JP2017211148A - 給湯システムおよび給湯制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】熱源機とタンクとの設置距離に関わらず、安定的な給湯処理を継続させる。【解決手段】複数の熱源機を併用する給湯システム（２、３０）であって、湯水を貯めるタンク（１２）と、第１の熱源機（６）と、第２の熱源機（８）と、タンク内の湯水を取り込んで第２の熱源機側に流す往き管（１４Ａ）と、第２の熱源機で加熱された湯をタンクに流す戻り管（１４Ｂ）とを含む加熱管路（１４）と、戻り管と往き管とを連通させ、タンクをバイパスして第２の熱源機で加熱された湯を循環させるバイパス管路（１８）と、第２の熱源機で加熱された湯の流入先を、タンク側またはバイパス管路側のいずれかに切り替える切替手段（１６）と、戻り管の湯水の温度を検出する第１の温度センサ（２０）と、第１の温度センサの検出温度が所定温度未満の場合、バイパス管路側に前記切替手段を切替え、加熱管路内の湯水を第２の熱源機で予備加熱させる制御部（１０）とを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、たとえばヒートポンプや燃料ガスの燃焼熱によって湯を加熱する給湯機など、複数の熱源機を利用して給湯する給湯技術に関する。

電気式のヒートポンプを熱源とするヒートポンプ給湯手段と、燃焼熱を利用した補助給湯手段とを併用して給湯するハイブリッド給湯システムが知られている。

このハイブリッド給湯システムでは、温水を貯湯し給湯するための貯湯タンクに第１および第２の温度センサを備えるものが知られている（たとえば、特許文献１）。このシステムでは、温水分布を生じる貯湯タンク内の温水温度を異なる位置で検出することにより、第１の温度センサの検出温度で補助給湯手段の発停制御が行われ、第２の温度センサの検出温度でヒートポンプ給湯手段の発停制御が行われている。

特開２０１１−１７４６８号公報

ところで、タンク内の湯水を加熱する熱源機は、たとえば給湯システムの導入時に新たに設置する場合のほか、給湯システムの設置先に既設された熱源機をそのまま利用する場合がある。給湯システムでは、たとえば給湯の応答性の向上や出湯中に湯の温度が低下するのを防止するために、貯湯タンクと給湯機とを近接して設定することが好ましい。

しかしながら、タンクと熱源機とを近接させるには、給湯システムを配置するためのスペースを広く確保しなければならない。また、既設の熱源機を利用する場合、新たに設置するタンクやヒートポンプを給湯機の近くに配置させなければならない。このような条件は、給湯システムの導入の妨げになるという課題がある。

給湯システムでは、給湯要求に対し、タンク内の高温の湯の量が給湯要求に対して足りるか否かが重要となる。そしてタンクと熱源機とを離して設置する場合、熱源機で加熱された湯がタンクに到達する前に、タンク内の高温の湯を使い切ってしまうおそれがある。また、熱源機からタンクまでの配管が長いため、熱源機の出側からタンクの入側までの間に、その配管長さに応じた容量の湯水が滞留している。そして熱源機に対する給湯要求があると、この滞留した湯水が熱源機を通過しないため設定温度になるように加熱されずに貯湯タンクの上層側に大量に流れ込むことになる。このような未加熱の湯水の流入は、タンクからの出湯温度に影響を及ぼすおそれがある。給湯中の温度低下はユーザに不快感を与え、給湯システムの信頼性を低下させることになる。

そこで、本発明は、上記課題に鑑み、補助熱源と貯湯タンクとの設置距離に関わらず、安定的に給湯処理を継続させることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の給湯システムの一側面は、複数の熱源機を併用して給湯する給湯システムであって、湯水を貯めるタンクと、前記タンク内の下層の湯水または給水を加熱する第１の熱源機と、前記タンク内の中層の湯水を加熱して、前記タンクの上層側に湯を供給する第２の熱源機と、前記タンク内の湯水を取り込んで前記第２の熱源機側に流す往き管と、前記第２の熱源機で加熱された湯を前記タンクに流す戻り管とを含む加熱管路と、前記戻り管と前記往き管とを連通させ、前記タンクをバイパスして前記第２の熱源機で加熱された湯を前記加熱管路内で循環させるバイパス管路と、前記第２の熱源機で加熱された湯の流入先を、前記タンク側または前記バイパス管路側のいずれかに切り替える切替手段と、前記戻り管の湯水の温度を検出する第１の温度センサと、前記第１の温度センサの検出温度が所定温度未満の場合、前記バイパス管路側に前記切替手段を切替え、前記加熱管路内の湯水を前記第２の熱源機で予備加熱させる制御部とを備える。

上記給湯システムにおいて、さらに、前記タンク内の所定高さに設置された第２の温度センサと、前記加熱管路内の湯水を圧送させる圧送手段とを備え、前記制御部は、前記第２の温度センサの検出温度が所定温度未満である場合、前記圧送手段を動作させ、前記予備加熱を実行させてもよい。

上記給湯システムにおいて、前記制御部は、前記第１の温度センサの検出温度が前記所定温度以上になった場合、前記切替手段を前記タンク側に切替えてもよい。

上記給湯システムにおいて、さらに、前記タンク内に、前記第２の温度センサよりも高い位置に設置されて湯水の温度を監視する第３の温度センサを備え、前記制御部は、前記第３の温度センサの検出温度が設定された基準温度未満の場合、前記加熱管路から前記第２の熱源機で加熱された湯の供給を開始させてもよい。

上記給湯システムにおいて、さらに、前記第３の温度センサの設置高さから前記タンク内に貯められた湯水の水面までの容積を示す情報、またはこの容積の湯水を所定の流量で流すのに必要な基準時間情報を記憶する記憶部と、前記戻り管内に湯水が流れる時間を計時するタイマーとを備え、前記制御部は、前記タイマーで計時した前記戻り管内の湯水が前記タンクに達するまでの経過時間と、前記記憶部にある前記基準時間情報とを比較し、この比較結果に基づいて、前記予備加熱を実行するか否かを決定してもよい。

上記目的を達成するため、本発明の給湯制御プログラムの一側面は、湯水を貯めるタンクと、前記タンク内の湯水または給水を加熱する第１の熱源機および第２の熱源機とを備えた給湯システムに搭載されるコンピュータに実行させる給湯プログラムであって、前記第２の熱源機で加熱された湯を前記タンクに流す加熱管路の戻り管内の湯水の温度を第１の温度センサから取り込み、前記第１の温度センサの検出温度が所定温度未満の場合、前記戻り管と前記加熱管路の往き管とを連通させるバイパス管路側に切替手段を切替え、前記加熱管路内に循環する湯水を前記第２の熱源機で予備加熱させる機能を前記コンピュータに実現させる。

上記給湯制御プログラムにおいて、前記タンク内の所定高さに設置された第２の温度センサの検出温度を取り込み、前記検出温度が所定温度未満である場合、前記加熱管路内の湯水を圧送させる圧送手段を動作させ、前記予備加熱を実行させる機能を含んでもよい。

本発明によれば、次のいずれかの効果が得られる。

(1) タンクの上層側に高温の湯を切らすことがなく要求温度での給湯処理が行え、給湯システムの利便性が高められる。

(2) タンクと熱源機との配置距離に関わらず高温の湯を熱源機から供給でき、第１の熱源機、タンク、第２の熱源機を含む給湯システムの設置自由度が高められる。

(3) 熱源機に対する給湯指示を受ける前に、熱源機とタンクとの間の管路内にある湯水を予め加熱することで、タンク内の湯の温度低下を防止するとともに、熱源機による給湯応答性の向上が図れる。

そして、本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。

一実施の形態に係る給湯システムの構成例を示す図である。 給湯システムによる給湯制御の一例を示すフローチャートである。 給湯システムの実施例を示す図である。 タンクの構成例を示す図である。 管路内の湯水に対する予備加熱処理を示す図である。 タンク制御部の構成例を示す図である。 制御部の構成例を示す図である。 給湯機による予備加熱処理の一例を示すフローチャートである。 実施例２に係る給湯機制御の一例を示すフローチャートである。 通常モードでの給湯機制御の一例を示すフローチャートである。 省エネモードでの給湯機制御の一例を示すフローチャートである。 オフモードでの給湯機制御の一例を示すフローチャートである。 給湯処理の一例を示すフローチャートである。 ヒートポンプの動作制御処理の一例を示すフローチャートである。

〔一実施の形態〕

図１は、一実施の形態に係る給湯システムの構成例を示す図である。図１に示す構成は一例であり、本発明は斯かる構成に限定されない。

給湯システム２は、タンクユニット４と第１の熱源機６と第２の熱源機８を備え、これらの熱源機６、８によって加熱された湯をタンクユニット４に貯めて、給湯負荷側に給湯する、いわゆる、ハイブリッド給湯システムの一例である。給湯システム２には、たとえばタンクユニット４内の蓄熱状態、熱源機６、８に対する動作などを制御する制御部１０を備える。

タンクユニット４は、貯湯タンク（以下、単に「タンク」と称する）１２を備えており、上水Ｗが給水されて内部に高温の温水ＨＷや湯水ＭＷ、低温の湯水ＣＷで満たされる。タンクユニット４には、第１の熱源機６側に上水Ｗや低温の湯水ＣＷを流し、この第１の熱源機６で発生する熱によって加熱された温水ＨＷを貯留する。また、タンクユニット４は、貯まっている湯の量や給湯要求に応じて第２の熱源機８によって加熱された湯を取り込む。このように、タンクユニット４は、複数の熱源機６、８を併用して温水ＨＷを貯め、給湯需要に応じて温水ＨＷを給湯する。

このタンク１２は、たとえば下層側に上水Ｗが給水される。そして、タンク１２は、この低温の上水Ｗや下層側の湯水ＣＷ、中層側の湯水ＭＷが熱源機６、８によって加熱され、高温の温水ＨＷを上層側から取り込む。これによりタンク１２内では、上層側から下層側に向けて湯水の温度が高温から低温になるように構成されている。

第１の熱源機６は、タンク１２の下層側にある低温の上水Ｗまたは低温の湯水ＣＷを取り込んで加熱する加熱手段の一例である。この第１の熱源機６は、タンク１２内の湯の状態に応じた加熱処理、または給湯要求に対する上水Ｗの加熱処理に対するメインの加熱手段である。

第２の熱源機８は、給湯システム２の補助加熱手段の一例であり、タンク１２の中層側の温水ＭＷを取り込んで加熱した後、タンク１２の上層側に供給する加熱手段である。第２の熱源機８は、たとえば給湯要求に応じた湯水の追加加熱や、第１の熱源機６が動作休止中の場合の湯に動作する。

給湯システム２では、たとえば第１の熱源機６が第２の熱源機８より加熱効率の高い装置を利用し、第２の熱源機８が第１の熱源機６より加熱能力の高い装置を利用している。このように第１の熱源機６と第２の熱源機８の能力を異ならせることで、たとえば加熱効率の高い第１の熱源機６によってタンク１２の温水ＨＷで蓄熱する。そして給湯需要が増大し、温水ＨＷの上層側温度が低下した場合には、加熱能力の高い第２の熱源機８によって上層側の温水ＨＷの温度を上昇させ、給湯需要に応じて動作させることにより、第１の熱源機６と第２の熱源機８とで加熱能力を補完すればよい。

＜第２の熱源機８側の構成および機能について＞

第２の熱源機８には、タンク１２内の湯水を取り込み、加熱してタンク１２内に戻す管路１４が設置される。この管路１４は、本開示の加熱管路の一例であり、タンク１２の中層の高さに接続され、第２の熱源機８の入側に接続する往き管１４Ａと、第２の熱源機８で加熱された温水ＨＷをタンク１２の上層側に流す戻り管１４Ｂを備えている。この管路１４には、たとえば図示しないポンプなどの圧送手段を備えればよい。

管路１４には、たとえば戻り管１４Ｂ上であって、タンク１２に近い位置に切替弁１６が設置され、この切替弁１６の一方に接続させたバイパス管１８が設置される。切替弁１６は、本開示の切替手段の一例であり、戻り管１４Ｂの流路をタンク１２側とバイパス管１８側とに切替える。バイパス管１８は、戻り管１４Ｂと往き管１４Ａとを連通させており、戻り管１４Ｂ内の温水などを、タンク１２をバイパスして往き管１４Ａ側に流す。すなわち、管路１４は、バイパス管１８を利用することで往き管１４Ａや戻り管１４Ｂ内の湯水をタンク１２側に流さず、第２の熱源機８に対して循環させることができる。そして、第２の熱源機８は、流入する湯水の温度に応じて加熱処理を行う。

これにより、第２の熱源機８側では、タンク１２側に対して温水ＨＷの供給をしていない時に管路１４内にある湯水を加熱する予備加熱を行うことができる。

管路１４の戻り管１４Ｂには、熱源機８の出側にある温水ＨＷの温度を検出する温度センサ２０を備えている。この温度センサ２０は、本開示の第１の温度センサの一例であり、タンク１２に対する給湯温度や予備加熱中の温水の温度を検出する。制御部１０は、たとえば温度センサ２０の検出温度に基づいて予備加熱処理の実行、終了を決定するとともに、切替弁１６の切替制御や図示しないポンプのオン／オフを制御すればよい。

＜タンク１２および第１の熱源機６側の構成について＞

タンク１２には、たとえば中層の高さに温度センサ２２を備えており、タンク１２内の湯水の温度を検出している。この温度センサ２２は、本開示の第２の温度センサの一例であって、この検出温度を第１の熱源機６側の予備加熱処理の開始または停止タイミングとして利用すればよい。

タンク１２には、第１の熱源機６との間で湯水を流す往き管２４Ａと戻り管２４Ｂを含む管路２４を備えている。往き管２４Ａは、たとえばタンク１２の底部または下層側に接続され、戻り管２４Ｂは、タンク１２の天井または上層側に接続されている。第１の熱源機６の管路２４と第２の熱源機８の管路１４は、内部に流れる湯水で熱伝達しないように、接触させないように配置すればよい。

＜給湯制御＞

図２は、給湯システムによる給湯制御の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理内容、処理手順は一例であり、本発明が斯かる内容に限定されるものではない。

この給湯制御は、本開示の給湯制御プログラムの一例であって、第２の熱源機８側の予備加熱を含む。

給湯システム２は、たとえば電源投入や設定操作、給湯要求操作などを実行することで動作を開始する（Ｓ１）。動作開始を契機に、制御部１０は、切替弁１６を動作させて戻り管１４Ｂの流路をタンク１２側に設定する（Ｓ２）。切替弁１６をタンク１２側に設定することで、直ちに補助加熱が必要な場合の給湯の応答性を向上させることができる。

制御部１０は、温度センサ２０の検出温度を取り込み、戻り管１４Ｂ内の湯水の温度（ＴＲ）を監視する（Ｓ３）。戻り管１４Ｂ内の湯水の温度（ＴＲ）が貯留温度（ＴＨ）未満か否かを判断する（Ｓ４）。この貯留温度（ＴＨ）は、たとえばタンク１２の上層側の温水ＨＷの最低温度または熱源機８に設定される給湯温度が設定される。

この貯留温度（ＴＨ）は、戻り管１４Ｂに滞留する湯水の監視温度の一例として利用する。すなわち、戻り管１４Ｂに滞留する湯水が補助加熱開始時にそのままタンク１２の上層側に流入すれば、タンク１２内に貯留している温水ＨＷの温度に影響を与えることになる。そのため、制御部１０は、戻り管１４Ｂ内の湯水がタンク１２内の湯水の貯留温度ＴＨよりも低いか否かを監視して、低温の湯水がタンク１２内に混入するのを防止する。

戻り管１４Ｂ内の湯水の温度（ＴＲ）が貯留温度（ＴＨ）未満の場合（Ｓ４のＹＥＳ）、予備加熱を行うために切替弁１６をバイパス管１８側に切替え（Ｓ５）、ポンプを始動させる（Ｓ６）。第２の熱源機８に対して管路１４はバイパス管１８を通じて循環路が形成される。ポンプの始動により管路１４内の湯水が第２の熱源機８に流入すると、たとえば貯留温度（ＴＨ）以上になるように熱源機８を燃焼させ（Ｓ７）、管路１４内の湯水を予備加熱させる。

戻り管１４Ｂ内の湯水の温度（ＴＲ）が貯留温度（ＴＨ）以上になると（Ｓ４のＮＯ）、切替弁１６をタンク１２側に切替える（Ｓ８）。第２の熱源機８に対する補助加熱の指示が出ている場合にはポンプおよび熱源機８の運転を継続させ、また、補助加熱の指示が出ていない場合には、ポンプや燃焼処理を停止させればよい。

＜タンク１２内の温度状態と予備加熱の実施処理について＞

制御部１０は、たとえばタンク１２内の湯水の温度状態に基づいて第２の熱源機８の予備加熱処理を行ってもよく、温度センサ２２の検出温度が所定温度未満となったことを契機に切替弁１６を切替えて管路１４内の湯を加熱してもよい。このようにタンク１２内の湯水の温度を予備加熱の契機とすることで、給湯の実行によりタンク１２内に貯められた温水ＨＷが消費されることで、蓄熱された熱量が不足する前に給湯準備をすることができる。

なお、温度センサ２２は、タンク１２内の設定高さの温度を検出するためのセンサを利用してもよく、または予備加熱専用のセンサであってもよい。第２の熱源機８による補助加熱を開始する前に予備加熱を行うようにするため、この温度センサ２２は、補助加熱の開始基準となる図示しない温度センサよりも下層側に配置すればよい。

そのほか給湯システム２では、たとえば第１の熱源機６と第２の熱源機８に対してユーザの給湯利用の状態に応じた動作モード、または各熱源機６、８に対し、タンク１２での放熱ロスの低下などを考慮した動作モードを設定し、斯かる動作モードに基づいて熱源機６、８の動作制御を実行してもよい。

＜一実施の形態の効果＞

斯かる構成によれば、次のような効果が得られる。

(1) 管路１４内に貯まっている湯水をバイパス路１８で第２の熱源機８側に循環させて加熱することで、低温の湯水がタンク１２の上層側に流入せず、給湯システム２からの給湯温度の低下を防止できる。

(2) 管路１４内に貯まっている湯水を所定温度以上に加熱しておくことで、補助給湯指示に対して、迅速に対応できる。

(3) タンク１２の上層側に高温の湯を切らすことがなく要求温度での給湯処理が行え、給湯システム２の利便性が高められる。

(4) 第２の熱源機８に対する給湯要求時に、管路１４内の湯の温度が高められているので、タンク１２と第２の熱源機８とが離間した位置にあっても、タンク１２に対して低温の湯水を混入させることはない。

(5) 本発明の給湯システム２では、予備加熱によって早急に補助加熱が行えるので、熱源機８とタンク１２とを離間して配置でき、給湯システムの配置の自由度が高められる。

＜給湯システム３０＞

図３は、給湯システムの実施例を示す図である。図３に示す構成は一例である。図３において、図１に示す構成と同一部分について同符号を付し、その説明を省略する。

給湯システム３０は、加熱された湯を貯めるタンク１２を備え、給湯負荷に湯を供給するタンクユニット４と、ヒートポンプ３２、給湯機３４を備えている。タンクユニット４には、第１の熱源機６の一例であるヒートポンプ３２の熱を回収して蓄熱するとともに、給湯要求に対する温度に対応するための補助加熱手段として、第２の熱源機８の一例である給湯機３４を利用して蓄熱する。また、この給湯システム３０では、給湯機３４とタンク１２とを接続する管路１４内にある湯水について、給湯機３４による補助加熱を開始する前に予め所定温度まで加熱する予備加熱処理を行う。

＜タンクユニット４の構成について＞

タンクユニット４には、筐体内にタンク１２が設置され、そのタンク１２に対して給水管路３６や出湯管路３８が設置されている。給水管路３６は、たとえばタンク１２の底部側に接続され、水道水やその他の給水手段などから上水Ｗが供給される。出湯管路３８は、たとえばタンク１２の上部側に接続され、温水ＨＷを給湯負荷側に向けて流す管路の一例である。また給水管路３６には、タンク１２よりも上流側で分岐し、出湯管路３８と合流する混合管路４０が接続されている。この給水管路３６と混合管路４０との接続部分には、上水Ｗの流路をタンク１２側と出湯管路３８との間で所定の比率に設定するミキシング弁４２が設置されている。また給水管路３６には、減圧弁４４や逆止弁４６、４８や給水状態を監視する水流センサ５０等が設置されてもよい。出湯管路３８には、温水ＨＷと上水Ｗとを混合した湯の出湯量を調整する混合水規制弁５２を備える。

タンク１２は、ヒートポンプ３２と接続する管路２４として、タンク１２の下層側の湯水ＣＷや上水Ｗをヒートポンプ３２側に流す往き管路２４Ａやヒートポンプ３２の熱を回収した温水ＨＷをタンク１２の上層側に流す戻り管路２４Ｂを備える。戻り管２４Ｂには、たとえばタンク１２に近い位置で分岐されて往き管２４Ａと接続する分岐管５４を備える。この分岐管５４と戻り管２４Ｂとの分岐部分には切替弁５６が設置され、戻り管２４Ｂを流れる湯水をタンク１２側または往き管２４Ａ側に切替える。

また、往き管２４Ａには、管路２４内に湯水を流すためのポンプ５８が設置される。

タンク１２には、給湯機３４と接続する管路１４として、既述のように、往き管１４Ａと戻り管１４Ｂが接続されている。また、戻り管１４Ｂには、切替弁１６やバイパス管１８を備える。往き管１４Ａには、湯水を管路１４内に圧送するポンプ６０を備えてもよい。

タンク１２は、たとえば上層から下層に向けて縦方向に内部が複数の領域に区分けされ、領域毎に温度状態を監視するための温度センサ６２−１、６２−２、６２−３、６２−４を備えている。

またタンクユニット４では、筐体に温度センサ６２−５が設置されており、外気温度を検出する。

出湯管路３８上には、たとえばタンク１２からの出湯温度を検出する温度センサ６２−６や、上水Ｗと混合して給湯要求温度に調整した温水ＨＷの温度を検出する温度センサ６２−７が設置されている。給水管路３６には、給水温度を検出する温度センサ６２−８を備える。

ヒートポンプ３２と接続する管路２４には、往き管２４Ａ側にタンク１２から取り出した温度を検出する温度センサ６２−９や戻り管２４Ｂ側の温度を検出する温度センサ６２−１０を備える。

さらに、給湯機３４側とタンク１２を接続する管路１４には、たとえば戻り管１４Ｂに流れるまたは滞留する湯水の温度を検出する温度センサ６４を備える。この温度センサ６４は、本開示の第１の温度センサの一例であり、その検出結果が、給湯機３４側の湯水の予備加熱処理の開始または停止条件を基準となる。

＜ヒートポンプ３２について＞

ヒートポンプ３２は、たとえばヒートポンプ回路６６や熱交換器６８を備える。ヒートポンプ回路６６には、たとえば図示しない発熱装置に対する冷媒としてＣＯ₂が循環している。熱交換器６８では、ヒートポンプ回路６６で循環する冷媒により発熱装置から回収した熱を管路２４に流れる湯水と熱交換させる。そのほかヒートポンプ回路６６には、図示しない膨張弁、空気熱交換機、圧縮機を備えてもよく、これらによってＣＯ₂冷媒サイクルを形成すればよい。また、戻り管２４Ｂ側には、熱交換後の温水ＨＷの温度を検出する温度センサ６２−１１を備える。

＜給湯機３４について＞

給湯機３４は、たとえば燃焼室内にバーナ７０および熱交換器７２を備えている。バーナ７０は、たとえば燃料ガスを燃焼させて燃焼排気を排出する。熱交換器７２は、管路１４に接続されており、内部に湯水を通過させてバーナ７０の燃焼排気と熱交換することで加熱する。

給湯機３４には、湯水ＭＷを取り込む往き管１４Ａ側に水流センサ７４、温度センサ６２−１２を備えている。この給湯機３４は、たとえば図示しない制御部を備えており、設定温度と水流センサ７４の検出流量に応じてバーナ７０の燃焼制御を行う。給湯機３４には、バーナ７０をバイパスして往き管路１４Ａと戻り管１４Ｂとを接続するバイパス路７６、このバイパス路７６に対する流量の切替えや流れを分配するミキシング弁７８を備える。

戻り管１４Ｂには、熱交換器７２で熱交換後の湯の温度を検出する温度センサ６２−１３やバイパス路７６を通じて低温の湯水を混合した後の湯の温度を検出する温度センサ６２−１４を備える。

＜タンク１２の構成例について＞

図４は、タンクの構成例を示している。タンク１２は、たとえば高さ方向に長大な円筒状容器で構成される。このタンク１２は、たとえば９０〔リットル〕程度の容量で構成してもよい。

タンク１２には、たとえば出湯管路３８からの出湯量に応じて、下層側に接続された給水管路３６から上水Ｗが給水される。これにより、タンク１２には所定量の湯水が貯留される。

タンク１２は上層側から給湯するとともに下層側から給水し、加熱後の温水ＨＷは上層側に戻されるので、湯水の温度分布は下層側から上層側に向かって高温となる複数階層の蓄熱領域が構築される。この実施例では、たとえば領域Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、・・・ＩＸの９層の蓄熱領域を想定している。

タンク１２には、たとえば上層側に邪魔板８０、下層側に邪魔板８２を備えている。邪魔板８０、８２は、それぞれタンク１２の中層側に向けて凸状とした湾曲形状である。この邪魔板８０、８２は、タンク１２の天井側、または底部側に対して湾曲の凹部が向けられることで、出湯または給水による渦の発生や急激な湯水の流れを抑制でき、タンク１２内の階層蓄熱が乱れるのを防止する手段の一例である。

タンク１２に設置された４つの温度センサ６２−１、６２−２、６２−３、６２−４は、それぞれ湯水の領域の温度を検出しており、領域毎の温度状態の監視に利用されるほか、給湯システム２の給湯制御、ヒートポンプ３２や給湯機３４に対する動作制御の契機として利用される。

温度センサ６２−１は、たとえばヒートポンプ３２や給湯機３４から流入した温水ＨＷの熱の影響を受けない領域として、蓄熱領域ＶＩＩＩと蓄熱領域ＩＸの境界部温度を計測している。この温度センサ６２−１の検出温度は、ヒートポンプ３２および給湯機３４の加熱開始温度として利用される。

温度センサ６２−２は、たとえば蓄熱領域ＶＩと蓄熱領域ＶＩＩの境界部より上側温度を計測している。この実施例では、給湯機３４に湯水を流す往き管１４Ａが蓄熱領域ＶＩと蓄熱領域ＶＩＩの境界部に配置されている。この温度センサ６２−２の検出温度は、給湯機３４の予備加熱処理の開始温度として利用される。

温度センサ６２−３は、たとえば蓄熱領域ＩＶと蓄熱領域Ｖとの境界部温度を計測している。

また、温度センサ６２−４は、たとえば蓄熱領域ＩＩと蓄熱領域ＩＩＩとの境界部分の温度を計測しており、この検出温度がヒートポンプ３２の加熱開始温度として利用される。

このタンク１２では、邪魔板８０を備えることで、上層部ＤＨに対し、給湯機３４からの給湯による温水の乱れを低減でき、蓄熱量が確保できる。また、邪魔板８２は、下層部ＤＬに対し、蓄熱領域Ｉ、ＩＩ内で給水された低温の上水Ｗが蓄熱領域Ｉ、ＩＩ内に混入し難くなることで、温度センサ６２−４による低温の検出頻度が抑えられ、ヒートポンプ３２を頻繁に動作させずに、蓄熱状態を確保することができる。

給湯システム３０は、たとえばヒートポンプ３２と給湯機３４に対する動作制御の第１のモードとして、下層側の検出温度に基づいてヒートポンプ３２を始動させるとともに、上層側の検出温度に基づいて給湯機３４を始動させるようにしてもよい。また、動作制御の第２のモードとして、上層側の検出温度に基づいてヒートポンプ３２および給湯機３４を始動させ、上層側の蓄熱条件を満たした時に、ヒートポンプ３２を停止させるようにしてもよい。

＜管路１４内の湯水に対する予備加熱＞

給湯システム３０は、たとえば給湯制御として、管路１４内に滞留している湯水を給湯機３４側で循環させて加熱する予備加熱処理を行う。この予備加熱処理は、給湯機３４によるタンク１２の補助加熱を行う前に実施する。図示しないタンク制御部は、たとえばタンク１２内の温度センサ６２−２の検出温度Ｔ２が所定温度未満となったことを契機として予備加熱処理の開始を判断する。

予備加熱処理では、図５に示すように、切替弁１６をタンク１２側からリターン側に設定することで、戻り管１４Ｂがバイパス路１８側に接続される。これにより給湯機３４側には、往き管１４Ａ、戻り管１４Ｂ、バイパス管１８による循環路が形成される。つまり予備加熱処理は、少なくとも給湯機３４から切替弁１６までの戻り管１４Ｂ内に滞留する湯水を加熱させる処理であり、給湯機３４で加熱されていない湯水がタンク１２内に流れないようにする。

給湯システム３０では、たとえば予備加熱処理を実行するか否かの判断について、タンク１２と給湯機３４との間の管路１４の長さや、管路１４内に滞留する湯水の量に基づいて判断すればよい。具体的な実行判断として、たとえば給湯機３４による補助加熱の開始指示からタンク１２内に給湯されるまでに要する時間と、タンク１２内の上層側の温水ＨＷが消費されるまでの時間とを比較してもよい。つまり、給湯機３４からの給湯に要する時間を比較することで、タンク１２内の温水ＨＷの蓄熱領域ＩＸの容積が戻り管１４Ｂの容積（Ｖ１＋Ｖ２）よりも大きいか否かを判断することができる。

予備加熱処理を行うことで、戻り管路１４Ｂのうち、少なくとも切替弁１６までの体積Ｖ１分の容積を所定温度まで加熱することができる。これにより、給湯機３４による補助加熱の開始時に、タンク１２内の温水ＨＷが消費し尽くされるのを回避できるほか、大量の未加熱の湯水がタンク１２内に流入するのを防止できる。以上の点から、管路１４において、切替弁１６およびバイパス管１８の設置位置は、タンク１２に近い位置が好ましい。

なお、予備加熱処理の実行判断の条件は、温度センサ６２−２の検出温度Ｔ２に限られず、たとえばタンクユニット４が給湯中か否かのほか、ヒートポンプ３２による加熱処理の実施中か否かなどの条件を組み合わせて設定してもよい。

＜給湯システム３０の制御部の構成について＞

図６は、タンク制御部の構成例を示す図である。図６に示す構成は一例である。

制御部８４は、本開示の制御部の一例であり、給湯システム３０の給湯制御のほか、タンクユニット４に対する制御指示、ヒートポンプ３２および給湯機３４に対する加熱処理を含む制御指示などを行う。

この制御部８４には、たとえばタンク制御部９０、ヒートポンプ制御部１０２、給湯機制御部１１２、リモコン制御部１２２等の機能部を備えてもよい。

タンク制御部９０は、たとえばタンクユニット４に設置された各温度センサ６２−１〜６２−１０からの検出情報に基づいてポンプ５８、６０などの機能部に対する制御を行う。このタンク制御部９０は、たとえばマイクロコンピュータで構成されており、プロセッサ９２、メモリ部９４、システム通信部９６、タイマー９８、Ｉ／Ｏ（Input／Output）１００などを備える。プロセッサ９２は、メモリ部９４に格納されたタンクユニット４の動作制御プログラムを演算処理し、タンク１２による給湯制御や、タンク１２内の温水ＨＷの監視処理、ヒートポンプ３２や給湯機３４に対する加熱処理、予備加熱処理の実行処理を行う。メモリ部９４は、記憶手段の一例であり、動作制御プログラムを格納するほか、タンクユニット４に設置された温度センサ６２−１、６２−２、・・・６２−１０で検出された温度情報を記憶する。メモリ部９４は、たとえばＲＯＭ（Read Only Memory）として、ハードディスクや半導体メモリなどの記録媒体で構成される。またメモリ部９４には、プロセッサ９２によるプログラムの演算処理を行うための処理領域として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）が含まれる。

システム通信部９６はプロセッサ９２の制御により、ヒートポンプ制御部１０２や給湯機制御部１１２およびリモコン制御部１２２と通信する機能部であって、有線または無線によって制御情報を送受信する。Ｉ／Ｏ１００はタンクユニット４の各機能部と接続するためのインターフェースの一例であり、タンク制御部９０との間で検出情報の取り込みや制御指示の出力などを行う。

ヒートポンプ制御部１０２は、たとえばヒートポンプ３２に設置されており、図示しない発熱手段の動作制御や熱媒の循環制御などを行う手段の一例である。ヒートポンプ制御部１０２は、たとえば図７に示すように、コンピュータによって構成され、プロセッサ１０４、メモリ部１０６、システム通信部１０８およびＩ／Ｏ１１０を備えている。プロセッサ１０４は、メモリ部１０６に格納されたプログラムを実行し、ヒートポンプ３２の機能制御などの情報処理を行う。メモリ部１０６にはプログラムや、情報処理によって得られる制御情報が格納される。システム通信部１０８はプロセッサ１０４の制御により、タンク制御部９０、給湯機制御部１１２およびリモコン制御部１２２と接続され、制御情報の送受信を行う機能部の一レである。Ｉ／Ｏ１１０は温度センサ６２−１１と接続され、温度検出情報を取り込む。

給湯機制御部１１２は、たとえばバーナの燃焼制御、燃料ガスの供給制御などを含む給湯機３４の動作制御を行う制御部の一例である。給湯機制御部１１２は、コンピュータで構成され、プロセッサ１１４、メモリ部１１６、システム通信部１１８、Ｉ／Ｏ１２０を備える。斯かる構成により、給湯制御部１１２では、たとえばタンク制御部９０からの制御指示に基づいてタンク１２内の湯を加熱する補助加熱処理や、管路１４内に滞留する湯水を加熱する予備加熱処理を実行する。メモリ部１１６には、給湯機３４を動作させる動作制御プログラムが格納されるほか、Ｉ／Ｏ１２０を通じて取り込んだ温度センサ６２−１２、６２−１３、６２−１４の温度情報を格納する。

リモコン制御部１２２は、給湯システム３０に対する設定操作が入力されるリモコン装置の制御手段の一例である。このリモコン装置は、たとえば給湯要求温度の設定やヒートポンプ３２や給湯機３４に対する動作モードの設定などの入力が行われるほか、給湯システム３０全体の運転状態や設定温度などの状態表示機能、警報などの報知機能などを備えてもよい。

リモコン制御部１２２は、マイクロコンピュータで構成され、プロセッサ１２４、メモリ部１２６、システム通信部１２８およびＩ／Ｏ１３０を備える。リモコン制御部１２２は、システム通信部１２８を通じてタンク制御部９０、ヒートポンプ制御部１０２、給湯機制御部１１２と接続し、入力情報を送信するとともに各機能部の動作状態情報を受信している。リモコン制御部１２２は、Ｉ／Ｏ１３０を通じて、リモコン装置の入力手段（ＳＷ）１３２、操作表示部１３４、ＬＥＤ１３６と接続し、入力操作の取り込みや運転状態や警報の表示指示や発光指示を行っている。

＜給湯機予備加熱処理＞

図８は、給湯機による予備加熱処理の一例を示すフローチャートである。図８に示す処理は一例である。

この予備加熱処理は、本開示の給湯制御プログラムの一例であり、管路１４内の湯水を給湯機３４に流して加熱する。

タンク制御部９０は、戻り管１４Ｂ内の湯水の温度を監視するため、温度センサ６４の検出温度Ｔ１５を取り込み、この検出温度Ｔ１５が貯留温度ＴＨとして、たとえば６５〔℃〕未満か否かを判断する（Ｓ１１）。貯留温度ＴＨは、たとえばタンク１２の上層側に貯留する温水ＨＷの最低温度と同じ温度が設定されればよく、タンク１２内の温度よりも低い温度の湯水を給湯すると、タンク１２内の温度を低下させることになることから、予備加熱処理に移行すればよい。

ここで、給湯システムの温度条件の一例を示す。
(1) システム給湯設定温度（Ｔｓｅｔ）：給湯システム３０からの給湯温度の設定値であり、最高温度をたとえば７５〔℃〕に設定される。
(2) タンク１２の貯留温度：ヒートポンプ３２の加熱後温度であって、（Ｔｓｅｔ ＋ ５〔℃〕）である。この貯留温度の最低温度は、たとえば６５〔℃〕である。
(3) 給湯機加熱後温度：（Ｔｓｅｔ ＋ １０〔℃〕）であって、たとえば最低温度が７０〔℃〕、最高温度が８０〔℃〕に設定される。
(4) 給湯機３４による補助加熱の開始基準温度：温度センサ６２−１の検出温度Ｔ１＝（Ｔｓｅｔ ＋ ３〔℃〕）に設定すればよい。
(5) 補助加熱停止基準温度：温度センサ６２−２の検出温度Ｔ２＝（Ｔｓｅｔ ＋ ３〔℃〕）に設定すればよい。
(6) ヒートポンプ３２のオーバーヒート温度は、たとえば４８〔℃〕。
(7) ヒートポンプ３２による加熱開始基準として、温度センサ６２−４の検出温度Ｔ４として、たとえば（４８〔℃〕−３〔℃〕）＝４５〔℃〕に設定すればよい。
(8) ヒートポンプ３２による加熱停止基準として、ヒートポンプ３２に湯水を流す往き管２４Ａにある温度センサ６２−９の検出温度Ｔ９が、たとえば（４８〔℃〕−３〔℃〕）＝４５〔℃〕に設定すればよい。

検出温度Ｔ１５が貯留温度ＴＨ未満の場合（Ｓ１１のＹＥＳ）、タンク１２内の湯水の状態判断として、温度センサ６２−２の検出温度Ｔ２が基準温度ＴＳ２として、たとえば６３〔℃〕未満か否かを判断する（Ｓ１２）。検出温度Ｔ１５が貯留温度ＴＨ以上の場合（Ｓ１１のＮＯ）、タンク１２に対して給湯するのに十分な温度となっていることから、予備加熱処理を終了すればよい。温度センサ６２−２の検出温度Ｔ２が基準温度ＴＳ２未満の場合（Ｓ１２のＹＥＳ）には、予備加熱を開始する。また、検出温度Ｔ２が基準温度Ｔ２以上の場合（Ｓ１２のＮＯ）、予備加熱処理を終了すればよい。

予備加熱処理の開始判断では、たとえばタンク１２内の湯が消費中である場合や、または加熱処理が行われずに温度が低下した場合などで、タンク１２に対して給湯する補助加熱処理が実行される可能性が高いか否かを判断している。つまり、補助加熱開始の判断基準の１つである温度センサ６２−１の設置位置よりも下層側の領域の温度が低下してきたことを契機に、検出温度Ｔ１が補助加熱の開始温度に達する前に予備加熱を実行する。

タンク制御部９０は、切替弁１６をリターン側、すなわちバイパス管１８側にセットして（Ｓ１３）、給湯機３４側に循環路を形成する。そして給湯機配管長を測定するために、タイマー９８をスタートさせる（Ｓ１４）。給湯用のポンプ６０を所定回転数として、たとえば給湯機３４が燃焼を開始するための最小限流量である、たとえば３〔リットル／分〕となるように設定し、作動させる（Ｓ１５）。ポンプ６０の回転数は、管路１４の長さや湯水の容量に応じて設定すればよい。

戻り管１４Ｂ内の温度センサ６４による検出温度Ｔ１５が貯留温度ＴＨ以上になるまで温度監視を継続する（Ｓ１６のＹＥＳ）。

タンク制御部９０では、たとえば管路１４の容量とタンク上層側の容量とを対比して予備加熱処理を行うか否かを判断してもよい。

検出温度Ｔ１５が貯留温度ＴＨ以上となると（Ｓ１６のＮＯ）、タイマー９８の計時結果を読み出して、給湯機配管長測定のタイマー値を確定させる（Ｓ１７）。

管路１４内の湯水の量は、たとえば「予備加熱時の流量×配管長測定タイマー値」によって算定できる。ここで、給湯機３４による補助加熱では、給湯機３４側に湯水を流すポンプ６０の回転数がタンク１２内の湯水の消費流量と同等に設定される。従って、上層側の温水ＨＷの消費時間と予備加熱に要する時間とを対比することで、タンク１２内の湯水が消費される前に給湯機３４から給湯されるか否かが把握でき、予備加熱が必要か否かの基準とすればよい。

そこで、測定したタイマー値が所定時間よりも短いか否かを判断する（Ｓ１８）。タイマー値と比較する所定時間は、配管長判定タイマー値である。この配管長判定タイマー値は、（タンクの上層部体積）／（給湯機最小燃焼流量）で算出される。上層部体積が約１０〔リットル〕とすると、給湯機最小燃焼流量が予備加熱時のポンプ流量と同じ値として、３〔リットル／分〕であることから、配管長判定タイマー値は約３分となる。

測定したタイマー値が所定時間よりも短い場合（Ｓ１８のＹＥＳ）、タンク制御部９０に給湯機配管長フラグの「短」をセットする（Ｓ１９）。この場合、管路１４内にある湯水の容量がタンク１２の上層部の容量よりも少ないと判断され、たとえば給湯システム３０の給湯処理において、予備加熱を行わないように設定してもよい。

また、測定したタイマー値が所定時間よりも長い場合（Ｓ１８のＮＯ）、管路１４の容積から予備加熱が必要であると判断され、予備加熱の設定が維持される。

測定タイマー値による予備加熱の要否判断を行った後は、ポンプ６０を停止させ、予備加熱処理を終了する（Ｓ２０）。

なお、予備加熱は、たとえば給湯システム３０に対する利用者の設定に基づいて実行するか否か、およびその頻度などを決定してもよい。また、給湯システム３０では、予備加熱を実行するように設定された場合、測定したタイマー値による配管長測定の処理を行わなくてもよい。

また、予備加熱実行の判断について、上層部体積はタンク１２の全体容量、温度センサ６２−１の設置位置などにより決まるものであるため、一律に把握できない。そこで、給湯システム３０の動作開始時の準備動作として、給湯機３４のみによって、温度センサ６２−１の検出温度Ｔ１が所定温度になるまで加熱処理を行い、給湯機３４の給湯能力を自己学習して、予備加熱が必要か否かの判断を行ってもよい。

＜実施例１の効果＞

(1) 給湯継続中にタンク１２内の中層側の温度状態を監視し、その温度変化に基づいて、給湯機３４による補助加熱が必要になるか否かを判断することで、給湯機３４による加熱処理を最小限に抑えられ、省エネや効率化が図れる。

(2) 予備加熱処理において管路１４の配管長の判定処理を行うことで、給湯システム３０毎に予備加熱の必要性が把握できる。

(3) 配管長の判定処理を行うことで、給湯システム３０の設置条件や運転条件に応じた予備加熱処理の実行設定情報が得られる。

(4) 配管長の判定処理により、予備加熱を実行するか否かを自動で設定することができ、給湯システム３０の施工処理や設定処理の容易化が図れる。

(5) 管路１４内に貯まっている湯水を所定温度以上に加熱しておくことで、補助給湯指示に対して、迅速に対応できる。

(6) 給湯機３４からの補助加熱が開始されるまでに、給湯中のタンク１２内の湯切れを回避できる。

図９は、実施例２に係る給湯機制御の一例を示すフローチャートである。図９に示す処理内容、処理手順は一例である。この給湯処理は、給湯機３４を利用したタンク１２の蓄熱制御を行う。

タンク制御部９０は、切替弁１６をリターン側にセットする（Ｓ３１）とともに、予備加熱処理の設定情報である給湯機配管長フラグを”長”にセットする（Ｓ３２）。

リモコン装置がＯＮ状態か否かを判断し（Ｓ３３）、リモコン装置がＯＮであれば（Ｓ３３のＹＥＳ）、給湯機３４側で予備加熱を行うか否かの判断に移行する。給湯機配管長フラグが”長”に設定されている場合（Ｓ３４のＹＥＳ）、既述の給湯機配管の予備加熱処理（図８）を行う（Ｓ３５）。

なお、この予備加熱処理において、配管長測定により給湯機配管長フラグが”短”と判断された場合、次回以降の給湯処理では予備加熱を行わなくてもよい。

予備加熱処理の後、タンク制御部９０は、給湯システム３０の蓄熱処理として設定された動作モードが”通常”か否かを判断し（Ｓ３６）、”通常”である場合（Ｓ３６のＹＥＳ）、通常動作処理を実行する（Ｓ３７）。また、動作モードが”通常”でない場合（Ｓ３６のＮＯ）、動作モードが”省エネ”か否かを判断する（Ｓ３８）。”省エネ”が設定されている場合（Ｓ３８のＹＥＳ）、省エネ動作処理を行う（Ｓ３９）。また、”省エネ”モードでない場合（Ｓ３８のＮＯ）、ＯＦＦモード動作処理を実行する（Ｓ４０）。

ここで「通常」モードは、たとえばタンク１２の上層部ＤＨから下層部ＤＬまでの全体に加熱された温水ＨＷを貯湯して蓄熱する動作モードの一例であって、給湯消費の多い場合に実行すればよく、給湯機３４よりも加熱効率の高いヒートポンプ３２による加熱比率を高くする。このモードは、たとえば給湯消費の多い時間帯などに設定すればよい。

「省エネ」モードは、たとえばタンク１２の上層部ＤＨおよび中上層部ＤＭに加熱された温水ＨＷを貯めて蓄熱する動作モードの一例であって、急な給湯消費に対応するとともに、タンク１２の下層側からの放熱ロスを抑制することができる。この動作モードは、たとえば給湯消費の発生が想定されていない時間帯に実行されればよい。

「オフ」モードは、たとえば温水ＨＷの貯湯を行わず、タンク１２からの放熱ロスを抑制する動作モードの一例であって、給湯機３４を動作させることで給湯消費に対応する。この動作モードは、たとえば省エネモードと同様に給湯消費の発生が想定されていない時間帯に実行されればよい。

＜通常モードについて＞

図１０は、通常モードでの給湯機制御の一例を示すフローチャートである。

タンク制御部９０は、温度センサ６２−１の検出温度Ｔ１が比較温度ＴＳ１としてたとえば、６３〔℃〕未満であるかを判断し（Ｓ３７０１）、比較温度ＴＳ１未満の場合（Ｓ３７０１のＹＥＳ）、タンク１２側に給水が発生したかを判定する（Ｓ３７０２）。この場合、タンク１２の上層側において、温水ＨＷの温度が設定された温度（比較温度ＴＳ１）に達しないことから、給湯機３４による補助加熱を実行させる。また。検出温度Ｔ１が比較温度ＴＳ１以上の場合（Ｓ３７０１のＹＥＳ）、ステップＳ３３に戻って、給湯要求があるまで待機する。

タンク１２に給水が発生した場合（Ｓ３７０２のＹＥＳ）、補助加熱として、給湯用のポンプ６０を設定回転数として、たとえば給湯流量に応じた流量で流せるように、ポンプ６０の回転数を設定する（Ｓ３７０４）。タンク１２に給水が発生していない場合（Ｓ３７０２のＮＯ）、たとえば給湯機３４を利用してタンク１２内の湯を加熱するために、給湯機３４の最小燃焼回転数の一例である「３リットル／分」にポンプ６０の回転数を設定すればよい。

給湯機３４の補助加熱を実行中は、戻り管１４Ｂに設置された温度センサ６４の検出温度Ｔ１５が貯留温度ＴＨとして、たとえば６５〔℃〕未満か否かを判断する（Ｓ３７０５）。検出温度Ｔ１５が貯留温度ＴＨ未満の場合（Ｓ３７０５のＹＥＳ）、切替弁１６をリターン側にセットし（Ｓ３７０６）、検出温度Ｔ１５が貯留温度ＴＨ以上の場合（Ｓ３７０５のＮＯ）、切替弁１６をタンク側にセットする（Ｓ３７０８）。つまり、制御部９０は、戻り管１４Ｂ内の湯の温度が十分である場合には、切替弁１６を作動させる。

切替弁１６の設定処理が完了すると、温度センサ６２−２の検出温度Ｔ２が比較温度ＴＳ２以上であるかを判断する（Ｓ３７０７）。補助加熱処理は、この検出温度Ｔ２が比較温度ＴＳ２以上になるまで継続させる（Ｓ３７０７のＮＯ）。検出温度Ｔ２が比較温度ＴＳ２以上の場合（Ｓ３７０７のＹＥＳ）、給湯機３４の補助加熱の終了準備として、ポンプ６０を停止させる（Ｓ３７０９）とともに、切替弁１６をリターン側にセット（Ｓ３７１０）し、Ｓ３３に戻る。

＜省エネモードについて＞

図１１は、省エネモードでの給湯機制御の一例を示すフローチャートである。

温度センサ６２−１の検出温度Ｔ１が既述の比較温度ＴＳ１未満であるかを判断する（Ｓ３９０１）。検出温度Ｔ１が比較温度ＴＳ１未満の場合（Ｓ３９０１のＹＥＳ）、タンク１２側に給水が発生したかを判定する（Ｓ３９０２）。この場合、タンク１２の上層側において、温水ＨＷの温度が、設定された温度（比較温度ＴＳ１）に達しないことから、給湯機３４による補助加熱を実行させる。また。検出温度Ｔ１が比較温度ＴＳ１以上の場合（Ｓ３７０１のＹＥＳ）、ステップＳ３３に戻って、給湯要求があるまで待機する。

タンク１２に給水が発生した場合（Ｓ３９０２のＹＥＳ）、補助加熱として、ポンプ６０の設定回転数として、たとえば給湯流量に応じた流量で流せるように、ポンプ６０の回転数を設定する（Ｓ３９０３）。給湯機３４の補助加熱を実行中は、戻り管１４Ｂに設置された温度センサ６４の検出温度Ｔ１５が貯留温度ＴＨとして、たとえば６５〔℃〕未満か否かを判断する（Ｓ３９０４）。

検出温度Ｔ１５が貯留温度ＴＨ未満の場合（Ｓ３９０４のＹＥＳ）、切替弁１６をリターン側にセットし（Ｓ３９０５）、また温度センサ６４の検出温度Ｔ１５が貯留温度ＴＨ以上の場合（Ｓ３９０４のＮＯ）、切替弁１６をタンク１２側にセットする（Ｓ３９０６）。

切替弁１６の設定処理が完了すると、温度センサ６２−２の検出温度Ｔ２が比較温度ＴＳ２以上であるかを判断する（Ｓ３９０７）。補助加熱処理は、この検出温度Ｔ２が比較温度ＴＳ２以上になるまで継続させる（Ｓ３９０７のＮＯ）。検出温度Ｔ２が比較温度ＴＳ２以上の場合（Ｓ３９０７のＹＥＳ）、給湯機３４の補助加熱の終了準備として、ポンプ６０を停止させる（Ｓ３９０８）とともに、切替弁１６をリターン側にセットし（Ｓ３９０９）、Ｓ３３に戻る。

＜オフモードについて＞

図１２は、オフモードでの給湯機制御の一例を示すフローチャートである。

タンク制御部９０は、温度センサ６２−１の検出温度Ｔ１が比較温度ＴＳ１としてたとえば、６３〔℃〕未満であるかを判断し（Ｓ４００１）、比較温度ＴＳ１未満の場合（Ｓ４００１のＹＥＳ）、タンク１２側に給水が発生したかを判定する（Ｓ４００２）。オフモードでは、ヒートポンプ３２が停止中であり、タンク１２内に十分に蓄熱されていない場合あるため、給湯機３４による補助加熱を行う。

そこでタンク１２に給水が発生した場合（Ｓ４００２のＹＥＳ）、給湯用のポンプ６０に対し、割増回転数を設定する（Ｓ４００３）。割増回転数は、たとえば給湯流量に応じた流量に応じた回転数＋Ｎの回転数が設定される。タンク１２に給水が発生していない場合（Ｓ３７０２のＮＯ）、ポンプ６０を停止させる（Ｓ４００８）。

給湯機３４の補助加熱を実行中は、戻り管１４Ｂに設置された温度センサ６４の検出温度Ｔ１５が貯留温度ＴＨとして、たとえば６５〔℃〕未満か否かを判断する（Ｓ４００４）。検出温度Ｔ１５が貯留温度ＴＨ未満の場合（Ｓ４００４のＹＥＳ）、切替弁１６をリターン側にセットし（Ｓ４００５）、検出温度Ｔ１５が貯留温度ＴＨ以上の場合（Ｓ４００４のＮＯ）、切替弁１６をタンク側にセットする（Ｓ４００６）。つまり、制御部９０は、戻り管１４Ｂ内の湯の温度が十分である場合には、切替弁１６を作動させる。

切替弁１６の設定処理が完了すると、温度センサ６２−２の検出温度Ｔ２が比較温度ＴＳ２以上であるかを判断する（Ｓ４００７）。補助加熱処理は、この検出温度Ｔ２が比較温度ＴＳ２以上になるまで継続させる（Ｓ４００７のＮＯ）。検出温度Ｔ２が比較温度ＴＳ２以上の場合（Ｓ４００７のＹＥＳ）、給湯機３４の補助加熱の終了準備として、ポンプ６０を停止させる（Ｓ４００８）とともに、切替弁１６をリターン側にセットし（Ｓ４００９）、Ｓ３３に戻る。

＜給湯システム２の給湯処理＞

図１３は、給湯処理の一例を示すフローチャートである。

タンク制御部９０は、たとえば水流センサ５０の検出情報に基づいて給水の有無を判断し（Ｓ５１）、給水が確認されると（Ｓ５１のＹＥＳ）、給湯負荷に対する給湯処理を開始する。

タンク制御部９０は、ＦＦ制御による給湯処理を行う（Ｓ５２）。つまり給湯処理では、温度センサ６２−６、６２−８の検出温度Ｔ６、Ｔ８、給湯設定温度に基づいてミキシング弁４２の開度を調整して給湯を開始する。給湯処理の指示を出力すると、ミキシング弁４２の動作の完了を待って（Ｓ５３）、ＦＢ制御による給湯処理を行う（Ｓ５４）。この給湯処理では、たとえば、出湯側の温度センサ６２−７の検出温度Ｔ７と、給湯設定温度とを比較し、ミキシング弁４２の開度調整を行う。給湯処理では、たとえばタンク１２内の温水の温度状態、給湯までの距離、ヒートポンプ３２や給湯機３４の動作モードの設定によって、給湯温度が要求温度と異なる場合があるため、ＦＢ制御により要求温度に調整する。

この給湯制御は、給水、すなわち給湯要求が継続する限り行うため、水流センサ５０による給水の有無を常に監視する（Ｓ５５）。

＜ヒートポンプ３２の動作制御＞

図１４は、ヒートポンプの動作制御処理の一例を示すフローチャートである。

ヒートポンプ３２を利用したタンク１２の蓄熱制御では、ヒートポンプ３２に対する駆動指示がある場合（Ｓ６１のＹＥＳ）、動作モードが「通常」に設定されているか否かを判断する（Ｓ６２）。動作モードが”通常”であれば（Ｓ６２のＹＥＳ）、温度センサ６２−４の検出温度Ｔ４が下限基準温度ＴＭとして、たとえば４５〔℃〕未満か否かを判断する（Ｓ６３）。この下限基準温度ＴＭはヒートポンプ３２がオーバーヒートすると想定した温度に対して、−３〔℃〕程度低い温度が設定されればよい。

検出温度Ｔ４が下限基準温度ＴＭ未満の場合（Ｓ６３のＹＥＳ）、戻り管２４Ｂに設置した切替弁５６をリターン側として、分岐管５４側に切替えるとともに、ポンプ５８の回転数Ｎｆを所定回転数としてたとえば、２０００〔ｒｐｍ〕に設定して、ヒートポンプ３２を起動させる（Ｓ６４）。

ヒートポンプ３２の起動の後、温度センサ６２−１０の検出温度Ｔ１０が一定温度ＴＬ以上であれば（Ｓ６５のＹＥＳ）、切替弁５６をタンク１２側に切替える（Ｓ６６）。温度センサ６２−１０の検出温度Ｔ１０が貯留温度ＴＨ（Ｔ１０＝ＴＨ）になるようにポンプ５８の回転数を制御する（Ｓ６７）。この場合、出湯管路３８を流れる湯の温度Ｔ７がたとえば、６０〔℃〕以下であれば、ＴＨ＝６５〔℃〕に設定し、それ以外の場合には、ＴＨ＝システム給湯設定温度＋５〔℃〕に設定すればよい。

温度センサ６２−９の検出温度Ｔ９を取り込み、この検出温度Ｔ９が下限基準温度ＴＭ以上か否かを判断する（Ｓ６８）。下限基準温度ＴＭはたとえば、ヒートポンプ３２がオーバーヒートする温度より−３〔℃〕程度低い温度として、たとえばＴＭ＝４５〔℃〕が設定される。

検出温度Ｔ９が下限基準温度ＴＭ以上でなければ（Ｓ６８のＮＯ）、ヒートポンプ３２の駆動指示を受信しているか判断し（Ｓ６９）、駆動指示があれば（Ｓ６９のＹＥＳ）、Ｓ６７の設定に戻る。

また、ヒートポンプ３２の駆動指示がなければ（Ｓ６９のＮＯ）、切替弁５６をリターン側に切り替え、ポンプ５８を停止させて、ヒートポンプ３２を停止させる（Ｓ７０）。

（省エネモード）

ヒートポンプ３２の動作モードの設定が”通常”でない場合であって（Ｓ６２のＮＯ）、”省エネ”に設定されている場合（Ｓ７１のＹＥＳ）、温度センサ６２−１の検出温度Ｔ１が比較温度ＴＳ１としてたとえば、６３〔℃〕未満かを判断する（Ｓ７２）。

検出温度Ｔ１が比較温度ＴＳ１未満の場合（Ｓ７２のＹＥＳ）、タンク１２内の温度監視や、切替弁５６に対する設定処理やポンプ５８の回転数制御、戻り管２４Ｂ内の湯水の温度監視などを行う（Ｓ７３〜Ｓ７８）。係る処理は、ステップＳ６３〜Ｓ６８に示す処理と同様に行えばよい。

ヒートポンプ３２側に流される湯水の検出温度Ｔ９が下限基準温度ＴＭ未満の場合（Ｓ７８のＮＯ）、温度センサ６２−２の検出温度Ｔ２が比較温度ＴＳ２以上でなければ（Ｓ７９のＮＯ）、ヒートポンプ３２に対する駆動指示があるか否かを判断する（Ｓ８０）。

（オフモード）

動作モードが”省エネ”でなければ（Ｓ７１のＮＯ）、オフモードとなり、ヒートポンプ３２を起動させない。

＜実施例２の効果＞

(1) 給湯システム３０による給湯処理において、予め給湯機による予備加熱処理を設定しておき、給湯時間情報などを取得することで、予備加熱が必要か否かなどを判断でき、予備加熱処理の実行判断を行うことができる。

(2) 管路１４内に貯まっている湯水を所定温度以上に加熱しておくことで、補助給湯指示に対して、迅速に対応できる。

(3) 給湯機３４からの補助加熱が開始されるまでに、給湯中のタンク１２内の湯切れを回避できる。

〔変形例〕

次に、上記実施の形態または実施例に示す構成や処理内容に対し、変形例を説明する。

(1) 上記実施例では、予備加熱処理を実行するか否かについて、給湯機３４を動作させて配管長測定を行い、係る測定結果に基づいて予備加熱を行うか否かを決定する場合を示したが、これに限らない。予備加熱の実施設定は、たとえば給湯システム３０の設置時に、タンクユニット４のタンク制御部９０に対し、ディップスイッチなどを利用したハードウェアによる設定を行えばよい。

(2) 給湯システム２の予備加熱処理は、ヒートポンプ３２による蓄熱処理や給湯機３４の蓄熱処理に設定される動作モードに連動させてもよい。給湯システム３０は、たとえば通常モードや省エネモードでは予備加熱処理を実行し、オフモードの場合には予備加熱を実行させないようにしてもよい。オフモードの場合には、タンク１２内の湯水の温度が低温であり、給湯開始時に高温の湯が出湯されないことから、給湯中に湯の温度が低下するということが生じ難いため、給湯機３４の補助加熱または給湯機３４による給湯のみを行ってもよい。これにより、予備加熱処理の実行回数が制限でき、省エネ化が図れる。

(3) 上記実施の形態および実施例では、タンク１２内に設置した温度センサの検出温度によって、予備加熱を開始させる場合を示したが、これに限らない。予備加熱処理は、たとえば給湯能力や給湯機３４とタンク１２までの距離条件を考慮して、開始タイミングを設定または調整してもよい。

(4) 予備加熱および補助加熱処理では、給湯流量と給湯機３４に対して流すポンプ６０の回転数を同等に設定しているが、これに限らない。ポンプ６０の回転数を給湯量よりも大きくしてもよい。これにより、予備加熱処理をより迅速に完了できるとともに、補助加熱処理では、タンク１２内の湯水に蓄熱させることができるので、タンク１２の上層側の温水ＨＷが消費し尽くされるのを防止できる。

(5) 予備加熱処理および補助加熱処理では、戻り管路１４Ｂに設置した切替弁１６をタンク１２側またはバイパス管１８側のいずれかに切替える場合のみに限らず、所定の割合でタンク１２とバイパス管１８の両方に湯を流してもよい。これにより、管路１４内に温水を常に循環させることができる。また、予備加熱処理において、タンク１２に対する未加熱の湯水の流入が減らせるとともに、予備加熱開始直後から温水をタンク１２内に供給でき、補助加熱の要求に対する応答性を向上できる。

以上説明したように、給湯システムの最も好ましい実施の形態などについて説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本発明の給湯システムおよび給湯制御プログラムでは、第２の熱源機である給湯機とタンクとの間の管路に滞留する湯水を予備加熱しておくことで、タンク内の温水が消費し尽くされるのを防止するとともに、給湯機による補助加熱時に未加熱の湯水がタンク内に流入するのを回避でき、給湯温度の安定化や給湯システムの信頼性の向上を図れるので、有用である。

２、３０ 給湯システム
４ タンクユニット
６ 第１の熱源機
８ 第２の熱源機
１０、８４ 制御部
１２ タンク
１４、２４ 管路
１４Ａ、２４Ａ 往き管
１４Ｂ、２４Ｂ 戻り管
１６、５６ 切替弁
１８、７６ バイパス管
２０、２２、６２、６２−１・・・６２−１４、６４ 温度センサ
３２ ヒートポンプ
３４ 給湯機
３６ 給水管路
３８ 出湯管路
４０ 混合管路
４２ ミキシング弁
５０、７４ 水流センサ
５２ 混合水規制弁
５４ 分岐管
５８、６０ ポンプ
６６ ヒートポンプ回路
６８、７２ 熱交換器
７０ バーナ
７８ ミキシング弁
８０、８２ 邪魔板
９０ タンク制御部
９８ タイマー
１０２ ヒートポンプ制御部
１１２ 給湯機制御部
１２２ リモコン制御部
１３２ 入力手段
１３４ 操作表示部
１３６ ＬＥＤ

Claims (7)

1. 複数の熱源機を併用して給湯する給湯システムであって、
   湯水を貯めるタンクと、
   前記タンク内の下層の湯水または給水を加熱する第１の熱源機と、
   前記タンク内の中層の湯水を加熱して、前記タンクの上層側に湯を供給する第２の熱源機と、
   前記タンク内の湯水を取り込んで前記第２の熱源機側に流す往き管と、前記第２の熱源機で加熱された湯を前記タンクに流す戻り管とを含む加熱管路と、
   前記戻り管と前記往き管とを連通させ、前記タンクをバイパスして前記第２の熱源機で加熱された湯を前記加熱管路内で循環させるバイパス管路と、
   前記第２の熱源機で加熱された湯の流入先を、前記タンク側または前記バイパス管路側のいずれかに切り替える切替手段と、
   前記戻り管の湯水の温度を検出する第１の温度センサと、
   前記第１の温度センサの検出温度が所定温度未満の場合、前記バイパス管路側に前記切替手段を切替え、前記加熱管路内の湯水を前記第２の熱源機で予備加熱させる制御部と、
   を備えることを特徴とする給湯システム。
2. さらに、前記タンク内の所定高さに設置された第２の温度センサと、
   前記加熱管路内の湯水を圧送させる圧送手段と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第２の温度センサの検出温度が所定温度未満である場合、前記圧送手段を動作させ、前記予備加熱を実行させることを特徴とする、請求項１に記載の給湯システム。
3. 前記制御部は、前記第１の温度センサの検出温度が前記所定温度以上になった場合、前記切替手段を前記タンク側に切替えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の給湯システム。
4. さらに、前記タンク内に、前記第２の温度センサよりも高い位置に設置されて湯水の温度を監視する第３の温度センサを備え、
   前記制御部は、前記第３の温度センサの検出温度が設定された基準温度未満の場合、前記加熱管路から前記第２の熱源機で加熱された湯の供給を開始させることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の給湯システム。
5. さらに、前記第３の温度センサの設置高さから前記タンク内に貯められた湯水の水面までの容積を示す情報、またはこの容積の湯水を所定の流量で流すのに必要な基準時間情報を記憶する記憶部と、
   前記戻り管内に湯水が流れる時間を計時するタイマーと、
   を備え、
   前記制御部は、前記タイマーで計時した前記戻り管内の湯水が前記タンクに達するまでの経過時間と、前記記憶部にある前記基準時間情報とを比較し、この比較結果に基づいて、前記予備加熱を実行するか否かを決定することを特徴とする、請求項４に記載の給湯システム。
6. 湯水を貯めるタンクと、前記タンク内の湯水または給水を加熱する第１の熱源機および第２の熱源機とを備えた給湯システムに搭載されるコンピュータに実行させる給湯プログラムであって、
   前記第２の熱源機で加熱された湯を前記タンクに流す加熱管路の戻り管内の湯水の温度を第１の温度センサから取り込み、
   前記第１の温度センサの検出温度が所定温度未満の場合、前記戻り管と前記加熱管路の往き管とを連通させるバイパス管路側に切替手段を切替え、
   前記加熱管路内に循環する湯水を前記第２の熱源機で予備加熱させる、
   機能を前記コンピュータに実現させるための給湯制御プログラム。
7. 前記タンク内の所定高さに設置された第２の温度センサの検出温度を取り込み、
   前記検出温度が所定温度未満である場合、前記加熱管路内の湯水を圧送させる圧送手段を動作させ、前記予備加熱を実行させる、
   機能を含むことを特徴とする、請求項６に記載の給湯制御プログラム。
   
   

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