げられた直後の湯もタンク上部往き給湯配管２１ｂへと流出することとなる。このため、給湯運転中に沸き上げ運転が開始される場合においては、タンク上部往き給湯配管２１ｂを介して給湯用混合弁２２へ流入する湯の温度が沸き上げ運転の開始直後に急激に変化してしまい、給湯温度サーミスタ４６の検出温度を用いたフィードバック制御では十分に対応できないことが想定される。

そこで、本実施の形態２のシステムでは、給湯運転中に沸き上げ運転が開始された場合に、タンク上部往き給湯配管２１ｂから給湯用混合弁２２へ流入する湯の温度を用いたフィードフォワード制御に切り替えることとしている。具体的には、先ず、給湯運転中に沸き上げ運転が開始された場合に、残湯サーミスタ（上部）４２の検出値Ｔｈ、ヒートポンプ戻り温度サーミスタ４０の検出値Ｔｈ_１、およびタンク上部戻り給湯配管２１ａからタンク上部往き給湯配管２１ｂへ流入する流量と貯湯タンク８内からタンク上部往き給湯配管２１ｂへ流入する流量との比率に基づいて、タンク上部往き給湯配管２１ｂから給湯用混合弁２２のお湯側へ流入する湯の温度Ｔｈ_２を算出し、当該算出した温度Ｔｈ_２を次式（２）に代入することにより、給湯用混合弁２２の制御位置Ｋを算出することができる。尚、次式（２）においては、給水温度サーミスタ４８の検出値をＴｗ、リモコン４４による給湯温度の設定値をＴｓ、給湯用混合弁２２の特性による補正値をβ、給湯用混合弁２２の混合率の位置をＫとしている。
Ｋ＝１０５０×（Ｔｓ−Ｔｗ＋β）／（Ｔｈ_２−Ｔｗ）・・・（２）

これにより、沸き上げ運転の開始によってお湯側の温度が上がる場合には、給湯用混合弁２２の混合率を現在の混合率よりも水側に大きくなるように指示し、逆にお湯側の温度が下がる場合には、給湯用混合弁２２の混合率を現在の混合率よりもお湯側に大きくなるように指示することが可能となる。

図６は、発明の実施の形態２に係る貯湯式給湯機３５の給湯運転中における給湯用混合弁２２の制御を示すルーチンフローチャートである。先ず、ステップＳ１１では、給湯流量センサ４７を用いて、第１給湯配管２４に湯水が流れているか否かが判定される。その結果、第１給湯配管２４に湯水が流れていると判断された場合には、給湯使用ありと判断されて、ステップＳ１３へ移行する。一方、第１給湯配管２４に湯水が流れていないと判断された場合には、給湯使用なしと判断されて、ステップＳ１２へ移行する。

ステップＳ１２では、給湯停止中の給湯用混合弁２２の制御が行われる。ここでは、具体的には上記ステップＳ２と同様の処理が実行される。

ステップＳ１３では、タンク上部戻り給湯配管２１ａに湯水の流れがないか否かが判定される。ここでは、例えば、沸き上げ運転が停止されている場合は、タンク上部戻り給湯配管２１ａに湯水の流れがなしと判断され、ステップＳ１５へ移行する。一方、沸き上げ運転中である場合は、湯水の流れがありと判断されて、ステップＳ１４へ移行する。ステップＳ１４では、給湯用混合弁２２のフィードバック制御が行われる。ここでは、具体的には、上記ステップＳ４と同様の処理が実行される。

ステップＳ１５では、タンク上部戻り給湯配管２１ａに湯水の流れが発生する必要（予定）があるか否かが判定される。ここでは、例えば、沸き上げ運転の動作停止状態から動作状態へ移行する指示予定があるか否かが判定される。その結果、当該指示予定がある場合はステップＳ１６へ移行し、ない場合はステップＳ１４へ移行する。

ステップＳ１６では、上記ステップＳ１５の指示を行った場合に、タンク上部往き給湯配管２１ｂから給湯用混合弁２２に流入する湯水の温度（お湯側の温度）を用いて、給湯用混合弁２２のフィードフォワード制御が行われる。ここでは、具体的には、残湯サーミスタ（上部）４２の検出値Ｔｈおよびヒートポンプ戻り温度サーミスタ４０の検出値Ｔｈ_１から算出されたタンク上部往き給湯配管２１ｂ内の湯温Ｔｈ_２、給水温度サーミスタ４８の検出値Ｔｗ、リモコン４４による給湯温度の設定値Ｔｓ、および給湯用混合弁２２の特性による補正値βを上式（２）に代入することにより、給湯用混合弁２２の混合率の位置Ｋが算出される。ステップＳ１７〜Ｓ１９では、上記ステップＳ７〜Ｓ９の処理と同様の処理が実行される。

以上説明したとおり、本実施の形態の貯湯式給湯機３５によれば、給湯運転中に実施されていた沸き上げ運転が開始される場合に、給湯用混合弁２２の混合率の制御がフィードバック制御からフィードフォワード制御に切り替えられる。これにより、タンク上部往き給湯配管２１ｂから給湯用混合弁２２へ流入するお湯側の温度が急変した場合であっても、給湯栓３４から出湯される湯の温度を目標温度に制御することが可能となる。

また、上述した本実施の形態の貯湯式給湯機３５では、上式（２）を用いて給湯用混合弁２２の混合率をフィードフォワード制御することとしているが、使用可能な式は上式（２）に限られない。すなわち、タンク上部往き給湯配管２１ｂから給湯用混合弁２２のお湯側へ流入する湯の温度変化を給湯用混合弁２２の混合率に反映できるのであれば、温度上昇率や変化量を用いた他の式を用いて給湯用混合弁２２の混合率を変化させる量を変更することとしてもよい。

また、上述した本実施の形態の貯湯式給湯機３５では、給湯運転中の沸き上げ運転が開始された場合に、残湯サーミスタ（上部）４２の検出値Ｔｈおよびヒートポンプ戻り温度サーミスタ４０の検出値Ｔｈ_１を用いて、タンク上部往き給湯配管２１ｂから給湯用混合弁２２のお湯側へ流入する湯の温度Ｔｈ_２を算出することとしているが、タンク上部往き給湯配管２１ｂの途中に温度サーミスタを設置してタンク上部往き給湯配管２１ｂ内の湯温Ｔｈ_２を直接検出することとしてもよい。

３水冷媒熱交換器（熱源側熱交換器）
７ヒートポンプユニット（加熱手段）
８貯湯タンク
２２給湯用混合弁（混合弁）
２３ふろ用混合弁（混合弁）
２４第１給湯配管（給湯配管）
２１ａタンク上部戻り給湯配管２１ａ
２１ｂタンク上部往き給湯配管２１ｂ
３０浴槽（給湯端末）
３４給湯栓（給湯端末）
３５貯湯式給湯機
３６制御装置
３７ふろ往き温度サーミスタ（第１，第４の温度検出手段）
４０ヒートポンプ戻り温度サーミスタ（第５の温度検出手段）
４２残湯サーミスタ（第２の温度検出手段）
４６給湯温度サーミスタ（第１，第４の温度検出手段）
４８給水温度サーミスタ（第３の温度検出手段）

Claims

温水を貯留させる貯湯タンクと、
所定の加熱手段を利用して加熱された高温水を前記貯湯タンク内へ貯留する沸き上げ動作を実行する沸き上げ手段と、
水源から給水される低温水と、前記貯湯タンクの上部から出水される高温水とを混合するとともに、その混合比を変化させることのできる混合弁と、
前記混合弁により温度が調整された湯水を給湯端末へ供給するための給湯配管と、
前記混合弁から前記給湯配管へ流出する湯水の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記給湯端末からの出湯動作を行う場合に、前記第１の温度検出手段により検出された温度が所定の目標温度となるように、前記混合弁の混合比を制御する制御手段と、
前記出湯動作の実行中に前記沸き上げ動作の開始又は停止による動作変更が行われる場合に、前記制御手段における混合比を前記混合弁に流入する高温水の状態に応じた混合比に変更する変更手段と、
を備えることを特徴とする貯湯式給湯機。
前記変更手段は、
前記貯湯タンクの上部から出水される高温水の温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記水源から供給される低温水の温度を検出する第３の温度検出手段と、
前記第２の温度検出手段により検出された温度および前記第３の温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記混合弁から前記給湯配管へ流出する湯水の温度が前記目標温度となるための前記混合弁の混合比を算出する算出手段と、を含み、
前記出湯動作の実行中に前記沸き上げ動作の開始又は停止による動作変更が行われる場合に、前記制御手段における混合比を前記算出手段により算出された混合比に変更することを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯機。
前記変更手段は、
前記水源から供給される低温水の温度を検出する第３の温度検出手段と、
前記貯湯タンクの上部に貯留されている高温水の温度を検出する第４の温度検出手段と、
前記第３の温度検出手段により検出された温度および前記第４の温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記混合弁から前記給湯配管へ流出する湯水の温度が前記目標温度となるための前記混合弁の混合比を算出する第２の算出手段と、を含み、
前記出湯動作の実行中に前記沸き上げ動作が停止される場合に、前記制御手段における混合比を前記第２の算出手段により算出された混合比に変更することを特徴とする請求項１または２記載の貯湯式給湯機。
前記変更手段は、
前記水源から供給される低温水の温度を検出する第３の温度検出手段と、
前記貯湯タンクの上部に貯留されている高温水の温度を検出する第４の温度検出手段と、
前記沸き上げ動作により加熱された高温水の温度を検出する第５の温度検出手段と、
前記第３の温度検出手段により検出された温度、前記第４の温度検出手段により検出された温度および前記第５の温度検出手段により検出された温度に基づいて、前記混合弁から前記給湯配管へ流出する湯水の温度が前記目標温度となるための前記混合弁の混合比を算出する第３の算出手段と、を含み、
前記出湯動作の実行中に前記沸き上げ動作が開始される場合に、前記制御手段における混合比を前記第３の算出手段により算出された混合比に変更することを特徴とする請求項１または２記載の貯湯式給湯機。