JP5152211B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、貯湯タンクの中間部から流出する温水を給湯に使用する給湯装置に関する。

従来から、給湯装置として、貯湯タンクの上部から取り出した温水と給水源から供給された水とを混合して給湯端末に供給するものがある。このような給湯装置においては、通常は、貯湯タンク内の温水の温度は、上部が高温で、下部が低温で、中間部がその中間の温度となっている。

また、この給湯装置では、熱効率を向上させるために、貯湯タンクの中間部から温水を取り出して、給湯に利用する給湯装置が提案されている。具体的には、貯湯タンクの中間部から取り出した温水と給水源から供給された水とを第１混合弁で混合した後、この混合された温水と貯湯タンクの上部から取り出した温水とを第２混合弁で混合して給湯端末に供給する給湯装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２２６５９３号公報

上述した給湯装置では、第２混合弁は、第１混合弁で混合された温水と、貯湯タンクの上部から取り出した温水とを混合した温水の温度が給湯設定温度になるように開度が調整される。ここで、貯湯タンクの上部から取り出した温水の温度は、ほぼ一定の温度に維持されているが、第１混合弁で混合された温水の温度は、貯湯タンクの中間部から取り出した温水の温度が変化することによって変動すると考えられる。したがって、貯湯タンクの温水の温度分布が変化した場合には、第２混合弁で混合された温水の温度が給湯設定温度になるように制御されたとしても、給湯端末に供給される温水の温度が給湯設定温度に安定しないという問題がある。また、給湯端末における給湯設定温度が変更された場合に、給湯設定温度に応じて第１混合弁で混合された温水の温度が大きく変化することが考えられる。

そこで、この発明は、給湯端末に供給される温水温度の安定性を向上させることができる給湯装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の発明に係る給湯装置は、温水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段で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から温水を流出する上部流出部と、前記貯湯タンクの中間部から温水を流出する中間流出部と、前記中間流出部から流出した温水と給水源から給水される水とを混合する第１混合弁と、前記第１混合弁で混合された温水と前記上部流出部から流出された温水とを混合する第２混合弁と、前記第２混合弁で混合された温水が供給される給湯端末と、前記第１混合弁及び前記第２混合弁を制御する制御手段と前記第２混合弁から前記給湯端末における給湯設定温度を設定する設定手段とを備え、前記制御手段は、前記第１混合弁で混合された温水の温度が複数の前記給湯設定温度に対して同一の目標温度になるように前記第１混合弁を制御すると共に、前記第２混合弁で混合された温水の温度が前記給湯設定温度になるように前記第２混合弁を制御することを特徴とする。

この給湯装置では、第１混合弁で混合される温水の温度が複数の給湯設定温度に対して同一の目標温度になるように第１混合弁が制御されるので、貯湯タンク内の温水の温度分布が変化した場合や複数の給湯設定温度のいずれの給湯設定温度に変更された場合でも、第１混合弁で混合された温水及び貯湯タンクの上部から流出した温水のいずれもが一定の温度に維持された状態で第２混合弁に供給される。したがって、第２混合弁においては、２つの一定温度に維持された温水を混合して給湯設定温度の温水となるように開度が調整されることから、給湯端末に供給される温水の温度を給湯設定温度となるように精度よく調整することができる。

第２の発明に係る給湯装置は、第１の発明に係る給湯装置において、前記目標温度は、前記給湯設定温度に関わらず一定であることを特徴とする。

この給湯装置では、目標温度が給湯設定温度に関わらず一定であることにより、給湯端末に供給される温水の温度を給湯設定温度となるようにより精度よく調整することができる。

第３の発明に係る給湯装置は、第１又は第２の発明に係る給湯装置において、前記目標温度は、前記設定手段で設定可能な給湯設定温度の最低温度より低い温度であることを特徴とする。

この給湯装置では、目標温度が、設定手段で設定可能な給湯設定温度の最低温度より低い温度であるため、給湯端末に供給される温水の温度を給湯設定温度にすることができる。

第４の発明に係る給湯装置は、第１〜第３の何れかの発明に係る給湯装置において、前記制御手段は、前記給湯端末への温水供給が開始される場合には、前記第２混合弁の制御を開始した後で前記第１混合弁の制御を開始することを特徴とする。

この給湯装置では、第２混合弁の制御を開始した後で、第１混合弁の制御を開始するため、２つの混合弁を同時に制御する場合に比べて、第２混合弁で混合されて給湯端末に供給される温水の温度の変動を抑えることができる。

第５の発明に係る給湯装置は、第４の発明に係る給湯装置において、前記制御手段は、前記第２混合弁で混合された温水の温度が前記給湯設定温度になった後で、前記第１混合弁の制御を開始することを特徴とする。

この給湯装置では、第２混合弁で混合された温水の温度が安定した後で、第１混合弁の制御を開始するため、第２混合弁で混合された温水の温度が安定する前に第１混合弁の制御を開始する場合に比べて、給湯端末に供給される温水温度の給湯設定温度への安定性をより向上させることができる。

第６の発明に係る給湯装置は、第１〜第５の何れかの発明に係る給湯装置において、前記制御手段は、前記第１混合弁で混合された温水の温度が前記目標温度近くの目標温度範囲内の温度になったときに前記目標温度になったものとみなすと共に、前記第２混合弁で混合された温水の温度が前記給湯設定温度近くの給湯設定温度範囲内の温度になったときに前記給湯設定温度になったものとみなすことを特徴とする。

この給湯装置では、第１混合弁の制御を行ったときに第１混合弁で混合された温水の温度及び第２混合弁の制御を行ったときに第２混合弁で混合された温水の温度をより早く安定させることができる。

第７の発明に係る給湯装置は、第６の発明に係る給湯装置において、前記目標温度範囲は、前記給湯設定温度範囲より広い温度範囲であることを特徴とする。

この給湯装置では、目標温度範囲が広い温度範囲であるため、第１混合弁を早く目標温度にすることができ、第１混合弁により混合された温度を早く安定化させることができる。これにより、第２混合弁で混合された温水の温度を早く安定させることができる。

第８の発明に係る給湯装置は、第１〜第７の何れかの発明に係る給湯装置において、前記制御手段は、前記第２混合弁の開度を変化させる速度より遅い速度で前記第１混合弁の開度を変化させることを特徴とする。

この給湯装置では、第１混合弁で混合された温水の温度の変化速度が遅いため、第１混合弁で混合された温水の温度の変動を抑えることができる。これにより、第２混合弁で混合された温水の温度の変動を抑えることができる。

第９の発明に係る給湯装置は、第１〜第８の何れかの発明に係る給湯装置において、前記制御手段は、前記給湯端末への温水供給が終了された場合に、前記第１混合弁の開度を温水供給終了時の開度に維持することを特徴とする。

この給湯装置では、給湯端末への温水供給が終了されると、第１混合弁の開度が温水供給終了時の開度で維持されるため、次の給湯時に、第１混合弁で混合された温水の温度を早く目標温度にすることができる。そのため、第２混合弁で混合された温水の温度を早く安定させることができる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１の発明では、第１混合弁で混合される温水の温度が複数の給湯設定温度に対して同一の目標温度になるように第１混合弁が制御されるので、複数の給湯設定温度のいずれの給湯設定温度に変更された場合でも、第１混合弁で混合された温水及び貯湯タンクの上部から流出した温水のいずれもが一定の温度に維持された状態で第２混合弁に供給される。したがって、第２混合弁においては、２つの一定温度に維持された温水を混合して給湯設定温度の温水となるように開度が調整されることから、給湯端末に供給される温水の温度を給湯設定温度となるように精度よく調整することができる。

第２の発明では、目標温度が給湯設定温度に関わらず一定であることにより、給湯端末に供給される温水の温度を給湯設定温度となるようにより精度よく調整することができる。

第３の発明では、目標温度が、設定手段で設定可能な給湯設定温度の最低温度より低い温度であるため、給湯端末に供給される温水の温度を給湯設定温度にすることができる。

第４の発明では、第２混合弁の制御を開始した後で、第１混合弁の制御を開始するため、２つの混合弁を同時に制御する場合に比べて、第２混合弁で混合されて給湯端末に供給される温水の温度の変動を抑えることができる。

第５の発明では、第２混合弁で混合された温水の温度が安定した後で、第１混合弁の制御を開始するため、第２混合弁で混合された温水の温度が安定する前に第１混合弁の制御を開始する場合に比べて、給湯端末に供給される温水温度の給湯設定温度への安定性をより向上させることができる。

第６の発明では、第１混合弁の制御を行ったときに第１混合弁で混合された温水の温度及び第２混合弁の制御を行ったときに第２混合弁で混合された温水の温度をより早く安定させることができる。

第７の発明では、目標温度範囲が広い温度範囲であるため、第１混合弁を早く目標温度にすることができ、第１混合弁により混合された温度を早く安定化させることができる。これにより、第２混合弁で混合された温水の温度を早く安定させることができる。

第８の発明では、第１混合弁で混合された温水の温度の変化速度が遅いため、第１混合弁で混合された温水の温度の変動を抑えることができる。これにより、第２混合弁で混合された温水の温度の変動を抑えることができる。

第９の発明では、給湯端末への温水供給が終了されると、第１混合弁の開度が温水供給終了時の開度で維持されるため、次の給湯時に、第１混合弁で混合された温水の温度を早く目標温度にすることができる。そのため、第２混合弁で混合された温水の温度を早く安定させることができる。

本発明の実施形態に係る給湯装置の配管系統図である。 給湯装置のブロック図である。 給湯運転時の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る給湯装置１の実施の形態について説明する。

＜給湯装置の構成＞
図１に示すように、給湯装置１は、カランＡとシャワーＢと風呂Ｃ（以下、カランＡとシャワーＢと風呂Ｃとを総称して適宜「給湯端末」とする）に温水を供給する装置であって、ヒートポンプユニット（加熱手段）２と、貯湯タンク２０を有する貯湯ユニット３と、リモコン（設定手段）５（図２参照）と、制御部４とを備えている。

［ヒートポンプユニット］
ヒートポンプユニット２は、貯湯タンク２０内の温水を加熱するためのものである。ヒートポンプユニット２は、冷媒回路１０を有しており、この冷媒回路１０は、圧縮機１１と、水熱交換器１２と、電動膨張弁１３と、空気熱交換器１４と、これらを環状に接続する冷媒配管１５とを備えている。また、冷媒回路１０は、水熱交換器１２から出る高温高圧の冷媒と、空気熱交換器１４から出る冷温低圧の冷媒との間で熱交換を行うためのガス熱交換器１７を備えている。

［貯湯ユニット］
貯湯ユニット３は、貯湯タンク２０と、沸上循環回路３０と、給湯・追焚回路４０とを備えている。

（貯湯タンク）
貯湯タンク２０の上部には、上部流入部２０ａ、上部流出部２０ｂ、２０Ｃが設けられており、貯湯タンク２０の中間部には、中間流出部２０ｄが設けられており、貯湯タンク２０の下部には、下部流出部２０ｅ、下部流入部２０ｆ、２０ｇ、２０ｈが設けられている。

貯湯タンク２０の上部流入部２０ａ、下部流出部２０ｅ、下部流入部２０ｆは、沸上循環回路３０と接続されており、貯湯タンク２０の下部流出部２０ｅから取り出された温水が、ヒートポンプユニット２により加熱された後、貯湯タンク２０の上部流入部２０ａ又は下部流入部２０ｆに戻されるようになっている。また、貯湯タンク２０の上部流出部２０ｂ、２０Ｃ、中間流出部２０ｄ、下部流入部２０ｇ、２０ｈは、給湯・追焚回路４０と接続されている。給湯端末への給湯又は風呂Ｃの追い焚きを行う場合、貯湯タンク２０の上部流出部２０ｂ又は上部流出部２０Ｃから高温の温水が流出すると共に、下部流入部２０ｇ又は下部流入部２０ｈから貯湯タンク２０内に低温の水が流入するようになっている。そのため、ヒートポンプユニット２により貯湯タンク２０内の温水がすべて加熱されて高温となっている場合を除けば、貯湯タンク２０内の温水の温度は、上部が高温、下部が低温、中間部がその中間温度となっている。

貯湯タンク２０の外側面には、６つのタンクサーミスタ２１ａ〜２１ｆが、上下方向に並んで取り付けられている。タンクサーミスタ２１ａ〜２１ｆは、貯湯タンク２０内の温水の温度を検知するためのものである。なお、タンクサーミスタ２１ｄは、貯湯タンク２０の後述する中間流出配管４２が接続されている位置と同じ高さに取り付けられている。また、タンクサーミスタ２１ａ〜２１ｆにより検知された温度は、貯湯タンク２０内に高温の温水がどれだけ残っているかを検知（残湯量検知）するために用いられる。

（沸上循環回路）
沸上循環回路３０は、貯湯タンク２０内の下部の温水を取り出して、ヒートポンプユニット２の水熱交換器１２において加熱してから、貯湯タンク２０内の上部に戻すための回路である。沸上循環回路３０は、配管３１〜３５と、沸上三方弁３６と、排水用三方弁３８とを備えている。

配管３１は、貯湯タンク２０の下部流出部２０ｅと、排水用三方弁３８とを接続する配管である。排水用三方弁３８には、配管３１に加えて、水熱交換器１２が設けられた後述する配管３２と、排水口Ｄ１に向かう配管３５とが接続されている。排水用三方弁３８は、通常時は貯湯タンク２０の下部流出部２０ｅから流出した温水（水の場合を含む）を、ヒートポンプユニット２に向けて流す状態に切り換えられており、貯湯タンク２０と給湯・追焚回路４０内の配管内の水抜き作業を行うときには、貯湯タンク２０の下部流出部２０ｅから流出した水を、排水口Ｄ１に流す状態に切り換えられる。

配管３２は、排水用三方弁３８と沸上三方弁３６とを上記した水熱交換器１２を介して接続する配管である。配管３２の途中には、沸上ポンプ３７が配置されている。沸上ポンプ３７は、貯湯タンク２０内の温水（水の場合を含む）を、下部流出部２０ｅ、配管３１、及び排水用三方弁３８を介して配管３２に引き込むためのものである。また、配管３２の水熱交換器１２よりも上流側の位置に、入水サーミスタ１８が配置されており、配管３２の水熱交換器１２よりも下流側の位置に、出湯サーミスタ１９が配置されている。

配管３３は、沸上三方弁３６と貯湯タンク２０の上部流入部２０ａとを接続する配管である。配管３４は、沸上三方弁３６と貯湯タンク２０の下部流入部２０ｆとを接続する配管である。る。沸上三方弁３６は、入水サーミスタ１８により検知された温度に応じて、制御部４によって出口側が配管３３と配管３４のいずれかに切り換えられる。

（給湯・追焚回路）
給湯・追焚回路４０は、貯湯タンク２０内の温水と給水源Ｓから供給された水とを混合して給湯端末（カランＡ、シャワーＢ、風呂Ｃ）に供給すると共に、貯湯タンク２０内の温水を熱源として風呂Ｃの追い焚きを行うための回路である。また、給湯・追焚回路４０は、貯湯タンク２０内の温水を給湯端末に供給する際、同時に、貯湯タンク２０内への給水を行うように構成されている。

給湯・追焚回路４０は、給水配管４１と、中間流出配管４２と、接続配管４３と、上部流出配管４４と、給湯配管４５と、熱交循環配管４６と、接続配管４７と、湯はり配管４８と、風呂循環配管４９と、第１混合弁５１と、第２混合弁５２と、湯はり混合弁５３とを備えている。

給水配管４１は、給水源Ｓと、第１混合弁５１及び湯はり混合弁５３とを接続する配管である。給水配管４１の第１混合弁５１の近傍部には、逆止弁６５が配置されている。逆止弁６５は、給水源から第２混合弁５２に向かう方向にだけ水が流れるように構成されている。

また、給水配管４１の分岐点よりも給水源Ｓ側には、給水分岐管４１ａが接続されている。この給水分岐管４１ａは、給水配管４１内の水を、貯湯タンク２０の下部流入部２０ｇに供給するための配管である。また、給水分岐管４１ａには、水温サーミスタ６３と、逆止弁６４とが配置されている。水温サーミスタ６３は、給水源Ｓから供給される水の温度を検知するためのものである。

また、給水配管４１の給水分岐管４１ａが接続された位置よりも給水源Ｓ側には、逆止弁６１と、減圧弁６２とが給水源Ｓに近い順に並んで配置されている。また、給水配管４１の逆止弁６１と減圧弁６２との間の位置には、水抜き栓６６が設けられた分岐管４１ｂが接続されている。水抜き栓６６は、通常時は閉じられており、貯湯タンク２０や配管内の水抜きを行うときに開放される。分岐管４１ｂは、水抜き時に、配管内の水を排水口Ｄ２に排出するためのものである。

中間流出配管４２は、貯湯タンク２０の中間流出部２０ｄから流出した温水を、第１混合弁５１に供給するための配管である。第１混合弁５１は、貯湯タンク２０の中間流出部２０ｄから流出する温水と、給水源Ｓから供給される水とを混合するためのものである。

接続配管４３は、第１混合弁５１で混合された温水を、第２混合弁５２に供給するための配管である。接続配管４３の途中には、第１混合弁５１によって混合された温水の温度を検知するための中間混合サーミスタ７１が配置されている。また、接続配管４３の第２混合弁５２の近傍部には、逆止弁７２が配置されている。

上部流出配管４４は、貯湯タンク２０の上部流出部２０ｂから流出した温水を、第２混合弁５２に供給するための配管である。上部流出配管４４の第２混合弁５２の近傍部には、逆止弁７３が配置されている。第２混合弁５２は、貯湯タンク２０の上部流出部２０ｂから流出する温水と、第１混合弁５１で混合された温水とを混合するためのものである。

給湯配管４５は、第２混合弁５２で混合された温水を、カランＡとシャワーＢに供給するための配管である。給湯配管４５の途中には、給湯流量センサ７４と、給湯サーミスタ７５とが配置されている。給湯流量センサ７４は、給湯配管４５を流れる温水の単位時間当たりの流量を検知するためのものである。給湯サーミスタ７５は、第２混合弁５２により混合されてカランＡ及びシャワーＢに供給される温水の温度を検知するためのものである。

熱交循環配管４６は、貯湯タンク２０の上部流出部２０Ｃから流出した温水を、貯湯タンク２０の下部流出部２０ｅに供給するための配管である。熱交循環配管４６の途中には、追焚熱交換器８１と、熱交循環ポンプ８２とが配置されている。熱交循環ポンプ８２は、貯湯タンク２０の上部流出部２０Ｃから熱交循環配管４６に高温の温水を引き込むためのものである。追焚熱交換器８１は、熱交循環配管４６を流れる高温の温水と、後述する風呂循環配管４９を流れる水とを熱交換させるためのものである。

また、熱交循環配管４６の追焚熱交換器８１よりも上部流出部２０Ｃ側の位置には、湯はり混合弁５３に接続された接続配管４７が接続されている。湯はり混合弁５３は、貯湯タンク２０の上部流出部２０Ｃから流出する温水と、給水源Ｓから供給される水とを混合するためのものである。

熱交循環配管４６の接続配管４７が接続された箇所よりも上部流出部２０Ｃ側の位置には、逆止弁８３と、逆止弁８４とを並列に接続した並列回路が配置されている。また、熱交循環配管４６には、この並列回路を迂回するようにバイパス配管８５が接続されている。また、この並列回路の接続配管４７側には、逃がし弁８６が接続されている。逃がし弁８６は、通常時に貯湯タンク２０内及び配管内のエアを外部に排出する役割を有する。また、逃がし弁８６は、貯湯タンク２０内及び配管内の水抜き作業を行うときに、配管内にエアを供給する役割も有する。

風呂循環配管４９は、その両端が風呂Ｃに接続されており、その途中には、上述した追焚熱交換器８１と、風呂循環ポンプ９６と、風呂サーミスタ９７と、水位センサ９８とが配置されている。風呂循環ポンプ９６の作動時の風呂循環配管４９内の温水の流れ方向に関して、風呂サーミスタ９７及び水位センサ９８は、追焚熱交換器８１の上流側に配置されている。水位センサ９８は、風呂Ｃの水位を検知するためのものである。

湯はり配管４８は、湯はり混合弁５３と、風呂循環配管４９の途中部（詳細には、追焚熱交換器８１の下流側部分）とを接続する配管である。湯はり配管４８の途中には、湯はり電磁弁９１と、逆止弁９２と、湯はり流量センサ９３と、逆止弁９４と、湯はりサーミスタ９５とが配置されている。湯はりサーミスタ９５は、湯はり混合弁５３によって混合されて風呂Ｃに供給される温水の温度を検知するためのものである。湯はり流量センサ９３は、風呂Ｃに供給される温水の単位時間当たりの流量を検知するためのものである。湯はり電磁弁９１は、風呂Ｃの湯はりを行う場合に開弁状態に切り換えられる。

［リモコン］
リモコン５には、操作部（図示省略）と表示部（図示省略）とが設けられている。リモコン５の操作部は、カランＡ及びシャワーＢにおける給湯温度をユーザーが設定するための給湯温度設定ボタンと、風呂Ｃの湯はりと追い焚きの温度を設定するための風呂温度設定ボタンと、風呂Ｃの湯はりを開始するための湯はりボタンと、風呂Ｃの水の追い焚きを開始するための追焚ボタンと、各種設定変更を行うためのメニューボタン等を有している。リモコン５の表示部には、給湯設定温度や、風呂設定温度や、貯湯タンク２０の残湯量などが表示される。

給湯温度設定ボタンによって設定された給湯温度を、給湯設定温度とする。給湯温度設定ボタンにより設定可能な給湯設定温度には上限と下限（例えば３７℃）が設けられている。また、風呂温度設定ボタンにより設定された温度を、風呂設定温度とする。

［制御部］
制御部４は、マイコンやメモリ等で構成されている。図２に示すように、制御部４は、リモコン５、サーミスタ１８、１９、２１ａ〜２１ｆ、６３、７１、７５、９７、９５、流量センサ７４、９３、水位センサ９８、ポンプ３７、８２、９６、沸上三方弁３６、混合弁５１〜５３、湯はり電磁弁９１、圧縮機１１等に有線又は無線により通信可能に接続されている。なお、図２では、制御部４に接続される上記構成部品の一部を省略して表示している。制御部４は、リモコン５やサーミスタや流量センサ等から送られる信号に基づいて、ポンプや混合弁等を制御する。制御部４は、給湯判断部１００と、第１混合弁５１を制御する第１混合弁制御部１０１と、第２混合弁５２を制御する第２混合弁制御部１０２とを有している。なお、第１混合弁制御部１０１及び第２混合弁制御部１０２が、本発明の制御手段に相当する。

（給湯判断部）
給湯判断部１００は、給湯流量センサ７４により検知された流量に基づいて、カランＡ及びシャワーＢの両方又は一方に温水供給が行われているか否かを判断する。

（第２混合弁制御部）
第２混弁弁制御部１０２は、カランＡ又はシャワーＢへの給湯時に、第２混合弁５２により混合された温水の温度が給湯設定温度となるように第２混合弁５２の開度を制御する。具体的には、中間混合サーミスタ７１により検知された温度Ｔ３とタンクサーミスタ２１ａにより検知された温度Ｔ４とに基づくフィードフォワード制御と、給湯サーミスタ７５により検知された温度Ｔ５に基づくフィードバック制御とによって、第２混合弁５２により混合された温水の温度が給湯設定温度となるように、第２混合弁５２の開度を制御する。

第２混合弁制御部１０２は、カランＡ又はシャワーＢへの給湯が開始されて、給湯判断部１００において、給湯が行われていると判断された場合に、第２混合弁５２の制御を開始する。

また、第２混合弁制御部１０２は、カランＡ及びシャワーＢへの給湯が終了して、給湯判断部１００において、給湯が行われていないと判断された場合、第２混合弁５２の制御を停止し、給湯終了から所定時間経過後に、第２混合弁５２の開度を初期化して、接続配管４３側全開状態とし、次の給湯時まで維持する。これにより、次の給湯を開始したときに、カランＡ又はシャワーＢから高温の温水が出湯するのを防止している。

また、第２混合弁制御部１０２は、給湯サーミスタ７５により検知された温度Ｔ５が、給湯設定温度近くの給湯設定温度範囲（例えば給湯設定温度±０．５℃）内の温度である場合（即ち、給湯設定温度との温度差が所定の範囲内である場合）に、第２混合弁５２により混合された温水の温度が給湯設定温度になったものとみなす。

（第１混合弁制御部）
第１混合弁制御部１０１は、カランＡ又はシャワーＢへの給湯時に、第１混合弁５１により混合された温水の温度が目標温度となるように第１混合弁５１の開度を制御する。具体的には、水温サーミスタ６３により検知された温度Ｔ１とタンクサーミスタ２１ｄにより検知された温度Ｔ２とに基づくフィードフォワード制御と、中間混合サーミスタ７１により検知された温度Ｔ３に基づくフィードバック制御とによって、第１混合弁５１により混合された温水の温度が目標温度となるように、第１混合弁５１の開度を制御する。

第１混合弁制御部１０１は、給湯が開始されて、第２混合弁５２の制御が開始された後、第２混合弁制御部１０２において、第２混合弁５２により混合された温水が給湯設定となったとみなされてから、第１混合弁５１の制御を開始する。

また、第１混合弁制御部１０１は、カランＡ及びシャワーＢへの給湯が終了して、給湯判断部１００において、給湯が行われていないと判断された場合、第１混合弁５１の開度を給湯終了時の開度で停止させて、次の給湯時まで維持する。

また、第１混合弁制御部１０１は、中間混合サーミスタ７１により検知された温度Ｔ３が、目標温度近くの目標温度範囲（例えば目標温度±２℃）内の温度である場合（即ち、目標温度との温度差が所定の範囲内である場合）に、第１混合弁５１により混合された温水の温度が目標温度になったものとみなす。

目標温度は、給湯設定温度によらず一定の温度（例えば３１℃）となっている。上述したように、リモコン５によって設定可能な給湯設定温度には下限（例えば３７℃）が設けられており、目標温度は、設定可能な給湯設定温度の最低温度よりも低い温度に予め設定されている。従って、カランＡ又はシャワーＢへの給湯には、貯湯タンク２０の上部から上部流出配管４４に流出する高温の温水が必ず使用される。

また、目標温度範囲は、給湯設定温度範囲よりも広い温度範囲となっている。また、第１混合弁制御部１０１が第１混合弁５１の開度を変化させる速度は、第２混合弁制御部１０２が第２混合弁５２の開度を変化させる速度よりも遅い速度となっている。

＜給湯装置の動作＞
次に、給湯装置１の動作について説明する。
給湯装置１の動作としては、貯湯タンク２０に貯湯される温水を加熱する沸上運転と、カランＡ又はシャワーＢへの給湯を行う給湯運転と、風呂Ｃへの給湯（湯はり）を行う湯はり運転と、風呂Ｃの追い焚きを行う追焚運転とがある。これらは同時に行うことも可能である。

［沸上運転］
沸上運転は、電気料金の安価な深夜時間帯に自動的に開始される。また、昼間時間帯であっても、貯湯タンク２０内の残湯量が所定値未満となった場合には、沸上運転が開始される。時刻又は残湯量による沸上運転開始条件が成立すると、制御部４は、圧縮機１１と沸上ポンプ３７とを駆動させる。すると、貯湯タンク２０内の温水が、下部流出部２０ｅから配管３１内に流出して、排水用三方弁３８を通って配管３２内に流れ込む。この温水は、水熱交換器１２において冷媒と熱交換されて加熱される。水熱交換器１２により加熱された温水の温度が十分に高温の場合（入水サーミスタ１８により検知された温度が所定温度以上の場合）には、制御部４により沸上三方弁３６の出口側が配管３３に切り換えられて、この温水は上部流入部２０ａから貯湯タンク２０内に流入する。この動作を継続して行うことにより、貯湯タンク２０内に高温の温水が貯湯される。一方、圧縮機１１の駆動を開始した直後など、水熱交換器１２により熱交換された温水の温度が十分に高温でない場合（入水サーミスタ１８により検知された温度が所定温度未満の場合）には、沸上三方弁３６の出口側が配管３４に切り換えられて、この温水は下部流入部２０ｆから貯湯タンク２０内に流入する。

［給湯運転］
給湯運転は、カランＡ及びシャワーＢのレバー等を操作することによって開始又は終了する。以下、給湯運転時の水の流れについて説明する。

カランＡ及びシャワーＢのレバー等を流水状態に切り換えると、給水源Ｓの給水圧力により貯湯タンク２０の下部に水が流入すると共に、貯湯タンク２０の上部から上部流出配管４４に高温の温水が流出し、貯湯タンク２０の中間部から中間流出配管４２に温水が流出する。貯湯タンク２０の中間部から中間流出配管４２に流出した温水は、第１混合弁５１において、給水源Ｓから供給された水と混合された後、第２混合弁５２において、貯湯タンク２０の上部から流出した高温の温水と混合されて、カランＡ又はシャワーＢに供給される。

なお、第１混合弁５１が給水源Ｓ側全開状態となっている場合には、給水源Ｓから供給された水と、貯湯タンク２０の上部から流出した高温の温水とが、第２混合弁５２において混合されて、カランＡ又はシャワーＢに供給される。また、第１混合弁５１が中間流出配管４２側全開状態となっている場合には、貯湯タンク２０の中間部から中間流出配管４２に流出した温水と、貯湯タンク２０の上部から流出した高温の温水とが、第２混合弁５２において混合されて、カランＡ又はシャワーＢに供給される。

次に、給湯運転時の制御部４の動作について、図３のフローチャートを用いて説明する。

カランＡ又はシャワーＢのレバー等を流水状態に切り換えることにより給湯が開始されて、給湯判断部１００において、給湯が行われていると判断されると、第２混合弁制御部１０２は、第２混合弁５２の制御を開始する（ステップＳ１）。具体的には、第２混合弁５２で混合された温水の温度が、リモコン５により設定された給湯設定温度となるように、第２混合弁５２の混合比率が調整される。なお、給湯前、第１混合弁５１は、前回の給湯終了時の開度状態となっており、第２混合弁５２は、初期状態である接続配管４３側全開状態又は前回の給湯終了時の開度状態となっている。

第２混合弁制御部１０２によって第２混合弁５２の開度が制御されることにより、給湯サーミスタ７５により検知される温度Ｔ５が給湯設定温度に近づいていく。そして、給湯サーミスタ７５により検知された温度Ｔ５が、給湯設定温度範囲内の温度になり（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、第２混合弁制御部１０２において、第２混合弁５２により混合された温水の温度が給湯設定温度になったとみなされると、第１混合弁制御部１０１は、第１混合弁５１の制御を開始する（ステップＳ３）。具体的には、第１混合弁５１で混合された温水の温度が目標温度となるように、第１混合弁５１の混合比率が調整される。

第１混合弁５１の混合比率が調整されて、第１混合弁５１により混合された温水の温度である温度Ｔ２が変化すると、それに応じて、第２混合弁５２の混合比率も調整される。温度Ｔ２が目標温度範囲内の温度になると、第１混合弁５１の開度が維持されて、温度Ｔ２が安定する。その後、この温度Ｔ２に基づいて調整される第２混合弁５２の開度も安定し、第２混合弁５２により混合された温水の温度である温度Ｔ５も安定する。

カランＡ及びシャワーＢのレバー等を止水状態に切り換えて給湯を終了し、給湯判断部１００において、給湯が行われていないと判断されると、第１混合弁制御部１０１及び第２混合弁制御部１０２は、第１混合弁５１及び第２混合弁５２の制御をそれぞれ停止する。第１混合弁５１は、給湯終了時の開度が、次の給湯時まで維持される。また、第２混合弁５２は、給湯終了から所定時間が経過してから、初期化（接続配管４３側全開状態に切換）されて、その開度が次の給湯時まで維持される。

［湯はり運転］
湯はり運転は、リモコン５の湯はりボタンが押下されることにより開始される。リモコン５からの湯はり開始信号を受けた制御部４は、湯はり電磁弁９１を開弁状態に切り換える。すると、給水源Ｓの給水圧力により貯湯タンク２０の下部に水が流入すると同時に、貯湯タンク２０の上部から熱交循環配管４６及び接続配管４７に高温の温水が流出する。この温水は、湯はり混合弁５３において、給水源Ｓから供給された水と混合された後、湯はり配管４８及び風呂循環配管４９を経由して、風呂Ｃに供給される。このとき、湯はり混合弁５３により混合された温水が、リモコン５により設定された風呂設定温度となるように、湯はり混合弁５３の開度は、制御部４によって制御される。その後、湯はり流量センサ９３の検知結果を基にして算出される風呂Ｃに供給された全水量が所定値に達したときに、湯はり運転は終了する。

［追焚運転］
追焚運転は、リモコン５の追焚ボタンが押下されることにより開始される。リモコン５からの追焚開始信号を受信した制御部４は、熱交循環ポンプ８２と風呂循環ポンプ８３とを駆動する。すると、風呂Ｃから風呂循環配管４９に流出した温水と、貯湯タンク２０の上部から熱交循環配管４６に流出した高温の温水とが、追焚熱交換器８１で熱交換される。風呂循環配管４９を流れる温水は、熱交換により加熱されて風呂Ｃに流入する。熱交循環配管４６を流れる温水は、熱交換により温度が低下した後、貯湯タンク２０の下部に流入する。その後、風呂サーミスタ８４で検知される温度が、リモコン５で設定された風呂設定温度となったときに、追焚運転は終了する。

＜本実施形態の給湯装置の特徴＞
本実施形態の給湯装置１には、以下のような特徴がある。

本実施形態の給湯装置１では、第１混合弁５１で混合される温水の温度が給湯設定温度に関わらず一定の目標温度になるように第１混合弁５１が制御されるので、貯湯タンク２０の温水の温度分布が変化した場合でも給湯設定温度が変更された場合でも、第１混合弁５１で混合された温水及び貯湯タンク２０の上部から流出した温水のいずれもが一定の温度に維持された状態で第２混合弁５２に供給される。したがって、第２混合弁５２においては、２つの一定温度に維持された温水を混合して給湯設定温度の温水となるように開度が調整されることから、カランＡ又はシャワーＢに供給される温水の温度を給湯設定温度となるように精度よく調整することができる。

また、本実施形態の給湯装置１では、目標温度が、設定手段で設定可能な給湯設定温度の最低温度より低い温度であるため、カランＡ又はシャワーＢに供給される温水の温度を給湯設定温度にすることができる。

また、本実施形態の給湯装置１では、第２混合弁５２の制御を開始した後で、第１混合弁５１の制御を開始しているため、２つの混合弁を同時に制御する場合に比べて、第２混合弁５２で混合されてカランＡ又はシャワーＢに供給される温水の温度の変動を抑えることができる。

さらに、本実施形態の給湯装置１では、第２混合弁５２で混合された温水の温度が安定した後で、第１混合弁５１の制御を開始しているため、第２混合弁５２で混合された温水の温度が安定する前に第１混合弁５１の制御を開始する場合に比べて、カランＡ又はシャワーＢに供給される温水温度の給湯設定温度への安定性をより向上させることができる。

また、本実施形態の給湯装置１では、第１混合弁制御部１０１は、第１混合弁５１で混合された温水の温度が目標温度近くの目標温度範囲内の温度になったときに目標温度になったものとみなすため、第１混合弁５１の制御を行ったときに第１混合弁５１で混合された温水の温度ををより早く安定させることができる。また、第２混合弁制御部１０２は、第２混合弁５２で混合された温水の温度が給湯設定温度近くの給湯設定温度範囲内の温度になったときに給湯設定温度になったものとみなすため、第２混合弁５２の制御を行ったときに第２混合弁５２で混合された温水の温度をより早く安定させることができる。

また、本実施形態の給湯装置１では、目標温度範囲が広い温度範囲であるため、第１混合弁５１を早く目標温度にすることができ、第１混合弁５１により混合された温度を早く安定化させることができる。これにより、第２混合弁５２で混合された温水の温度を早く安定させることができる。

また、本実施形態の給湯装置１では、第１混合弁５１で混合された温水の温度の変化速度が遅いため、第１混合弁５１で混合された温水の温度の変動を抑えることができる。これにより、第２混合弁５２で混合された温水の温度の変動を抑えることができる。

また、本実施形態の給湯装置１では、カランＡ又はシャワーＢへの温水供給が終了されると、第１混合弁５１の開度が温水供給終了時の開度で維持されるため、次の給湯時に、第１混合弁５１で混合された温水の温度を早く目標温度にすることができる。そのため、第２混合弁５２で混合された温水の温度を早く安定させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の具体的な構成は、上記実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上記実施形態では、目標温度は、給湯設定温度によらず一定であるが、これに限定されるものではない。例えば、複数の給湯設定温度に対して同一の目標温度が設定されてもよい。具体例を挙げると、給湯設定温度が例えば３７〜３９℃である第１温度範囲の場合に第１目標温度を例えば３１℃と設定して、給湯設定温度が例えば４０〜４２℃である第２温度範囲の場合に第２目標温度を例えば３２℃と設定する。この構成であっても、上記実施形態と同様に、それぞれの温度範囲において給湯設定温度が変更されても、第１混合弁５１で混合された温水は一定の温度に維持された状態で第２混合弁に供給されるため、第２混合弁により混合された温水の温度を給湯設定温度に精度よく調整することができる。

また、上記実施形態では、カランＡ又はシャワーＢへの給湯が開始されると、第２混合弁５２の制御が開始されて、第２混合弁５２で混合された温水の温度が給湯設定温度範囲内の温度になった後で、第１混合弁５１の制御が開始されているが、この手順に限定されるものではない。例えば、第２混合弁５２の制御を開始してから、所定時間経過後に、第１混合弁５１の制御を開始してもよい。また、第２混合弁５２の制御を開始すると同時に、第１混合弁５１の制御を開始してもよいし、第１混合弁５１の制御が開始された後で、第２混合弁５２の制御が開始されてもよい。

また、上記実施形態では、目標温度範囲は、給湯設定温度範囲よりも広い温度範囲であるが、給湯設定温度範囲と同じ、又は、それよりも狭い温度範囲であってもよい。

また、上記実施形態では、第１混合弁制御部１０１が第１混合弁５１の開度を変化させる速度は、第２混合弁制御部１０２が第２混合弁５２の開度を変化させる速度よりも遅いが、第２混合弁５２の開度を変化させる速度と同じ、又は、それより速くてもよい。

また、上記実施形態では、給湯終了後、第１混合弁５１の開度は次の給湯時まで維持されているが、例えば、給湯終了後、所定の時間経過してから、第１混合弁５１は、給水源Ｓ側全開状態に切り換えられて初期化されるようになっていてもよい。

本発明を利用すれば、給湯端末に供給される温水温度の安定性を向上させることができる給湯装置を得ることができる。

１ 給湯装置
２ ヒートポンプユニット（加熱手段）
３ 貯湯ユニット
４ 制御部
５ リモコン（設定手段）
１０ 冷媒回路
２０ 貯湯タンク
２０ｂ 上部流出部
２０ｄ 中間流出部
５１ 第１混合弁
５２ 第２混合弁
５３ 湯はり混合弁
６３ 水温サーミスタ
１００ 給湯判断部
１０１ 第１混合弁制御部（制御手段）
１０２ 第２混合弁制御部（制御手段）
Ａ カラン（給湯端末）
Ｂ シャワー（給湯端末）
Ｃ 風呂

Claims (9)

1. 温水を加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段で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から温水を流出する上部流出部と、
   前記貯湯タンクの中間部から温水を流出する中間流出部と、
   前記中間流出部から流出した温水と給水源から給水される水とを混合する第１混合弁と、
   前記第１混合弁で混合された温水と前記上部流出部から流出された温水とを混合する第２混合弁と、
   前記第２混合弁で混合された温水が供給される給湯端末と、
   前記第１混合弁及び前記第２混合弁を制御する制御手段と、
   前記第２混合弁から前記給湯端末における給湯設定温度を設定する設定手段とを備え、
   前記制御手段は、前記第１混合弁で混合された温水の温度が複数の前記給湯設定温度に対して同一の目標温度になるように前記第１混合弁を制御すると共に、前記第２混合弁で混合された温水の温度が前記給湯設定温度になるように前記第２混合弁を制御することを特徴とする給湯装置。
2. 前記目標温度は、前記給湯設定温度に関わらず一定であることを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
3. 前記目標温度は、前記設定手段で設定可能な給湯設定温度の最低温度より低い温度であることを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯装置。
4. 前記制御手段は、前記給湯端末への温水供給が開始される場合には、前記第２混合弁の制御を開始した後で前記第１混合弁の制御を開始することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の給湯装置。
5. 前記制御手段は、前記第２混合弁で混合された温水の温度が前記給湯設定温度になった後で、前記第１混合弁の制御を開始することを特徴とする請求項４に記載の給湯装置。
6. 前記制御手段は、
   前記第１混合弁で混合された温水の温度が前記目標温度近くの目標温度範囲内の温度になったときに前記目標温度になったものとみなすと共に、
   前記第２混合弁で混合された温水の温度が前記給湯設定温度近くの給湯設定温度範囲内の温度になったときに前記給湯設定温度になったものとみなすことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の給湯装置。
7. 前記目標温度範囲は、前記給湯設定温度範囲より広い温度範囲であることを特徴とする請求項６に記載の給湯装置。
8. 前記制御手段は、前記第２混合弁の開度を変化させる速度より遅い速度で前記第１混合弁の開度を変化させることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の給湯装置。
9. 前記制御手段は、前記給湯端末への温水供給が終了された場合に、前記第１混合弁の開度を温水供給終了時の開度に維持することを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の給湯装置。
   

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