JP2014202413A - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】即湯機能に優れ、かつ、給湯開始時の湯温変動を抑制することが可能な貯湯式給湯機を提供する。【解決手段】貯湯式給湯機は、ヒートポンプユニット１、貯湯タンク１１、出湯配管１３給水配管１４、給水分岐配管１５，１６、給湯混合弁１７、給湯往き配管１９、給湯戻り配管２１、循環ポンプ２３、タンク戻り配管２４、流路切換弁２５等を備える。保温循環運転では、循環温水のうち一部の温水Ａを貯湯タンク１１に流入させることにより貯湯タンク１１から取出した高温水Ａ′と、残りの温水Ｂとを給湯混合弁１７により混合して中温水Ｃを生成し、この中温水Ｃを循環させる。このとき、給湯混合弁１７による高温水Ａ′と温水Ｂとの混合比率は、０％よりも大きく１００％よりも小さい中間の比率に設定する。これにより、給湯開始時に貯湯タンク１１の高温水が直接給湯されるのを回避することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、給湯の開始時に温水を即座に供給する機能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、給湯の開始時に温水を即座に供給可能な構成とした貯湯式給湯機が知られている。従来技術の給湯機は、給湯の停止中に保温管内に温水を循環させておき、給湯の開始時には、保温管内の温水を供給することにより給湯を即座に実行するものである。

特開２０１２−２６７１０号公報

上述した従来技術では、給湯の停止中において、保温管内に温水を循環させる循環運転を実行するが、循環運転では、貯湯タンク内の温水を利用する。このため、給湯の停止中には、給湯混合弁の湯通路側が開弁状態に保持されている。しかしながら、この状態で給湯が開始されると、貯湯タンク内の高温水が瞬間的に直接給湯されることがあり、給湯温度が一時的にユーザの希望以上に上昇したり、給湯開始時の湯温変動が大きくな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、給湯開始時に即座に温水を供給する機能（即湯機能）に優れ、かつ、給湯開始時の湯温変動を抑制す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、加熱装置により加熱された温水を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンクの上部に接続され、貯湯タンクから高温水を取出す出湯配管と、貯湯タンクから出湯配管に取出された高温水に対して当該高温水よりも低温な湯水を混合し、中温水を生成する混合装置と、混合装置により生成された中温水を給湯端末に供給する給湯往き配管と、給湯端末で使用されない温水を混合装置の下流側で給湯往き配管に戻す給湯戻り配管と、給湯往き配管と給湯戻り配管のうち少なくとも一方の配管に設けられ、該各配管に湯水を循環させる循環ポンプと、一端側が給湯戻り配管に接続されると共に、他端側が貯湯タンクに出湯配管の接続位置よりも下側で接続され、給湯戻り配管を流れる湯水を貯湯タンクに戻すことが可能なタンク戻り配管と、タンク戻り配管を流れる湯水の少なくとも一部を高温水と混合するための湯水として混合装置に流入させることが可能な混合戻り配管と、タンク戻り配管と給湯戻り配管との接続部に設けられ、湯水を給湯戻り配管から給湯往き配管に戻す第１の流路と、湯水を給湯戻り配管からタンク戻り配管に流入させる第２の流路との間で湯水の流路を切換える流路切換手段と、給湯戻り配管を流れる湯水の温度を循環戻り水温として検出する循環戻り水温検出手段と、給湯の停止中に循環ポンプを駆動して少なくとも給湯往き配管及び給湯戻り配管に温水を循環させる循環運転を実行し、かつ、循環運転中に流路切換手段により選択する流路を循環戻り水温に基いて第１，第２の流路の何れかに切換える制御装置と、を備えている。

本発明によれば、給湯の停止中には、循環運転を実行しつつ、循環戻り水温に基いて循環温水の流路を第１，第２の流路の何れかに切換えることができる。そして、第１の流路に切換えた場合には、貯湯タンクから遮断された温水を循環流路に循環させることができる。また、第２の流路に切換えた場合には、混合装置により高温水と中温水とを混合した混合水を循環させることができる。即ち、第１，第２の流路の何れにおいても、給湯開始時に貯湯タンクの高温水が直接給湯されるのを回避することができる。従って、即湯機能を実現しつつ、給湯開始時の湯温変動を抑制することができる。

本発明の実施の形態１による貯湯式給湯機を示す構成図である。 本発明の実施の形態１において、単純循環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、保温循環運転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、制御装置による制御の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２による貯湯式給湯機を示す構成図である。 本発明の実施の形態２において、保温循環運転により循環温水を貯湯タンクの下部に戻す場合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２において、保温循環運転により循環温水を貯湯タンクの中間部に戻す場合の回路構成を示す動作説明図である。

実施の形態１．
以下、図１及び図２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、本明細書で使用する各図においては、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。まず、図１は、本発明の実施の形態１による貯湯式給湯機を示す構成図である。この図に示すように、本実施の形態の貯湯式給湯機は、加熱装置としてのヒートポンプユニット１と、貯湯ユニット１０と、制御装置４０を備えている。

ヒートポンプユニット１は、圧縮機、水冷媒熱交換器、膨張弁、空気冷媒熱交換器を冷媒循環配管により環状に接続したもので、冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を構成している。ヒートポンプユニット１の入口側から流入した低温水は、水冷媒熱交換器内で高温の冷媒と熱交換することにより加熱され、高温水となってヒートポンプユニット１の出口側から流出する。なお、本明細書において、「湯水」とは、高温水、中温水及び低温水を含めて、湯または水を意味するものとする。また、湯水の温度は、高温水、中温水、低温水の順に低くなるものとする。

貯湯ユニット１０は、ヒートポンプユニット１により加熱した温水を貯留する貯湯タンク１１と、沸き上げ回路１２とを備えている。貯湯タンク１１は、上下方向に延びた細長い密閉タンクとして形成され、配管を接続する複数の接続口を有している。この接続口には、貯湯タンク１１の上部に配置された上部接続口１１Ａと、貯湯タンク１１の下部に配置された下部接続口１１Ｂとが含まれている。

沸き上げ回路１２は、後述の沸き上げ運転時に用いられるもので、複数の配管、ポンプ、各種の弁類等を備えている。沸き上げ回路１２は、貯湯タンク１１の下部から低温水を取出し、この低温水をヒートポンプユニット１を経由して貯湯タンク１１の上部に戻す回路である。貯湯タンク１１には、ヒートポンプユニット１により加熱された高温水が上部から流入し、低温水が下部から流入する。これにより、貯湯タンク１１の内部には、上部側から下部側に向けて高温水、中温水、低温水が順次滞留する温度成層が形成される。

また、貯湯ユニット１０は、出湯配管１３、給水配管１４、給水分岐配管１５，１６、給湯混合弁１７、給湯配管１８、給湯往き配管１９、給湯分岐配管２０、給湯戻り配管２１、給湯制御弁２２、循環ポンプ２３、タンク戻り配管２４、流路切換弁２５等を備えている。以下、これらの構成について説明する。出湯配管１３は、貯湯タンク１１の上部から高温水を取出すもので、貯湯タンク１１の上部接続口１１Ａと給湯混合弁１７の流入ポートとを接続している。出湯配管１３の途中には、高温水の逆流を防止する逆止弁が設けられている。

給水配管１４は、水道水等の低温水を貯湯ユニット１０に供給するもので、一端側が減圧弁を介して市水等の水源に接続されている。給水配管１４の他端側には、２つの給水分岐配管１５，１６が接続されている。一方の給水分岐配管１５は、貯湯タンク１１の下部に低温水を供給するもので、給水配管１４と貯湯タンク１１の下部接続口１１Ｂとを接続している。他方の給水分岐配管１６は、給湯混合弁１７の流入側に低温水を供給するもので、給水配管１４と給湯混合弁１７の流入ポートとを接続している。給水配管１４及び給水分岐配管１５，１６による給水は、沸き上げ運転時、給湯運転時等に行われる。なお、給水分岐配管１５，１６は、タンク戻り配管２４を流れる湯水の少なくとも一部を高温水と混合するための湯水として給湯混合弁１７に流入させることが可能な混合戻り配管の具体例を構成している。

給湯混合弁１７は、貯湯タンク１１から出湯配管１３に取出された高温水と、給水分岐配管１６から供給される湯水とを混合し、中温水を生成するもので、本実施の形態の混合装置を構成している。ここで、給水分岐配管１６から給湯混合弁１７に供給される湯水とは、給水配管１４から給水分岐配管１６に供給される低温水、または、タンク戻り配管２４から給水分岐配管１５を介して給水分岐配管１６に供給される中温水である。給湯混合弁１７は、例えば電磁駆動式の三方弁により構成され、２個の流入ポートと１個の流出ポートとを有している。給湯混合弁１７の一方の流入ポートには出湯配管１３が接続され、他方の流入ポートには給水分岐配管１６が接続されている。給湯混合弁１７の流出ポートには、給湯配管１８を介して給湯往き配管１９及び給湯分岐配管２０が接続されている。

給湯往き配管１９は、給湯混合弁１７により生成された中温水を給湯端末５０に供給するものである。給湯往き配管１９の上流側は、給湯配管１８を介して給湯混合弁１７の流出ポートに接続されている。給湯往き配管１９の末端部は、給湯栓、シャワー、カラン等からなる給湯端末５０に接続されている。給湯戻り配管２１は、給湯端末５０で使用されない温水を給湯混合弁１７の下流側で給湯往き配管１９の上流端に戻すものである。給湯戻り配管２１の一端側は、流路切換弁２５及び給湯分岐配管２０を介して給湯往き配管１９の上流端に接続されている。給湯戻り配管２１の他端側は、給湯往き配管１９の末端部に接続されている。なお、給湯往き配管１９、給湯戻り配管２１は、それぞれ貯湯ユニット１０の壁面等に設けられた配管接続口１０Ａを介して外部に延びている。

給湯制御弁２２は、給湯混合弁１７から給湯往き配管１９に供給される中温水の給湯量を制御するもので、例えば電磁駆動式の流量制御弁により構成され、給湯配管１８に設けられている。循環ポンプ２３は、給湯の停止中に給湯往き配管１９及び給湯戻り配管２１に湯水を循環させるもので、給湯往き配管１９と給湯戻り配管２１のうち少なくとも一方の配管に設けられている。なお、本実施の形態では、循環ポンプ２３を給湯往き配管１９に配置した場合を例示している。

タンク戻り配管２４は、給湯戻り配管２１を流れる湯水を貯湯タンク１１に戻すための配管である。タンク戻り配管２４の一端側は、流路切換弁２５を介して給湯戻り配管２１に接続されている。タンク戻り配管２４の他端側は、給水分岐配管１５の途中に接続されている。即ち、タンク戻り配管２４の他端側は、給水分岐配管１５を介して貯湯タンク１１の下部に接続されると共に、給水分岐配管１５，１６を介して給湯混合弁１７の流入ポートに接続されている。また、貯湯タンク１１に対するタンク戻り配管２４の接続位置は、貯湯タンク１１に対する出湯配管１３の接続位置よりも下側に設定されている。

流路切換弁２５は、給湯の停止中に給湯往き配管１９及び給湯戻り配管２１を循環する温水の流路を切換えるもので、流路切換手段の具体例を構成している。流路切換弁２５は、例えば電磁駆動式の三方弁により構成され、Ｔ字状に接続された給湯分岐配管２０、給湯戻り配管２１及びタンク戻り配管２４の接続部に設けられている。そして、流路切換弁２５は、図１に示すように、循環湯水の流路を第１の流路ａと第２の流路ｂとの間で切換えるものである。

ここで、第１の流路ａは、湯水を給湯戻り配管２１から給湯分岐配管２０を介して給湯往き配管１９に戻すための流路である。また、第２の流路ｂは、湯水を給湯戻り配管２１からタンク戻り配管２４に流入させるための流路である。流路切換弁２５により第１の流路ａを選択した場合には、給湯分岐配管２０と給湯戻り配管２１とが連通し、タンク戻り配管２４の端部が流路切換弁２５により閉塞される。一方、流路切換弁２５により第２の流路ｂを選択した場合には、給湯戻り配管２１とタンク戻り配管２４とが連通し、給湯分岐配管２０の端部が流路切換弁２５により閉塞される。

次に、本実施の形態による貯湯式給湯機の制御系統について説明する。貯湯式給湯機は、給湯温度センサ３０、戻り水温センサ３１、給水量センサ３２、制御装置４０を備えている。給湯温度センサ３０は、循環往き水温検出手段の具体例を構成するもので、給湯往き配管１９に設けられ、給湯往き配管１９を流れる温水の温度を循環往き水温として検出するものである。戻り水温センサ３１は、循環戻り水温検出手段の具体例を構成するもので、給湯戻り配管２１に設けられ、給湯戻り配管２１を流れる湯水の温度を循環戻り水温として検出する。給水量センサ３２は、給水配管１４を介して貯湯ユニット１０に供給される低温水の流量を給水量として検出する。

また、貯湯タンク１１には、当該タンク内の湯温を検出するために複数のタンク温度センサ３３が設けられている。本実施の形態では、タンク温度センサ３３を貯湯タンク１１の上部、中間部及び下部にそれぞれ配置した場合を例示している。制御装置４０は、各タンク温度センサ３３の出力に基いて、貯湯タンク１１内の各部の湯温及び全体の貯湯量を算出することができる。

制御装置４０は、例えばマイクロコンピュータ等により構成され、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等を含む記憶回路と、記憶回路に記憶されたプログラムに基いて所定の演算処理を実行する演算処理装置（ＣＰＵ）と、演算処理装置に対して信号を入出力する入出力ポートとを備えている。制御装置４０の入力側には、給湯温度センサ３０、戻り水温センサ３１及び給水量センサ３２を含む各種のセンサが接続されている。制御装置４０の出力側には、給湯混合弁１７、給湯制御弁２２、循環ポンプ２３及び流路切換弁２５を含む各種のアクチュエータが接続されている。

制御装置４０は、リモコン等により実行された操作及び設定の内容と、各センサの出力とに基いて各アクチュエータを駆動することにより、貯湯式給湯機の作動状態を制御し、給湯機の運転形態を切換える。この運転形態には、以下に述べる沸き上げ運転、給湯運転、単純循環運転及び保温循環運転が含まれる。なお、単純循環運転及び保温循環運転は、給湯の停止中に循環ポンプ２３を作動させて少なくとも給湯往き配管１９及び給湯戻り配管２１に温水を循環させる循環運転の一形態である。

（沸き上げ運転）
沸き上げ運転は、ヒートポンプユニット１により湯水を加熱（沸き上げ）し、加熱により得られた高温水を貯湯タンク１１に貯留するものである。制御装置４０は、沸き上げ運転を行うときに、ヒートポンプユニット１と沸き上げ回路１２とを作動させる。これにより、貯湯タンク１１の下部から低温水が取出され、この低温水はヒートポンプユニット１により加熱されて高温水となった後に、貯湯タンク１１の上部に戻される。

（給湯運転）
給湯運転は、給湯端末５０が操作されたときに実行される。給湯運転時には、貯湯タンク１１の上部から取出された高温水が出湯配管１３を経由して給湯混合弁１７に供給されると共に、給水配管１４から給水分岐配管１６を介して給湯混合弁１７に低温水が供給される。このとき、制御装置４０は、給湯混合弁１７を制御して高温水と低温水とを混合し、リモコン等により予め設定された温度の中温水を生成すると共に、給湯制御弁２２を開弁する。これにより、中温水は、給湯混合弁１７から給湯配管１８及び給湯往き配管１９を介して給湯端末５０に供給され、給湯が実現される。

（単純循環運転）
単純循環運転は、給湯の停止中に実行されるもので、給湯往き配管１９及び給湯戻り配管２１に中温水を循環させておく運転である。図２は、本発明の実施の形態１において、単純循環運転の回路構成を示す動作説明図である。制御装置４０は、単純循環運転を行うときに、給湯制御弁２２を閉弁し、流路切換弁２５により第１の流路ａを選択した状態で、循環ポンプ２３を作動させる。これにより、例えば単純循環運転の開始前に給湯に用いられていた温水は、循環ポンプ２３、給湯往き配管１９、給湯戻り配管２１、流路切換弁２５、給湯分岐配管２０を順次経由して循環ポンプ２３に戻る。

このように、単純循環運転によれば、中温水の循環流路を、給湯往き配管１９、循環ポンプ２３、給湯戻り配管２１、流路切換弁２５及び給湯分岐配管２０により構成することができる。そして、給湯の停止中には、この循環流路に中温水を循環させておくことができる。従って、給湯端末５０が操作されたときには、給湯往き配管１９を流れる中温水を即座に給湯し、ユーザの利便性を向上させることができる。なお、以下の説明では、循環流路を循環する温水のことを「循環湯水」と表記する場合がある。

（保温循環運転）
一方、単純循環運転中において、循環戻り水温が温度判定値未満と判定した場合には、保温循環運転を実行する。ここで、温度判定値は、給湯の目標温度に対応して設定されるもので、例えばユーザがリモコン等により設定した給湯温度に対応して設定される。循環戻り水温が温度判定値よりも低下した場合には、循環温水の温度を上昇させる必要がある。このため、保温循環運転では、循環温水の流路に貯湯タンク１１を加えることにより、温度が低下した循環温水を昇温し、循環温水の温度を所望の温度範囲に保持する。

図３は、本発明の実施の形態１において、保温循環運転の回路構成を示す動作説明図である。制御装置４０は、保温循環運転を行うときに、流路切換弁２５により循環温水の流路を第２の流路ｂに切換え、給湯制御弁２２を開弁する。これにより、給湯戻り配管２１を流通していた循環温水は、図３に示すように、流路切換弁２５からタンク戻り配管２４を介して給水分岐配管１５に流入する。給水分岐配管１５に流入した循環温水のうち一部の温水Ａは、貯湯タンク１１の下部に流入し、残りの温水Ｂは給湯混合弁１７に向けて流通する。

温水Ａが貯湯タンク１１の下部に流入すると、その流入量に対応する量の高温水Ａ′が貯湯タンク１１の上部から取出され、高温水Ａ′は、出湯配管１３を介して給湯混合弁１７に到達する。一方、温水Ｂは、給水分岐配管１６を経由して給湯混合弁１７に到達する。そして、高温水Ａ′と中間温度の温水Ｂとは、給湯混合弁１７により混合されて当初の循環温水よりも高い温度の中温水Ｃとなり、給湯混合弁１７から流出する。この中温水Ｃは、給湯配管１８及び給湯制御弁２２を介して給湯往き配管１９に流入し、給湯戻り配管２１に戻る。

このように、保温循環運転によれば、湯水の循環流路を、給湯往き配管１９、循環ポンプ２３、給湯戻り配管２１、流路切換弁２５、タンク戻り配管２４、給水分岐配管１５，１６、貯湯タンク１１、出湯配管１３、給湯混合弁１７、給湯配管１８及び給湯制御弁２２により構成することができる。そして、給湯の停止中には、循環流路の少なくとも給湯往き配管１９及び給湯戻り配管２１に中温水を循環させておくことができる。従って、給湯端末５０が操作されたときには、単純循環運転の場合と同様に、給湯往き配管１９を流れる中温水を即座に給湯することができる。

また、制御装置４０は、保温循環運転を実行しているときに、給湯温度センサ３０の出力に基いて給湯混合弁１７を制御し、高温水Ａ′と温水Ｂとの混合比率を調整する。より具体的に述べると、保温循環運転中には、循環往き水温が前述の温度判定値と一致するように循環温水の湯温を制御する。これにより、循環温水に対する高温水Ａ′の混合量を調整し、必要最小限の高温水Ａ′を用いて循環温水を適切な温度まで昇温することができ、また、循環温水が高温となり過ぎるのを防止することができる。

次に、図４を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図４は、本発明の実施の形態１において、制御装置による制御の一例を示すフローチャートである。この図に示すルーチンでは、まず、ステップＳ１において、単純循環運転の開始を決定する。そして、ステップ２では、流路切換弁２５により第１の流路ａを選択し、ステップＳ３では、循環ポンプ２３を作動させる。

次に、ステップＳ４では、戻り水温センサ３１により循環戻り水温を検出し、循環戻り水温が前述の温度判定値未満であるか否かを判定する。ステップＳ４の判定が不成立の場合には、ステップＳ５に移行し、ステップＳ４の判定前と比較して、循環ポンプ２３の回転数を低下させる。詳しく述べると、ステップＳ４の判定が不成立の場合には、循環温水が放熱しつつ給湯端末５０まで循環した後でも、循環戻り水温が温度判定値以上に保持されていることになる。従って、給湯端末５０の位置では、循環温水の湯温が必要以上に高いと判断することができる。

そこで、この場合には、ステップＳ５により循環ポンプ２３の回転数を低下させ、循環温水の流量を減少させる。これにより、循環温水の湯温が温度判定値まで低下するのを許容しつつ、ポンプの消費電力及び騒音を低減させることができ、また、ポンプの寿命を延ばすことができる。なお、ステップＳ４，Ｓ５の処理は、循環戻り水温が温度判定値未満となるまで繰返し、その後にステップＳ６に移行する。

一方、ステップＳ４の判定が成立した場合には、循環温水の温度を上昇させる必要があるので、ステップＳ６において、流路切換弁２５により第２の流路ｂを選択し、単純循環運転から保温循環運転に移行する。次に、ステップＳ７では、給湯温度センサ３０により循環往き水温を検出し、循環往き水温が温度判定値と等しいか否かを判定する。この判定が成立した場合には、ステップＳ９に移行する。一方、ステップ７の判定が不成立の場合には、ステップＳ８に移行し、循環往き水温が温度判定値と等しくなるように給湯混合弁１７の混合比率を変更する。

ステップＳ８の処理を具体的に述べると、例えばステップＳ７で循環往き水温が温度判定値よりも低いと判定した場合に、ステップＳ８では、給湯混合弁１７において高水温Ａ′の混合比率がより高くなり、温水Ｂの混合比率がより低下するように、給湯混合弁１７を制御する。一方、ステップＳ７で循環往き水温が温度判定値よりも高いと判定した場合に、ステップＳ８では、給湯混合弁１７において高水温Ａ′の混合比率がより低下し、温水Ｂの混合比率がより高くなるように、給湯混合弁１７を制御する。

なお、ステップＳ８により給湯混合弁１７の混合比率を変更する場合には、高水温Ａ′の混合比率が１００％及び０％とならないように、即ち、高水温Ａ′の混合比率が０％よりも大きく１００％よりも小さい中間の比率となるように、高水温Ａ′と温水Ｂとの混合比率を設定する。これにより、給湯開始時には、給湯温度の急変を防止することができる。また、ステップＳ７，Ｓ８の処理は、循環往き水温が温度判定値と等しくなるまで繰返し、その後にステップＳ９に移行する。

次に、ステップＳ９では、戻り水温センサ３１により循環戻り水温を検出し、循環戻り水温が前記温度判定値以上であるか否かを判定する。ステップＳ９の判定が不成立の場合には、この判定が成立するまでステップＳ９を繰返し、保温循環運転を継続する。また、ステップＳ９の判定が成立した場合には、循環温水の湯温が給湯に適した温度に達したので、ステップＳ１０に移行し、流路切換弁２５により第１の流路ａを選択する。これにより、保温循環運転から単純循環運転に移行し、貯湯タンク１１の高温水を利用せずに所望の給湯温度での即湯機能を確保することができる。

以上詳述した通り、本実施の形態によれば、給湯の停止中において、循環温水の湯温が温度判定値以上である場合には、単純循環運転を実行し、貯湯タンク１１から遮断された温水を循環流路に循環させることができる。また、循環温水の湯温が温度判定値未満である場合には、保温循環運転を実行し、給湯混合弁１７により高温水Ａ′と中間温度の温水Ｂ′とを混合した混合水を循環流路に循環させることができる。即ち、単純循環運転中及び保温循環運転中の何れにおいても、給湯開始時に貯湯タンク１１の高温水が直接給湯されるのを回避することができる。従って、即湯機能を実現しつつ、給湯開始時の湯温変動を抑制することができる。

なお、前記実施の形態１では、図４中のステップＳ２（単純循環運転）が第１の循環運転手段の具体例を示し、ステップＳ６（保温循環運転）が第２の循環運転手段の具体例を示している。また、実施の形態１では、図４中のステップＳ５において、循環ポンプ２３の回転数を低下させる場合を例示したが、本発明はこれに限らず、ステップＳ５において、循環ポンプ２３の回転数を増加させる構成としてもよい。この構成によれば、ポンプ回転数の増加により循環温水の流量を増加させることができ、貯湯ユニット１０の外部における循環温水の温度低下を抑制することができる。

実施の形態２．
次に、図５乃至図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。図５は、本発明の実施の形態２による貯湯式給湯機を示す構成図である。本実施の形態の貯湯式給湯機は、前記実施の形態１で述べた構成に加えて、タンク戻り分岐配管２６及び補助流路切換弁２７を備えることを特徴としている。

タンク戻り分岐配管２６は、流路切換弁２５からタンク戻り配管２４に流出した湯水を当該タンク戻り配管２４よりも上側で貯湯タンク１１に戻すための配管である。タンク戻り分岐配管２６の一端側は、補助流路切換弁２７を介してタンク戻り配管２４の途中に接続されている。タンク戻り分岐配管２６の他端側は、タンク戻り配管２４の接続位置よりも上側かつ出湯配管１３の接続位置よりも下側となる上下方向の中間位置で、貯湯タンク１１に接続されている。なお、以下の説明では、貯湯タンク１１のうちタンク戻り分岐配管２６が接続された部位を「中間部」と表記する。

補助流路切換弁２７は、流路切換弁２５から貯湯タンク１１に湯水を戻すときの流路を切換えるもので、補助流路切換手段の具体例を構成している。補助流路切換弁２７は、例えば電磁駆動式の三方弁により構成され、１個の流入ポートと２個の流出ポートとを有し、タンク戻り配管２４の上流部と下流部との間に設けられている。補助流路切換弁２７の流入ポートには、タンク戻り配管２４の上流部が接続されている。補助流路切換弁２７の一方の流出ポートには、タンク戻り配管２４の下流部が接続され、他方の流出ポートには、タンク戻り分岐配管２６が接続されている。そして、補助流路切換弁２７は、図５に示すように、循環温水の流路を第１の流路ｃと第２の流路ｄとの間で湯水の流路を切換えるものである。

ここで、第１の流路ｃは、湯水をタンク戻り配管２４から貯湯タンク１１に戻すための流路であり、第２の流路ｄは、湯水をタンク戻り分岐配管２６から貯湯タンク１１に戻すための流路である。補助流路切換弁２７により第１の流路ｃを選択した場合には、タンク戻り配管２４の上流部と下流部とが連通し、タンク戻り分岐配管２６の端部が補助流路切換弁２７により閉塞される。一方、補助流路切換弁２７により第２の流路ｄを選択した場合には、タンク戻り配管２４の上流部とタンク戻り分岐配管２６とが連通し、タンク戻り配管２４の下流部が補助流路切換弁２７により閉塞される。

次に、本実施の形態による貯湯式給湯機の作動について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態１とほぼ同様に、戻り水温センサ３１の出力に基いて、単純循環運転と保温循環運転を使い分ける。なお、単純循環運転については、実施の形態１と同様の作動となるので、その説明を省略する。また、保温循環運転についても、基本的には実施の形態１と同様の作動となるが、本実施の形態では、保温循環運転の実行時に、貯湯タンク１１の下部の湯温に基いて補助流路切換弁２７を切換える構成としている。以下、この切換制御について説明する。

まず、例えば貯湯タンク１１内の湯水が全て高温水、即ち、貯湯タンク１１の下部にも高温水が滞留している場合には、補助流路切換弁２７により第２の流路ｄを選択すると、循環温水が給水分岐配管１６側に流通しないので、給湯混合弁１７による循環温水の温度調整が不可能となる。従って、この場合には、補助流路切換弁２７により第１の流路ｃを選択する必要がある。一方、貯湯タンク１１の下部に低温水が滞留している場合には、補助流路切換弁２７により第２の流路ｃを選択すると、中間温度の循環温水が貯湯タンク１１の下部の低温水に混入するので、タンク内の温度成層が乱れて沸き上げ運転時の加熱効率が低下する。

そこで、例えば貯湯タンク１１の下部に配置されたタンク温度センサ３３の出力等に基いて、貯湯タンク１１の下部の湯温を検出する。そして、検出したタンク下部の温度が予め設定された高温判定値以上の場合には、貯湯タンク１１内の湯水が全て高温水であると判定し、保温循環運転中に補助流路切換弁２７により第１の流路ｃを選択する。図６は、本発明の実施の形態２において、保温循環運転により循環温水を貯湯タンクの下部に戻す場合の回路構成を示す動作説明図である。

この場合、循環温水の流路は、実施の形態１の保温循環運転とほぼ同様になる。具体的に述べると、循環流路は、給湯往き配管１９、循環ポンプ２３、給湯戻り配管２１、流路切換弁２５、タンク戻り配管２４、補助流路切換弁２７、給水分岐配管１５，１６、貯湯タンク１１、出湯配管１３、給湯混合弁１７、給湯配管１８及び給湯制御弁２２により構成される。

そして、本実施の形態の特徴的な流路部分のみを説明すると、給湯戻り配管２１を流通する循環温水は、流路切換弁２５、タンク戻り配管２４及び補助流路切換弁２７を介して給水分岐配管１５に流入する。従って、本制御によれば、第１の実施の形態で述べたように、循環温水である温水Ａ，Ｂを給水分岐配管１５の両側に向けて流通させることができ、保温循環運転により循環温水を適切な温度に保持することができる。なお、上記高温判定値は、貯湯タンク１１の下部に滞留する高温水の温度に対応して設定される。

一方、タンク下部の温度が予め設定された低温判定値以下の場合には、貯湯タンク１１の下部に低温水が滞留していると判定し、保温循環運転中に補助流路切換弁２７により第１の流路ｄを選択する。図７は、本発明の実施の形態２において、保温循環運転により循環温水を貯湯タンクの中間部に戻す場合の回路構成を示す動作説明図である。この場合、循環流路は、図６に示す循環流路のうちタンク戻り配管２４の下流部をタンク戻り分岐配管２６に置換えたものとなる。

そして、保温循環運転中には、給湯戻り配管２１を流通していた循環温水が補助流路切換弁２７及びタンク戻り分岐配管２６を介して貯湯タンク１１の中間部に流入する。これにより、貯湯タンク１１の上部から出湯配管１３には高温水Ａ′が取出され、この高温水Ａ′は給湯混合弁１７に到達する。また、貯湯タンク１１の下部から低温水Ｅが取出され、この低温水Ｅは、給水分岐配管１５，１６を介して給湯混合弁１７に到達する。そして、高温水Ａ′と低温水Ｅとは、給湯混合弁１７により混合されて中温水Ｃとなり、この中温水Ｃは、給湯配管１８及び給湯制御弁２２を介して給湯往き配管１９に流入する。

このとき、制御装置４０は、実施の形態１で述べたように、給湯温度センサ３０の出力に基いて給湯混合弁１７を制御し、高温水Ａ′と低温水Ｅとの混合比率を調整する。従って、本制御によれば、貯湯タンク１１内の高温水Ａ′を利用して循環温水を適切な温度に保持しつつ、中間温度の循環温水が貯湯タンク１１の下部に流入するのを防止することができる。この結果、沸き上げ運転の実行時には、ヒートポンプユニット１の加熱効率を向上させることができる。

なお、前記実施の形態２では、図６及び図７に示すように、貯湯タンク１１の下部の温度に基いて補助流路切換弁２７を切換える処理が戻り位置制御手段の具体例を示している。また、実施の形態２では、貯湯タンク１１の下部の温度を高温判定値及び低温判定値に基いて判定し、この判定結果に基いて補助流路切換弁２７を切換える制御について説明した。この制御の具体的な処理は、例えば実施の形態１で述べた図４中において、ステップＳ８の直前に実行すればよい。また、実施の形態２において、貯湯タンク１１の下部の温度が高温判定値以下かつ低温判定値以上である場合には、補助流路切換弁２７により流路ｃ，ｄの何れを選択する構成としてもよい。

一方、前記実施の形態１，２では、貯湯タンク１１及び給湯混合弁１７への給水に用いられる給水分岐配管１５，１６を、混合戻り配管として兼用する場合を例示した。しかし、本発明はこれに限らず、混合戻り配管を給水分岐配管１５，１６と異なる専用の配管により構成してもよい。また、前記実施の形態１，２では、加熱装置としてヒートポンプユニット１を用いる場合を例示したが、本発明はこれに限らず、ヒートポンプユニット１以外の各種の加熱装置を用いてもよい。

１ ヒートポンプユニット（加熱装置），１０ 貯湯ユニット，１１ 貯湯タンク，１３ 出湯配管，１４ 給水配管，１５，１６ 給水分岐配管（混合戻り配管），１７ 給湯混合弁（混合装置），１８ 給湯配管，１９ 給湯往き配管，２０ 給湯分岐配管，２１ 給湯戻り配管，２２ 給湯制御弁，２３ 循環ポンプ，２４ タンク戻り配管，２５ 流路切換弁（流路切換手段），２６ タンク戻り分岐配管，２７ 補助流路切換弁（補助流路切換手段），３０ 給湯温度センサ（循環往き水温検出手段），３１ 戻り水温センサ（循環戻り水温検出手段），３２ 給水量センサ，３３ タンク温度センサ，４０ 制御装置，５０ 給湯端末

Claims (6)

1. 加熱装置により加熱された温水を貯留する貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクの上部に接続され、前記貯湯タンクから高温水を取出す出湯配管と、
   前記貯湯タンクから前記出湯配管に取出された高温水に対して当該高温水よりも低温な湯水を混合し、中温水を生成する混合装置と、
   前記混合装置により生成された中温水を給湯端末に供給する給湯往き配管と、
   前記給湯端末で使用されない温水を前記混合装置の下流側で前記給湯往き配管に戻す給湯戻り配管と、
   前記給湯往き配管と前記給湯戻り配管のうち少なくとも一方の配管に設けられ、該各配管に湯水を循環させる循環ポンプと、
   一端側が前記給湯戻り配管に接続されると共に、他端側が前記貯湯タンクに前記出湯配管の接続位置よりも下側で接続され、前記給湯戻り配管を流れる湯水を前記貯湯タンクに戻すことが可能なタンク戻り配管と、
   前記タンク戻り配管を流れる湯水の少なくとも一部を前記高温水と混合するための湯水として前記混合装置に流入させることが可能な混合戻り配管と、
   前記タンク戻り配管と前記給湯戻り配管との接続部に設けられ、湯水を前記給湯戻り配管から前記給湯往き配管に戻す第１の流路と、湯水を前記給湯戻り配管から前記タンク戻り配管に流入させる第２の流路との間で湯水の流路を切換える流路切換手段と、
   前記給湯戻り配管を流れる湯水の温度を循環戻り水温として検出する循環戻り水温検出手段と、
   給湯の停止中に前記循環ポンプを駆動して少なくとも前記給湯往き配管及び前記給湯戻り配管に温水を循環させる循環運転を実行し、かつ、前記循環運転中に前記流路切換手段により選択する流路を前記循環戻り水温に基いて前記第１，第２の流路の何れかに切換える制御装置と、
   を備えた貯湯式給湯機。
2. 前記制御装置は、前記循環運転が実行されているときに、前記混合装置による高温水と当該高温水よりも低温な湯水との混合比率が０％よりも大きく１００％よりも小さい中間の比率となるように、前記混合装置を制御する構成としてなる請求項１に記載の貯湯式給湯機。
3. 給湯の停止中に前記循環戻り水温が給湯の目標温度に対応する温度判定値以上である場合に、前記流路切換手段により前記第１の流路を選択する第１の循環運転手段と、
   給湯の停止中に前記循環戻り水温が前記温度判定値未満である場合に、前記流路切換手段により前記第２の流路を選択する第２の循環運転手段と、
   を備えてなる請求項１または２に記載の貯湯式給湯機。
4. 前記第１の循環運転手段は、前記循環戻り水温に基いて前記循環ポンプの回転数を変更する構成としてなる請求項３に記載の貯湯式給湯機。
5. 前記給湯往き配管を流れる湯水の温度を循環往き水温として検出する循環往き水温検出手段を備え、
   前記第２の循環運転手段は、前記循環往き水温が給湯の目標温度と等しくなるように前記混合装置を制御し、前記混合装置により混合される前記高温水と当該高温水よりも低温な湯水との混合比率を調整する構成としてなる請求項３または４に記載の貯湯式給湯機。
6. 一端側が前記タンク戻り配管に接続されると共に、他端側が前記タンク戻り配管の接続位置よりも上側かつ前記出湯配管の接続位置よりも下側となる位置で前記貯湯タンクに接続されたタンク戻り分岐配管と、
   前記タンク戻り配管と前記タンク戻り分岐配管との接続部に設けられ、湯水を前記タンク戻り配管から前記貯湯タンクに戻す第１の流路と、湯水を前記タンク戻り分岐配管から前記貯湯タンクに戻す第２の流路との間で湯水の流路を切換える補助流路切換手段と、
   前記貯湯タンクの下部の温度に基いて、前記補助流路切換手段により選択される流路を前記第１の流路と前記第２の流路との間で切換える戻り位置制御手段と、
   を備えてなる請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の貯湯式給湯機。

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