JP6032931B2

JP6032931B2 - 給湯システム

Info

Publication number: JP6032931B2
Application number: JP2012096911A
Authority: JP
Inventors: 足立　郁朗; 郁朗足立; あかね入谷
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2032-04-20
Also published as: KR101467095B1; JP2013224783A; KR20130118834A

Description

本発明は、貯湯タンクの下流側に、瞬間加熱式の給湯器を直列に接続した給湯システムに関する。

例えば、特許文献１に見られるように、外部に設けた加熱手段により生成した湯を貯める貯湯タンクの下流側に、瞬間加熱式のガス給湯器を直列に接続した給湯システムが知られている。

この給湯システムは、貯湯タンクから十分な温度の湯が供給できる場合には、貯湯タンクから導出した湯に低温の水を混合させる混合温調制御を行って所望の給湯温度の湯を生成し、給湯する。混合温調制御は、貯湯タンクから湯を導出する出湯管に給水管を接続し、出湯管に設けた湯量可変弁と給水管に設けた水量可変弁との夫々の開度を調節して湯と水との混合比を変更することにより行われている。

また、貯湯タンクの湯の温度が低下している（所謂湯切れが生じている）場合には、貯湯タンクの湯をガス給湯器により追い加熱することにより、所望する給湯温度の湯を生成して給湯する。

ところで、貯湯タンクの下流側に給湯器を直列に接続した場合、湯の流通経路が長いために給湯時の湯の圧力損失（以下、圧損と言う）が大きく、給湯流量が十分に得られないおそれがある。

そこで、貯湯タンクに湯切れが生じていないときには、混合温調制御を行った湯を、給湯器を迂回するように設けられたバイパス流路を通して給湯出口に送ることで、給湯器の流通経路での圧損を回避している。一方、貯湯タンクに湯切れが生じたときには、バイパス流路を閉じて貯湯タンクの湯を給湯器に送るが、このとき、混合温調制御のための湯量可変弁と水量可変弁とを共に最大開度付近に開弁させて、給湯流量を確保している。

しかし、湯量可変弁と水量可変弁とを共に最大開度付近に開弁させると、比較的多量の水が貯湯タンクからの湯に混合されて給湯器に向かうために、給湯器による追い加熱が不十分になり、給湯器から得られる湯の温度（給湯温度）が変動する不都合がある。

更に、湯量可変弁と水量可変弁とを共に最大開度付近に開弁させた状態は、混合温調制御が停止した状態になるため、貯湯タンクの湯切れ状態が解消したときに即座に混合温調制御が行えず、これによっても、給湯温度が変動するおそれがある。

特開２０１０−２１０１８２号公報

上記の点に鑑み、本発明は、出湯管における圧損を減少させることができると共に、給湯温度の変動を抑制して目標給湯温度の湯が安定して得られる給湯システムを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、貯湯タンクと、貯湯タンクに貯める湯を加熱生成する加熱手段と、貯湯タンクの湯を導出する出湯管と、貯湯タンク及び出湯管に接続された給水管と、目標給湯温度を設定する給湯温度設定手段と、貯湯タンクの湯切れを検出する湯切れ検出手段と、出湯管と給水管との接続部より下流側の出湯管の途中に設けられ、湯切れ検出手段により湯切れが検出されたとき、前記目標給湯温度となるように出湯管の湯をバーナにより追い加熱する燃焼給湯器と、湯切れ検出手段により湯切れが検出されないとき燃焼給湯器による追い加熱を禁止する追い加熱禁止手段とを備える給湯システムにおいて、出湯管と給水管との接続部に設けられて出湯管側と給水管側との夫々を開閉し、出湯管側と給水管側とで一方側の開動作に伴い他方側が閉動作するように構成された湯水混合弁と、該湯水混合弁を制御することにより出湯管の湯と給水管の水との混合比を前記目標給湯温度に基づいて調節する混合温調制御手段と、湯切れ検出手段により湯切れが検出されたとき、混合温調制御手段により制御される湯水混合弁の出湯管側の開度を、全開以外の開度であって出湯管内の湯の圧力損失を軽減するための所定の開度に変更する開度変更手段とを備え、開度変更手段は、燃焼給湯器における前記目標給湯温度の湯を得るための追い加熱動作が出湯管側の開度変更に伴う湯の温度変化に対して追従可能となる速度で、徐々に湯水混合弁の出湯管側の開度を変更することを特徴とする。

本発明によれば、前記湯水混合弁及び前記開度変更手段を設けたことによって、出湯管の圧損を減少させることができる。

即ち、本発明者の知見によれば、出湯管側と給水管側とで一方側の開動作に伴い他方側が閉動作するように構成された湯水混合弁は、出湯管側と給水管側とのうちの一方側が全開になると圧損が最も大きくなる。そこで、前記開度変更手段は、混合温調制御手段により制御されている湯水混合弁の出湯管側の開度を、全開以外の所定の開度に変更する。これにより、湯水混合弁における圧損が最も大きくなる状態を回避することができ、出湯管の圧損を減少させることができる。

更に、前記開度変更手段により変更する所定の開度を、湯水混合弁における最も圧損の小さい開度に設定しておくことができ、これによって圧損を飛躍的に減少させることが可能となる。

また、前記開度変更手段によって湯水混合弁の出湯管側の開度が変更されると、出湯管の湯と給水管の水との混合比の変化に伴って、燃焼給湯器に向かう湯の温度が変化する。このとき、前記開度変更手段は、湯水混合弁の開度を前記速度で徐々に変更するので、燃焼給湯器に向かう湯の温度を緩やかに変化させることができる。そして、このときに湯水混合弁の開度を変更させる速度は、燃焼給湯器における前記目標給湯温度の湯を得るための追い加熱動作が出湯管側の開度変更に伴う湯の温度変化に対して追従可能となる速度である。

即ち、燃焼給湯器はバーナの排気熱により熱交換器を加熱することで熱交換器を通過する水の温度を上昇させる。この際に、燃焼給湯器は、熱交換器に導入される水から目標給湯温度の湯を生成するための温調制御が行われる。しかし、加熱動作中に熱交換器に導入される水の温度が急激に低下すると、温調制御が間に合わず、加熱が不十分の湯が生成されて熱交換器から送り出されることがある。そこで、前記開度変更手段は、湯水混合弁の開度を前記速度で徐々に変更させる。これにより、出湯管側の開度変更に伴う湯の温度が急激に変化することを防止することができ、燃焼給湯器による追い加熱動作をこの温度変化に十分に追従させることができる。従って、給湯温度の変動が抑制され目標給湯温度の湯を安定して得ることができる。

更に、前記開度変更手段は、混合温調制御手段により制御されている湯水混合弁の出湯管側の開度を変更するので、この開度の変更を解除するだけで、即座に混合温調制御手段による湯水混合弁の制御に復帰させることができる。これによれば、前記湯切れ検出手段により貯湯タンクの湯切れが検出されて前記開度変更手段が作動した後、貯湯タンクの湯切れが解消した時点で通常の混合温調制御を行うことができる。従って、湯切れが解消したときには即座に通常の混合温調制御に移行して給湯温度の変動が防止でき、十分な温度になった貯湯タンクの湯により目標給湯温度の湯を安定して得ることができる。

また、本発明は、貯湯タンクと、貯湯タンクに貯める湯を加熱生成する加熱手段と、貯湯タンクの湯を導出する出湯管と、貯湯タンク及び出湯管に接続された給水管と、目標給湯温度を設定する給湯温度設定手段と、貯湯タンクの湯切れを検出する湯切れ検出手段と、出湯管と給水管との接続部より下流側の出湯管の途中に設けられ、湯切れ検出手段により湯切れが検出されたとき、前記目標給湯温度となるように出湯管の湯をバーナにより追い加熱する燃焼給湯器と、湯切れ検出手段により湯切れが検出されないとき燃焼給湯器による追い加熱を禁止する追い加熱禁止手段とを備える給湯システムであって、出湯管と給水管との接続部に設けられて出湯管側と給水管側との夫々を開閉し、出湯管側と給水管側とで一方側の開動作に伴い他方側が閉動作するように構成された湯水混合弁と、該湯水混合弁を制御することにより出湯管の湯と給水管の水との混合比を前記目標給湯温度に基づいて調節する混合温調制御手段と、湯切れ検出手段により湯切れが検出されたとき、混合温調制御手段により制御される湯水混合弁の出湯管側の開度を、全開以外の所定の開度に変更する開度変更手段とを備え、開度変更手段は、燃焼給湯器における前記目標給湯温度の湯を得るための追い加熱動作が出湯管側の開度変更に伴う湯の温度変化に対して追従可能となる速度で、徐々に湯水混合弁の出湯管側の開度を変更する給湯システムにおいて、前記湯切れ検出手段は、前記貯湯タンクの湯の温度を検出する貯湯温度センサと、該貯湯温度センサの検出温度に基づいて貯湯タンクの湯切れ状態を判定する湯切れ判定手段とを備え、湯切れ判定手段は、予め設定された第１の湯切れ判定温度と第１の湯切れ判定温度より低い第２の湯切れ判定温度とを用い、貯湯温度センサの検出温度が第１の湯切れ判定温度以下であり第２の湯切れ判定温度より高いとき第１の湯切れ状態と判定し、貯湯温度センサの検出温度が第２の湯切れ判定温度以下のとき第２の湯切れ状態と判定し、前記開度変更手段は、湯切れ判定手段が第１の湯切れ状態と判定したとき、出湯管側の開度を予め設定された第１の所定開度に変更し、湯切れ判定手段が第２の湯切れ状態と判定したとき、出湯管側の開度を第１の所定開度よりも小さい予め設定された第２の所定開度に変更することを特徴とする。

上記構成によれば、前記湯切れ検出手段によって、貯湯タンクの湯の温度が下がりきらない第１の湯切れ状態と、貯湯タンクの湯の温度が下がりきった第２の湯切れ状態とを検出することができる。そして、前記開度変更手段は、第１の湯切れ状態のときに出湯管側の開度を第１の所定開度に変更し、第２の湯切れ状態のときに出湯管側の開度を第２の所定開度に変更する。このように、貯湯タンクの湯切れ状態の度合いに応じて、出湯管側の開度が変更されるので、給湯システムの使い勝手が向上する。

即ち、具体的に説明すると、例えば、貯湯タンクの湯の温度が下がりきらない状態（第１の湯切れ状態）のときには、貯湯タンクの湯を無駄なく使用して燃焼給湯器の燃料消費を抑えることが可能となる。そこで、第１の所定開度を、出湯管側が比較的大きく開放される開度とする。これにより、湯水混合弁における圧損が最も大きくなる状態を回避しつつ、出湯管の湯に対する給水管の水の混合量を抑えることができ、貯湯タンクの湯を無駄なく使用することができる。また、貯湯タンクの湯の温度が下がりきった状態（第２の湯切れ状態）のときは、出湯管の湯に対する給水管の水の混合量が燃焼給湯器の燃料消費に殆ど影響しない。よって、第２の所定開度を、湯水混合弁における最も圧損の小さい開度に設定しておくことで、圧損を飛躍的に減少させることが可能となる。

本発明の給湯システムの構成図。本発明の給湯システムにおけるタンクコントローラの一部の機能的構成を示す説明図。本発明の給湯システムにおけるタンクコントローラの主要な作動を示すフローチャート。

本発明の一実施の形態について、図１を参照して説明する。本実施形態の給湯システムは、ヒートポンプユニット１が接続されたタンクユニット２に、更に瞬間加熱式の燃焼給湯器３を直列に接続することにより構成されている。

ヒートポンプユニット１は、圧縮機４、水熱交換器（凝縮器）５、膨張弁（減圧器）６、及び空気熱交換器（蒸発器）７を、冷媒循環路８により接続してなるヒートポンプ９（加熱手段）を備えている。水熱交換器５は、後述する貯湯タンク１０の上部及び下部に接続されたタンク循環路１１に接続され、冷媒循環路８の冷媒（例えばＲ４１０Ａ等のＨＦＣ系冷媒）とタンク循環路１１の湯水とを熱交換させることによって、タンク循環路１１の湯水を加熱する。

タンク循環路１１には、貯湯タンク１０に貯められた湯水をタンク循環路１１に循環させるための循環ポンプ１２と、水熱交換器５から貯湯タンク１０に向かう湯水の温度を検出するサーミスタ１３と、貯湯タンク１０から水熱交換器５に向かう湯水の温度を検出するサーミスタ１４とが設けられている。

また、ヒートポンプユニット１は、マイクロコンピュータ等により構成されたヒートポンプコントローラ１５を備え、ヒートポンプコントローラ１５から出力される制御信号によって、ヒートポンプ９及び循環ポンプ１２の作動が制御される。

ヒートポンプコントローラ１５は、後述するタンクコントローラ１６と通信可能に接続され、タンクコントローラ１６から加熱指示信号を受信したときに、タンク循環路１１に設けられているサーミスタ１３，１４の検出温度に基づいて、循環ポンプ１２とヒートポンプ９とを作動させ、貯湯タンク１０の湯水を沸き上げ設定温度に沸き上げる。

タンクユニット２は、湯水が充填された貯湯タンク１０と、マイクロコンピュータ等により構成されたタンクコントローラ１６とを備えている。貯湯タンク１０の上部には出湯管１７が接続されている。出湯管１７は、その始端が貯湯タンク１０に接続され、終端が図示しないカラン等の出湯栓に接続される。

貯湯タンク１０の下部には給水管１８が接続されている。給水管１８は始端が水道に接続され、下流側が２つに分岐して一方の終端が貯湯タンク１０に接続されると共に、他方の終端が出湯管１７の途中に接続されている。

出湯管１７は給水管１８との接続部（後述する湯水混合弁２８が設けられている）の下流からタンクユニット２の外部に延びて燃焼給湯器３の後述する給湯器回路１９を経た後、再びタンクユニット２の内部に延びるが、その途中には、燃焼給湯器３の給湯器回路１９の入口側と出口側とで連通させる出湯バイパス管２０が接続されている。

出湯バイパス管２０にはバイパス弁２１が設けられており、バイパス弁２１が閉弁されているとき、貯湯タンク１０からの湯水は燃焼給湯器３の給湯器回路１９を流れ、バイパス弁２１が開弁されているとき、貯湯タンク１０からの湯水は出湯バイパス管２０を流れて出湯管１７の終端に設けられたカランやシャワー等の出湯栓へ向かう。

タンクユニット２における出湯管１７と給水管１８との接続部の上流側には、出湯量センサ２２が設けられている。給水管１８には、その通水流量を検出する水量センサ２３、タンク側逆止弁２４、出湯管側逆止弁２５、及び減圧弁２６が設けられている。出湯管１７との接続部に向かって延びる給水管１８には、入水サーミスタ２７が設けられている。

また、タンクユニット２における出湯管１７と給水管１８との接続部には湯水混合弁２８が設けられている。湯水混合弁２８は、出湯管１７側の開度と給水管１８側の開度とを可変とするものであり、出湯管１７側と給水管１８側とで一方側の開動作に伴い他方側が閉動作するように構成されている。そして、湯水混合弁２８が作動することにより、貯湯タンク１０からの湯水と、給水管１８からの水とが、出湯管１７側の開度と給水管１８側の開度とに応じた比率で混合される。

湯水混合弁２８と出湯バイパス管２０の上流端との間の出湯管１７には混合サーミスタ２９が設けられており、出湯バイパス管２０の下流端の出湯管１７にはカラン等の出湯栓へ向かう湯水の温度を検出する給湯出口サーミスタ３０が設けられている。

貯湯タンク１０の上部位置には、貯湯タンク１０に貯められた湯水の温度を検出する貯湯サーミスタ３１が設けられている。また、貯湯タンク１０の貯湯サーミスタ３１よりも所定距離を存した下方位置には中間サーミスタ３２が設けられている。貯湯サーミスタ３１及び中間サーミスタ３２は、本発明の貯湯温度センサに相当するものである。

タンクコントローラ１６は、貯湯サーミスタ３１、中間サーミスタ３２、出湯量センサ２２、入水サーミスタ２７、混合サーミスタ２９、給湯出口サーミスタ３０、及びタンク循環路１１のサーミスタ１４により検出された温度と、水量センサ２３により検出された給水管１８の通水流量とに基づいて、湯水混合弁２８及びバイパス弁２１の作動を制御する。

また、タンクコントローラ１６には、使用者の操作に応じて、所望の給湯温度（カランやシャワー等の出湯栓から供給される湯の温度）を設定するための温度スイッチ等の複数の操作スイッチ（図示省略）を備えたリモコン３３（給湯温度設定手段）が接続されている。

ここで、貯湯タンク１０内部に充填された湯の状態を説明すれば、出湯管１７は貯湯タンク１０の上部に接続され、給水管１８は貯湯タンク１０の下部に接続されているため、貯湯タンク１０の湯が給湯使用されると、出湯管１７から湯が導出されて貯湯タンク１０の湯が減少したぶん、貯湯タンク１０の下部の給水管１８から水が供給される。それに応じて、貯湯タンク１０内では、上部に高温の湯層が形成され、下部に低温の水層が形成される。また、湯層と水層とは上下に互いに接しているため、湯層と水層との接触部分には湯層よりも温度が低く水層よりも温度の高い中間層が形成される。中間層の温度は湯層に接する部分から水層に接する部分にかけて、次第に温度が低くなっている。

貯湯タンク１０の湯層が減少すると、出湯管１７が接続された貯湯タンク１０の出口近傍の温度が低くなる。そして、貯湯タンク１０から所定の温度の湯が得られなくなったとき、一般に湯切れと言われる状態となる。

湯切れ状態は、貯湯サーミスタ３１の検出温度によって判断することができる。また、中間サーミスタ３２の検出温度によって、貯湯タンク１０内の湯層の残量が予測できる。即ち、貯湯サーミスタ３１の検出温度により湯層が確認されても、中間サーミスタ３２の検出温度により中間層或いは水層が確認されれば、貯湯タンク１０の湯切れが近づいていることが判断でき、中間サーミスタ３２の検出温度により湯層が確認されれば、貯湯タンク１０には十分な湯が貯められていることが判断できる。

タンクコントローラ１６は、機能的構成の一部として、図２に示すように、バイパス弁制御部３４、湯切れ検出部３５、湯水混合弁制御部３６、及び給湯器運転指示部３７（追い加熱禁止手段）を備えている。なお、湯切れ検出部３５、貯湯サーミスタ３１、及び中間サーミスタ３２は、本発明の湯切れ検出手段を構成するものである。

バイパス弁制御部３４は、バイパス弁２１の開閉を制御する。湯切れ検出部３５は、貯湯サーミスタ３１及び中間サーミスタ３２の検出温度を採取する貯湯温度採取部３８と、貯湯温度採取部３８が採取した貯湯サーミスタ３１及び中間サーミスタ３２の検出温度に基づいて貯湯タンク１０の湯切れ状態を判定する湯切れ判定部３９（湯切れ判定手段）とを備えている。

湯切れ判定部３９は、貯湯タンク１０の湯切れについて、第１の湯切れ状態と第２の湯切れ状態との２つの異なる状態が判定可能となっている。湯切れ判定部３９は、第１の湯切れ判定温度と、第１の湯切れ判定温度より低い第２の湯切れ判定温度とを用いて第１の湯切れ状態と第２の湯切れ状態とを判定する。即ち、湯切れ判定部３９は、リモコン３３により設定された給湯設定温度（目標給湯温度）を第１の湯切れ判定温度として記憶し、燃焼給湯器３の最小能力での加熱量と給湯総水量とに基づく加熱温を給湯設定温度からさし引いた温度を第２の湯切れ判定温度として記憶する。そして、湯切れ判定部３９は、貯湯温度採取部３８が採取した貯湯サーミスタ３１の検出温度が第１の湯切れ判定温度以下のとき、第１の湯切れ状態と判定する。また、湯切れ判定部３９は、貯湯温度採取部３８が採取した貯湯サーミスタ３１の検出温度が第２の湯切れ判定温度以下のとき、第２の湯切れ状態と判定する。第２の湯切れ状態は、貯湯タンク１０内が前述した水層となっていることが想定されることから完全湯切れ状態である。一方、第１の湯切れ状態は、貯湯タンク１０内に前述した中間層が残っていることが想定されるので、貯湯タンク１０から導出した湯を用いて燃焼給湯器３の最小能力で給湯設定温度の湯が得られる状態である。

湯水混合弁制御部３６は、湯水混合弁２８を制御するものであり、混合温調制御部４０（混合温調制御手段）と、開度変更部４１（開度変更手段）とを備えている。

混合温調制御部４０は、給湯設定温度に基づいて、湯水混合弁２８による出湯管１７の湯と給水管１８の水との混合比を調節する混合温調制御を行う。混合温調制御部４０は、湯切れ検出部３５による湯切れ状態の検出の有無に関わらず混合温調制御を実行する。なお、湯切れ検出部３５により湯切れが検出されないときには、給湯設定温度の湯が得られるように出湯管１７の湯と給水管１８の水との混合させる制御を行い（第１の混合温調制御）、湯切れ検出部３５により湯切れが検出されたときには、給湯設定温度から燃焼給湯器３の最小能力での加熱量と給湯総水量とに基づく加熱温をさし引いた温度を目標温度として出湯管１７の湯と給水管１８の水との混合させる制御を行う（第２の混合温調制御）。

開度変更部４１は、混合温調制御が行われている湯水混合弁２８に対して、出湯管１７側の開度（以下、湯側開度と言う）を第１の所定開度又は第２の所定開度に変更する。

第１の所定開度は、貯湯タンク１０から導出される湯を可及的に多く給湯器回路１９へ送ることが可能となる湯側開度である。本発明者の知見によれば、湯水混合弁２８は、湯側開度が全開のときに最も圧損が大きくなる。従って、貯湯タンク１０から導出される湯を可及的に多く用いてしかも圧損を軽減するために、第１の所定開度は、全開以外の開度である。一方、第２の所定開度は、バイパス弁２１を閉じた場合の出湯管１７の全長において最も圧損が少なくなる湯側開度であり、第１の所定開度よりも湯側開度が小さい。第２の所定開度は、湯水混合弁２８及び出湯管１７の構成によって適宜設定されるものであるが、本実施形態では、湯側開度と給水管１８側の開度（以下、水側開度と言う）との比率が約１：１となるように設定されている。

更に、開度変更部４１は、燃焼給湯器３における目標給湯温度の湯を得るための追い加熱動作が湯側の開度変更に伴う湯の温度変化に対して追従可能となる速度で湯水混合弁２８を作動させる。即ち、開度変更部４１は、湯水混合弁２８の湯側開度を変更するとき、湯水混合弁２８の作動速度を極めてゆっくりと行うように制御する。

給湯器運転指示部３７は、湯切れ検出部３５における湯切れの検出結果に応じて、燃焼給湯器３に対して追い加熱を禁止する信号、又は追い加熱を許可する信号を発信する。

図１に示すように、燃焼給湯器３は、瞬間加熱式として周知の構成のものを採用することができる。即ち、燃焼給湯器３は、出湯管１７に接続された給湯器回路１９（出湯管１７の一部を構成する）と、マイクロコンピュータ等により構成された給湯器コントローラ４２とを備えている。給湯器コントローラ４２は、タンクコントローラ１６と通信可能に接続されている。

給湯器回路１９には、熱交換器４３と、熱交換器４３を加熱するバーナ４４と、熱交換器４３をバイパスする給湯バイパス管４５とが設けられており、給湯器回路１９の下流側には、給湯器回路１９から分岐して浴槽（図示しない）へ延びる湯張り管４６が接続されている。

また、給湯器回路１９には、熱交換器４３への湯水の流量と給湯バイパス管４５への湯水の流量との分配比を変更するバイパスサーボ４７と、燃焼給湯器３に供給される湯水の流量を調節する絞り弁である水量サーボ４８とが設けられている。

更に、給湯器回路１９には、熱交換器４３及び給湯バイパス管４５に供給される湯水の流量を検出する給湯器流量センサ４９と、給湯バイパス管４５の下流側に流れる湯の温度を検出する給湯器サーミスタ５０とが設けられている。

また、湯張り管４６には、湯張り管４６の通水流量を検出する湯張り流量センサ５１と、湯張り管４６を開閉する湯張り弁５２とが設けられている。

そして、給湯器コントローラ４２には、給湯器サーミスタ５０による温度検出信号と、給湯器流量センサ４９による通水流量の検出信号と、湯張り流量センサ５１による通水流量の検出信号とが入力される。また、給湯器コントローラ４２から出力される制御信号によって、バイパスサーボ４７、水量サーボ４８、バーナ４４、及び湯張り弁５２の各作動が制御される。

給湯器コントローラ４２は、タンクコントローラ１６から追い加熱許可を指示する信号を受信したときに加熱許可状態となる。そして、給湯器流量センサ４９により所定の下限流量以上の通水が検出されているときに、給湯器サーミスタ５０の検出温度が目標給湯温度となるように、バーナ４４の燃焼量を制御する加熱温調制御を実行する。また、タンクコントローラ１６から追い加熱禁止を指示する信号を受信したときに加熱禁止状態となり、加熱温調制御の実行が禁止される。

ここで、タンクコントローラ１６による本発明の要旨に係る作動について図３のフローチャートを参照して説明する。

図３のＳＴＥＰ１でタンクユニット２の電源がＯＮされると、タンクコントローラ１６は、ＳＴＥＰ２で燃焼給湯器３の追い加熱を禁止し、ＳＴＥＰ３でバイパス弁２１を開弁し、ＳＴＥＰ４で混合温調制御を停止させた状態とする。

次のＳＴＥＰ５で、タンクコントローラ１６は、水量センサ２３及び出湯量センサ２２により下限流量以上の通水が検出される通水状態となるのを待つ。そして、通水状態となったときにＳＴＥＰ５からＳＴＥＰ６に進む。

ＳＴＥＰ６で、タンクコントローラ１６は、中間サーミスタ３２の検出温度が給湯設定温度以上であるか否かを判断する。中間サーミスタ３２の検出温度が給湯設定温度以上であるときには、貯湯タンク１０に十分な量の湯が貯まっている（湯切れしていない）ことが判断できる。この場合には、ＳＴＥＰ７に進む。一方、中間サーミスタ３２の検出温度が給湯設定温度より低いときには、貯湯タンク１０が短時間で湯切れ状態となることが想定される。この場合には、湯切れとみなしてＳＴＥＰ１２に進む。

湯切れしていないことによりＳＴＥＰ７に進むと、タンクコントローラ１６は、ＳＴＥＰ７で燃焼給湯器３の追い加熱を禁止し、ＳＴＥＰ８でバイパス弁２１を開弁する。そして、タンクコントローラ１６は、ＳＴＥＰ９で湯水混合弁２８の開度を調整して、出湯管１７の終端（カラン等の出湯栓）からの湯の温度が給湯設定温度（目標給湯温度）になるように混合温調制御を実行する。ＳＴＥＰ９において実行する混合温調制御は前述した第１の混合温調制御である。

そして、ＳＴＥＰ１０で、タンクコントローラ１６は、貯湯サーミスタ３１の検出温度が給湯設定温度以上であるか否かを判断する。貯湯サーミスタ３１の検出温度が給湯設定温度以上であるときには、貯湯タンク１０が湯切れしていない。この場合には、ＳＴＥＰ１１に進む。一方、貯湯サーミスタ３１の検出温度が給湯設定温度より低いときには、貯湯タンク１０が湯切れ状態となっている。この場合には、ＳＴＥＰ１２に進む。

ＳＴＥＰ１１では、タンクコントローラ１６は、水量センサ２３及び出湯量センサ２２の検出水量が下限流量未満（好ましくは、下限流量よりも低い値に設定された水量）となる止水状態になったか否かを判断し、止水した場合にはＳＴＥＰ５へ戻り、止水していない場合にはＳＴＥＰ１０へ戻る。即ち、貯湯タンク１０が湯切れするか、或いは、止水状態出となるまで、第１の混合温調制御による給湯が継続される。

このときの給湯は、貯湯タンク１０の湯のみで賄われている。よって、バイパス弁２１を開弁し出湯バイパス管２０を介して比較的短い経路で給湯が行われる。これにより、燃焼給湯器３の給湯器回路１９に湯を通過させたときのような大きな圧損が生じることなく十分な水圧を維持した給湯が行える。なお、このとき、貯湯タンク１０の湯の殆どは、出湯バイパス管２０を経て給湯されるが、貯湯タンク１０の湯の一部（極少量）が燃焼給湯器３の給湯器回路１９に送られている。これにより、給湯器回路１９の内部に比較的低温の水が滞留していても、貯湯タンク１０の湯で置換され、給湯器回路１９を介して給湯される場合に、カラン等の出湯栓を開栓した初期に冷たい湯が出る事態を防止することができる。

次にＳＴＥＰ１２以降の流れを説明する。ＳＴＥＰ６又はＳＴＥＰ１０を経てＳＴＥＰ１２に進むと、タンクコントローラ１６は、燃焼給湯器３の追い加熱を許可し、ＳＴＥＰ１３でバイパス弁２１を閉弁する。そして、タンクコントローラ１６は、ＳＴＥＰ１４で湯水混合弁２８の開度を調整して、出湯管１７の終端（カラン等の出湯栓）からの湯の温度が給湯設定温度から燃焼給湯器３の最小能力での加熱量と給湯総水量とに基づく加熱温をさし引いた温度を目標温度として出湯管１７の湯と給水管１８の水との混合させる混合温調制御を実行する。ＳＴＥＰ１４において実行する混合温調制御は前述した第２の混合温調制御である。

続いて、ＳＴＥＰ１５で、タンクコントローラ１６は、貯湯サーミスタ３１の検出温度が給湯設定温度から燃焼給湯器３の最小能力での加熱量と給湯総水量とに基づく加熱温をさし引いた温度（第２の湯切れ判定温度）より低いか否かを判断する。貯湯サーミスタ３１の検出温度が第２の湯切れ判定温度以上であれば貯湯タンク１０は第１の湯切れ状態であり、貯湯サーミスタ３１の検出温度が第２の湯切れ判定温度より低ければ貯湯タンク１０は第２の湯切れ状態である。

ＳＴＥＰ１５で、貯湯タンク１０が第１の湯切れ状態であると判定された場合には、ＳＴＥＰ１６−１に進む。ＳＴＥＰ１６−１に進むと、タンクコントローラ１６は、第２の混合温調制御を実行しながら、湯水混合弁２８の湯側開度を第１の所定開度に強制的に変更する。即ち、ＳＴＥＰ１６−１に進んだ場合には、湯水混合弁２８が、圧損を軽減しながら、貯湯タンク１０から導出される湯を可及的に多く給湯器回路１９へ送ることが可能となる湯側開度となる。このとき、タンクコントローラ１６は、湯水混合弁２８の湯側開度変更に際し、燃焼給湯器３による前述の燃焼温調制御（追い加熱動作）が追従可能な速度で極めてゆっくりと湯側開度を変更させる。これにより、燃焼給湯器３の給湯器回路１９を通過する湯の温度変化が小さくなる。従って、燃焼給湯器３による燃焼温調制御が確実に行われて給湯温度の変動が抑制され、給湯設定温度の湯を安定して得ることができる。

一方、ＳＴＥＰ１５で、貯湯タンク１０が第２の湯切れ状態であると判定された場合には、ＳＴＥＰ１６−２に進む。ＳＴＥＰ１６−２に進むと、タンクコントローラ１６は、第２の混合温調制御を実行しながら、湯水混合弁２８の湯側開度を第２の所定開度に強制的に変更する。即ち、ＳＴＥＰ１６−２に進んだ場合には、湯水混合弁２８が、出湯管１７における最も圧損の小さい湯側開度となる。このときにも、タンクコントローラ１６は、湯水混合弁２８の湯側開度変更に際し、燃焼給湯器３による前述の燃焼温調制御（追い加熱動作）が追従可能な速度で極めてゆっくりと湯側開度を変更させることにより、給湯設定温度の湯を安定して得ることができる。

そして、ＳＴＥＰ１７では、タンクコントローラ１６は、水量センサ２３及び出湯量センサ２２の検出水量が下限流量未満（好ましくは、下限流量よりも低い値に設定された水量）となる止水状態になったか否かを判断し、止水した場合にはＳＴＥＰ５へ戻り、止水していない場合にはＳＴＥＰ１５へ戻る。

なお、タンクコントローラ１６においては、ＳＴＥＰ１５とＳＴＥＰ１６−１を設けることなく、ＳＴＥＰ１４からＳＴＥＰ１６−２に進むようにしてもよい。この場合には、
貯湯タンク１０に前述の中間層の湯が残っていても、湯水混合弁２８において多くの水が混合されて燃焼給湯器３へ向かう湯の温度が低くなる可能性が高いが、タンクコントローラ１６は、中間サーミスタ３２又は貯湯サーミスタ３１の検出温度が給湯設定温度より低い場合に（第１の湯切れ状態）、湯水混合弁２８の湯側開度を第２の所定開度に強制的に変更するので、制御が単純となる利点がある。

以上のように、本実施形態によれば、貯湯タンク１０が湯切れしてバイパス弁２１が閉じ、給湯器回路１９を介して給湯設定温度の湯を得る場合であっても、圧損を低減して安定した給湯を行うことができる。

３…燃焼給湯器、９…ヒートポンプ（加熱手段）、１０…貯湯タンク、１７…出湯管、１８…給水管、２８…湯水混合弁、３１…貯湯サーミスタ（貯湯温度センサ）、３２…中間サーミスタ（貯湯温度センサ）３３…リモコン（給湯温度設定手段）、３５…湯切れ検出部（湯切れ検出手段）、３７…給湯器運転指示部（追い加熱禁止手段）、３９…湯切れ判定部（湯切れ判定手段）、４０…混合温調制御部（混合温調制御手段）、４１…開度変更部（開度変更手段）。

Claims

貯湯タンクと、貯湯タンクに貯める湯を加熱生成する加熱手段と、貯湯タンクの湯を導出する出湯管と、貯湯タンク及び出湯管に接続された給水管と、目標給湯温度を設定する給湯温度設定手段と、貯湯タンクの湯切れを検出する湯切れ検出手段と、出湯管と給水管との接続部より下流側の出湯管の途中に設けられ、湯切れ検出手段により湯切れが検出されたとき、前記目標給湯温度となるように出湯管の湯をバーナにより追い加熱する燃焼給湯器と、湯切れ検出手段により湯切れが検出されないとき燃焼給湯器による追い加熱を禁止する追い加熱禁止手段とを備える給湯システムにおいて、
出湯管と給水管との接続部に設けられて出湯管側と給水管側との夫々を開閉し、出湯管側と給水管側とで一方側の開動作に伴い他方側が閉動作するように構成された湯水混合弁と、該湯水混合弁を制御することにより出湯管の湯と給水管の水との混合比を前記目標給湯温度に基づいて調節する混合温調制御手段と、湯切れ検出手段により湯切れが検出されたとき、混合温調制御手段により制御される湯水混合弁の出湯管側の開度を、全開以外の開度であって出湯管内の湯の圧力損失を軽減するための所定の開度に変更する開度変更手段とを備え、
開度変更手段は、燃焼給湯器における前記目標給湯温度の湯を得るための追い加熱動作が出湯管側の開度変更に伴う湯の温度変化に対して追従可能となる速度で、徐々に湯水混合弁の出湯管側の開度を変更することを特徴とする給湯システム。
貯湯タンクと、貯湯タンクに貯める湯を加熱生成する加熱手段と、貯湯タンクの湯を導出する出湯管と、貯湯タンク及び出湯管に接続された給水管と、目標給湯温度を設定する給湯温度設定手段と、貯湯タンクの湯切れを検出する湯切れ検出手段と、出湯管と給水管との接続部より下流側の出湯管の途中に設けられ、湯切れ検出手段により湯切れが検出されたとき、前記目標給湯温度となるように出湯管の湯をバーナにより追い加熱する燃焼給湯器と、湯切れ検出手段により湯切れが検出されないとき燃焼給湯器による追い加熱を禁止する追い加熱禁止手段とを備える給湯システムであって、
出湯管と給水管との接続部に設けられて出湯管側と給水管側との夫々を開閉し、出湯管側と給水管側とで一方側の開動作に伴い他方側が閉動作するように構成された湯水混合弁と、該湯水混合弁を制御することにより出湯管の湯と給水管の水との混合比を前記目標給湯温度に基づいて調節する混合温調制御手段と、湯切れ検出手段により湯切れが検出されたとき、混合温調制御手段により制御される湯水混合弁の出湯管側の開度を、全開以外の所定の開度に変更する開度変更手段とを備え、
開度変更手段は、燃焼給湯器における前記目標給湯温度の湯を得るための追い加熱動作が出湯管側の開度変更に伴う湯の温度変化に対して追従可能となる速度で、徐々に湯水混合弁の出湯管側の開度を変更する給湯システムにおいて、
前記湯切れ検出手段は、前記貯湯タンクの湯の温度を検出する貯湯温度センサと、該貯湯温度センサの検出温度に基づいて貯湯タンクの湯切れ状態を判定する湯切れ判定手段とを備え、
湯切れ判定手段は、予め設定された第１の湯切れ判定温度と第１の湯切れ判定温度より低い第２の湯切れ判定温度とを用い、貯湯温度センサの検出温度が第１の湯切れ判定温度以下であり第２の湯切れ判定温度より高いとき第１の湯切れ状態と判定し、貯湯温度センサの検出温度が第２の湯切れ判定温度以下のとき第２の湯切れ状態と判定し、
前記開度変更手段は、湯切れ判定手段が第１の湯切れ状態と判定したとき、出湯管側の開度を予め設定された第１の所定開度に変更し、湯切れ判定手段が第２の湯切れ状態と判定したとき、出湯管側の開度を第１の所定開度よりも小さい予め設定された第２の所定開度に変更することを特徴とする給湯システム。