JP6475982B2 - 給湯システム - Google Patents

Description

本発明は、給湯システムに関する。

水を加熱するヒートポンプを収容したヒートポンプユニットと、ヒートポンプユニットにより加熱された熱媒を蓄える貯湯槽を収容しているタンクユニットと、を備える給湯システムが知られている。このような給湯システムにおいては、給湯システムを家屋に設置した後に、貯湯槽及びヒートポンプと貯湯槽の間の加熱循環経路から空気抜きを行う空気抜き運転が行われる。（例えば、特許文献１）

特開２００６−２５０５０５号公報

特許文献１の技術では、貯湯槽が水に満たされたことを検出してから、ヒートポンプと貯湯槽の間の加熱循環経路の空気抜きを行う空気抜き運転を実行している。すなわち、貯湯槽の空気抜き運転を完了してから、ヒートポンプと貯湯槽の間の加熱循環経路の空気抜き運転を実行している。

本明細書は、給湯システムの空気抜き運転時間を短縮することが可能な技術を開示する。

本明細書に開示する給湯システムは、水を蓄える貯湯槽と、貯湯槽の上部に接続された給湯経路と、貯湯槽の下部に接続された給水経路と、水を加熱するヒートポンプと、貯湯槽とヒートポンプの間で水を循環させるヒートポンプ循環経路と、ヒートポンプ循環経路に設けられた循環ポンプを備えている。給湯システムは、給水経路から貯湯槽に水を供給して、貯湯槽及びヒートポンプ循環経路から空気を抜く空気抜き運転を実行可能であり、空気抜き運転において、貯湯槽が水で満たされる前から、循環ポンプを駆動する。

上記の給湯システムでは、貯湯槽が水で満たされる前から、循環ポンプを駆動して、ヒートポンプ循環経路の空気抜き運転を実行する。これにより、給湯システムの空気抜き運転において、貯湯槽の空気抜き運転とヒートポンプ循環経路の空気抜き運転と、を同時に実行することができる。この結果、給湯システムの空気抜き運転の時間を短縮することができる。

上記の給湯システムは、給水経路から分岐して給湯経路に合流するバイパス経路と、貯湯槽から給湯経路に流れる水の流量を検出する第１流量センサと、バイパス経路を流れる水の流量を検出する第２流量センサを備えていてもよい。給湯システムは、空気抜き運転において、第１流量センサの検出値が第１所定値を上回り、かつ第２流量センサの検出値が第２所定値を上回った場合に、循環ポンプを駆動してもよい。

第１流量センサと第２流量センサのそれぞれで流量が検出されるのは、貯湯槽が完全に水で満たされてはいないものの、ある程度の水が貯湯槽に貯められている状況である。上記の給湯システムによれば、適切なタイミングで循環ポンプを駆動させることができる。

上記の給湯システムは、ヒートポンプ循環経路が、貯湯槽からヒートポンプに水を送るヒートポンプ往路と、ヒートポンプから貯湯槽に水を送るヒートポンプ復路を備えていてもよい。給湯システムには、ヒートポンプ復路に、逆止弁と、逆止弁よりもヒートポンプ側に設けられた空気抜き弁が設けられていてもよい。

上記の給湯システムによれば、逆止弁によって、貯湯槽に貯められた水がヒートポンプ復路へ流れ出ていくことが防止されている。このため、循環ポンプを駆動することによって、ヒートポンプ循環経路の空気は、逆止弁のヒートポンプ側に溜まることになる。従って、逆止弁よりもヒートポンプ側に設けられた空気抜き弁を開くことで、ヒートポンプ循環経路の空気抜きを確実に行うことができる。上記の給湯システムでは、逆止弁と空気抜き弁を貯湯槽の近傍に設けることによって、作業者が貯湯槽とヒートポンプの間で移動することなく、貯湯槽の近傍で全ての作業を行うことが可能となる。

本明細書が開示する技術によれば、貯湯槽とヒートポンプ循環経路から空気を抜く空気抜き運転時間を短縮することができる。

給湯システム１０の構成を模式的に示す図である。 給湯システム１０の空気抜き運転の動作を示すフローチャートである。 給湯システム１０の変形例の構成を模式的に示す図である。

以下に説明する実施例の技術的特徴を列記しておく。

（特徴１）給湯システムは、ヒートポンプユニットと、タンクユニットと、ガス熱源ユニットと、を備えていてもよい。
（特徴２）混合器は、第１の給水経路と第２の給水経路と連通経路とが合流する合流地点に配置される混合弁を含んでいてもよい。あるいは、混合装置は、第１の給水経路に配置される弁と、第２の給水経路に配置される弁と、を含んでいてもよい。

本実施例の給湯システム１０を、図１、図２を参照して説明する。図１は給湯システム１０の系統図であり、水及び熱媒の流れを矢印で示している。図１に示すように、給湯システム１０は、タンクユニット２０と、ヒートポンプユニット４０と、ガス熱源ユニット５０を備えている。給湯システム１０は、給湯栓８０と浴槽７２に給湯する。本明細書では、浴槽７２に給湯することを湯はりという。また、給湯システム１０は、浴槽７２に貯められた浴槽水を追い焚きする。

ヒートポンプユニット４０では、圧縮機４１の吐出側Ａと四方弁４２と第１熱交換器４３の熱媒流路４３ａと膨張弁４４と第２熱交換器４５と四方弁４２と圧縮機４１の戻り側Ｂが、熱媒配管４６によって順に接続されており、熱媒がこの順に循環する。第１熱交換器４３は、熱媒流路４３ａと循環水流路４３ｂとを備えている。第２熱交換器４５の近傍にはファン４５ａが設置されている。第２熱交換器４５は、ファン４５ａによって送られる外気と熱媒の間で熱交換を行う。圧縮機４１の吐出側Ａと四方弁４２との間の熱媒配管４６と、膨張弁４４と第２熱交換器４５との間の熱媒配管４６の間に、除霜経路４７が接続されている。除霜経路４７には、除霜弁４７ａが設けられている。

第１熱交換器４３の循環水流路４３ｂの入口側には循環往路接続経路４８が接続されており、出口側には循環復路接続経路４９が接続されている。循環往路接続経路４８には、入口側サーミスタ４８ａが設けられており、循環復路接続経路４９には出口側サーミスタ４９ａが設けられている。入口側サーミスタ４８ａは、循環水流路４３ｂに流入する循環水の温度を検出し、出口側サーミスタ４９ａは、循環水流路４３ｂから流出する循環水の温度を検出する。また、循環往路接続経路４８には、循環ポンプ４８ｂが設けられている。

ヒートポンプユニット４０は、コントローラ４０ａを備えている。コントローラ４０ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。コントローラ４０ａには、入口側サーミスタ４８ａ及び出口側サーミスタ４９ａから、検出信号が入力される。また、コントローラ４０ａは、圧縮機４１、四方弁４２、膨張弁４４、ファン４５ａ、循環ポンプ４８ｂの動作を制御する。

タンクユニット２０は、貯湯槽２１と混合器２４とを備えている。貯湯槽２１の底部には、貯湯槽２１に水道水を給水する給水経路２２が接続されている。給水経路２２の水道水入口２２ａの近傍には、減圧弁２３が設けられている。給水経路２２には、減圧弁２３の下流側に混合器２４の混合用給水経路２６が接続されている。減圧弁２３は、貯湯槽２１と混合器２４への給水圧力が所定圧力を超えないように調整する。

給水経路２２において、混合用給水経路２６の接続部よりも下流側には、排水経路３１が接続されている。排水経路３１の途中には、排水弁３２が設けられている。排水弁３２は手動で開閉することができる。排水弁３２を開くと、貯湯槽２１内の水が排水経路３１を通じて外部に排水される。

貯湯槽２１の底部には、循環往路３３の一端が接続されており、貯湯槽２１の上部には、循環復路３４の一端が接続されている。循環往路３３の他端は、ヒートポンプユニット４０の循環往路接続経路４８に接続されており、循環復路３４の他端は、循環復路接続経路４９に接続されている。循環往路３３には、往路サーミスタ３６が設けられている。往路サーミスタ３６は、貯湯槽２１から循環往路３３に流出した水の温度を検出する。

ヒートポンプユニット４０の循環ポンプ４８ｂが駆動すると、貯湯槽２１の下部から循環往路３３に水が吸出され、この水が循環水流路４３ｂを流れて、循環復路３４を通じて貯湯槽２１の上部に戻される。このようにして、貯湯槽２１とヒートポンプユニット４０との間の循環経路が構成されている。なお、循環往路３３と、循環往路接続経路４８と循環水流路４３ｂと、循環復路接続経路４９と、循環復路３４と、を総称して、ヒートポンプ循環経路９０と呼ぶ。

循環復路３４の途中で貯湯槽２１の近傍には、空気抜き経路３７と圧力開放経路３８が接続されている。空気抜き経路３７には、空気抜き弁３７ａが設けられている。圧力開放経路３８には、リリーフ弁３８ａが設けられている。リリーフ弁３８ａの開弁圧力は、減圧弁２３の調圧値よりも僅かに大きく設定されている。減圧弁２３の調圧が不能になった場合には、リリーフ弁３８ａが開き、貯湯槽２１内の圧力が耐圧可能な圧力を超えるのを防止する。貯湯槽２１では、その上端から所定量（例えば３０リットル）の箇所に上部サーミスタ３９が取り付けられている。上部サーミスタ３９は、貯湯槽２１上部の水温を検出する。循環復路３４の途中で貯湯槽２１の近傍には、循環復路３４内での逆流、即ち、循環復路３４内の水がタンクユニット２０側からヒートポンプユニット４０側に向かう流れを防止する逆止弁３４ａが配置されている。空気抜き経路３７と圧力開放経路３８とは、逆止弁３４ａよりもヒートポンプユニット４０側に配置されている。

混合器２４は、温水経路２５と混合用給水経路２６と第１混合経路２７と混合弁２４ａを備えている。温水経路２５は、貯湯槽２１の上部に接続されている。温水経路２５には、温水流量センサ２５ｂと温水サーミスタ２５ｃが設けられている。温水流量センサ２５ｂ及び温水サーミスタ２５ｃは、温水経路２５を流れる水の毎分の流量と温度を検出する。混合用給水経路２６は、上記したように給水経路２２に接続されている。混合用給水経路２６には、給水流量センサ２６ｂと給水サーミスタ２６ｃとが設けられている。給水流量センサ２６ｂと給水サーミスタ２６ｃは、混合用給水経路２６を流れる水道水の毎分の流量と温度を検出する。

温水経路２５と混合用給水経路２６とは、混合弁２４ａにおいて合流し、第１混合経路２７に接続されている。混合弁２４ａは、弁開度を調整することによって、温水経路２５及び混合用給水経路２６から第１混合経路２７に流入する水や空気の流量を調整する。混合弁２４ａは、全開状態と半開状態と全閉状態とに切替可能である。なお、混合弁２４ａの弁開度は、リニアに調整可能であってもよい。混合弁２４ａが全開状態では、混合用給水経路２６が全開で第１混合経路２７に連通されるとともに、温水経路２５は閉鎖され、第１混合経路２７から遮断される。一方、混合弁２４ａが全閉状態では、混合用給水経路２６は閉鎖され、第１混合経路２７から遮断されるとともに、温水経路２５が全開で第１混合経路２７と連通される。混合弁２４ａが半開状態では、混合用給水経路２６が半開で第１混合経路２７に連通されるとともに、温水経路２５が半開で第１混合経路２７と連通される。第１混合経路２７には、第１混合経路２７を流れる混合水の温度を検出する混合サーミスタ２７ａを備えている。

タンクユニット２０は、さらに第１給湯経路２９を備えている。第１給湯経路２９には、給湯サーミスタ２９ａが設けられている。第１給湯経路２９の先端には、給湯栓８０が接続されている。給湯栓８０は、浴室、洗面所、台所等に配置されている（図１では、これら複数の給湯栓８０を１つで代表して示している）。第１混合経路２７の途中と第１給湯経路２９の途中は、給湯バイパス経路２８によって接続されている。給湯バイパス経路２８には、バイパス制御弁２８ａが設けられている。バイパス制御弁２８ａを開いた状態では、第１混合経路２７を流れた混合水が給湯バイパス経路２８から第１給湯経路２９へ流れ、バイパス制御弁２８ａを閉じた状態では、第１混合経路２７を流れた混合水が、後記するガス熱源ユニット５０の第２混合経路５２へ流れる。

タンクユニット２０は、コントローラ２０ａを備えている。コントローラ２０ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。コントローラ２０ａには、温水サーミスタ２５ｃ、給水サーミスタ２６ｃ、混合サーミスタ２７ａ、給湯サーミスタ２９ａ、往路サーミスタ３６、上部サーミスタ３９、温水流量センサ２５ｂ、給水流量センサ２６ｂから、検出信号が入力される。また、コントローラ２０ａは、混合弁２４ａ、バイパス制御弁２８ａ、排水弁３２の動作を制御する。

ガス熱源ユニット５０は、給湯器５１で構成されている。給湯器５１は、給湯用熱交換器５３と、給湯用バーナ５４と、追い焚き用熱交換器７６と、追い焚き用バーナ７８等を備えている。給湯用熱交換器５３の入口側は第２混合経路５２を介してタンクユニット２０の第１混合経路２７に接続されている。給湯用熱交換器５３には、第２混合経路５２を通じて混合水が流入する。第２混合経路５２には、入水サーミスタ５２ａと、給湯水量センサ５２ｂと、水量サーボ５２ｃとが設けられている。入水サーミスタ５２ａと給湯水量センサ５２ｂは、それぞれ第２混合経路５２を流れる水の温度及び毎分の流量を検出する。水量サーボ５２ｃは、第２混合経路５２を流れる水の流量を調整する。給湯用バーナ５４はガス燃焼式であって、給湯用熱交換器５３を加熱する。給湯用熱交換器５３の出口側は第２給湯経路５５を介して第１給湯経路２９に接続されている。給湯用熱交換器５３を流れた温水は、第２給湯経路５５及び第１給湯経路２９を通じて給湯栓８０から給湯される。第２給湯経路５５には、給湯用熱交換器５３の出口近傍に、缶体サーミスタ５６が設けられており、その下流側に出湯サーミスタ５７が設けられている。出湯サーミスタ５７は、給湯用熱交換器５３の近傍に配置されている。

第２混合経路５２における水量サーボ５２ｃの下流側と、第２給湯経路５５の缶体サーミスタ５６と出湯サーミスタ５７の間には、熱源機バイパス経路５８が接続されている。第２混合経路５２と熱源機バイパス経路５８との接続部には、熱源機バイパス制御弁５９が設けられている。熱源機バイパス制御弁５９の開度を調整することによって、第２混合経路５２を流れる水の一部が熱源機バイパス経路５８に流れ、その流量が調整される。

第２給湯経路５５の出湯サーミスタ５７の下流側には、湯はり経路７０の一端が接続されている。湯はり経路７０の他端は、風呂循環経路７１に接続されている。湯はり経路７０には、湯はり弁７０ａと湯はり量センサ７０ｂと逆止弁７０ｃとが設けられている。風呂循環経路７１は、浴槽７２から湯はり経路７０との合流点まで伸びている第１流路７６ａと、湯はり経路７０との合流点から追い焚き用熱交換器７６を経て浴槽７２にまで伸びている第２流路７６ｂを備えている。風呂循環経路７１は、浴槽７２と追い焚き用熱交換器７６との間で浴槽水を循環させるものである。風呂循環経路７１には、水圧センサ７９と、風呂ポンプ７３と、水流スイッチ７４と、風呂往きサーミスタ７５と、追い焚き用熱交換器７６と、風呂戻りサーミスタ７７とが順に設けられている。

湯はり弁７０ａを開くと、第２給湯経路５５を流れる温水が、破線矢印に示すように、第１流路７６ａと第２流路７６ｂの両者から、浴槽７２に供給される。風呂ポンプ７３は、運転していないと、温水が逆流するのを許容する。逆止弁７０ｃは、湯はり経路７０内で逆流、即ち、湯はり経路７０内の水がガス熱源ユニット５０側からタンクユニット２０側に向かう流れが発生することを防止する。

風呂ポンプ７３を駆動すると、浴槽７２内の湯が実線矢印に示すように、風呂循環経路７１を流れ、追い焚き用熱交換器７６を流れる際に、ガス燃焼式の追い焚き用バーナ７８によって加熱される。風呂往きサーミスタ７５は、浴槽７２から風呂循環経路７１に流入した浴槽水の温度を検出するものであり、風呂戻りサーミスタ７７は、追い焚き用熱交換器７６で加熱された後の浴槽水の温度を検出するものである。

ガス熱源ユニット５０は、コントローラ５０ａを備えている。コントローラ５０ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。コントローラ５０ａには、入水サーミスタ５２ａ、缶体サーミスタ５６、出湯サーミスタ５７、風呂往きサーミスタ７５、風呂戻りサーミスタ７７、給湯水量センサ５２ｂ、湯はり量センサ７０ｂ、水流スイッチ７４、水圧センサ７９から、検出信号が入力される。また、コントローラ５０ａは、水量サーボ５２ｃ、熱源機バイパス制御弁５９、湯はり弁７０ａ、風呂ポンプ７３、給湯用バーナ５４、追い焚き用バーナ７８の動作を制御する。

ヒートポンプユニット４０のコントローラ４０ａは、タンクユニット２０のコントローラ２０ａと通信可能である。タンクユニット２０のコントローラ２０ａは、ガス熱源ユニット５０のコントローラ５０ａと通信可能である。ガス熱源ユニット５０のコントローラ５０ａは、リモコン５０ｂと通信可能である。リモコン５０ｂには、給湯システム１０を操作するためのスイッチやボタン、給湯システム１０の動作状態を表示する液晶表示器等が設けられており、リモコン５０ｂで設定された情報がガス熱源ユニット５０に入力される。利用者は、リモコン５０ｂを利用して、給湯設定温度、湯はり設定温度、湯はり設定水位等を設定することができる。また、リモコン５０ｂにはタイマが内蔵されており、現在時刻の情報を保持することができる。リモコン５０ｂに現在時刻が設定されると、沸き上げ運転を深夜の時間帯に行ったり、湯はり運転を所望の時刻に行ったりする、タイマ運転を行うことができる。

給湯システム１０では、以下に説明するように、沸き上げ運転、除霜運転、給湯運転、湯はり運転、追い焚き運転等を行うことができる。

（沸き上げ運転）
沸き上げ運転では、貯湯槽２１に貯えられた水をヒートポンプユニット４０により加熱する。ヒートポンプユニット４０では、圧縮機４１で圧縮されて昇温した熱媒が、第１熱交換器４３の熱媒流路４３ａを流れる際に循環水流路４３ｂを流れる循環水を加熱する。熱媒流路４３ａから流出した熱媒は、膨張弁４４で膨張して冷却され、第２熱交換器４５を流れる際に外気から吸熱して昇温する。昇温した熱媒が圧縮機４１に流入して再び圧縮されることによってさらに昇温する。さらに、ヒートポンプユニット４０では、循環ポンプ４８ｂを駆動する。

循環ポンプ４８ｂの駆動により、タンクユニット２０では、貯湯槽２１内の水が貯湯槽２１の底部から循環往路３３に吸出される。循環往路３３に吸出された水は、ヒートポンプユニット４０の第１熱交換器４３の循環水流路４３ｂを通過する際に加熱されて温度上昇する。温度上昇した温水は、循環復路３４を流れて貯湯槽２１の上部に戻される。この循環が行われることによって、貯湯槽２１では、冷水層の上部に高温層が積層した温度成層が形成される。貯湯槽２１に高温の温水が戻され続けると、高温層の厚さ（深さ）は次第に大きくなり、完全に蓄熱された状態では、貯湯槽２１の全体に高温の温水が貯まった状態になる。貯湯槽２１に完全に蓄熱が行われていなくても、温度成層が形成されることにより、貯湯槽２１の上部に接続されている温水経路２５には、高温の温水が送り出される。

（除霜運転）
除霜運転では、ヒートポンプユニット４０の第２熱交換器４５を除霜する。破線矢印に示すように、一時的に除霜弁４７ａが開いて圧縮機４１から吐出した高温の熱媒が、除霜経路４７を通じて第２熱交換器４５に流れるようにする。第２熱交換器４５に高温の熱媒が流れることで、第２熱交換器４５が除霜される。

（給湯運転）
温水流量センサ２５ｂの検出流量及び給水流量センサ２６ｂの検出流量の合計が所定値を超えると、給湯栓８０または浴槽７２への給湯が開始されたと判断して、給湯システム１０は蓄熱給湯運転または加熱給湯運転を行う。貯湯槽２１の上部サーミスタ３９の検出水温が、リモコン５０ｂで設定されている給湯設定温度よりも一定温度だけ高い基準温度以上である場合には、蓄熱給湯運転が行われる。蓄熱給湯運転では、バイパス制御弁２８ａを開状態とし、水量サーボ５２ｃを全閉状態とする。また、混合サーミスタ２７ａで検出される水温が給湯設定温度となるように、混合弁２４ａの開度を調整する。給湯設定温度に調整された混合水は、第１混合経路２７を流れた後に、給湯バイパス経路２８及び第１給湯経路２９を通じて給湯栓８０から給湯される。

一方、上部サーミスタ３９の検出水温が基準温度未満である場合には、加熱給湯運転が行われる。加熱給湯運転では、バイパス制御弁２８ａを全閉状態とし、水量サーボ５２ｃを所定開度に設定する。また、混合サーミスタ２７ａで検出される水温が給湯設定温度よりも給湯用熱交換器５３による温度上昇幅だけ低い温度となるように、混合弁２４ａの開度を調整する。給湯設定温度よりも低い温度に調整された混合水は、第１混合経路２７を流れ、ガス熱源ユニット５０の第２混合経路５２を流れて給湯用熱交換器５３に流入し、給湯用バーナ５４により加熱される。給湯用熱交換器５３では、給湯用熱交換器５３の出口に設けられている缶体サーミスタ５６で検出される水温が６０℃以上となるように制御される。これにより、配管に結露水が発生することを抑制することができる。給湯設定温度が６０℃よりも低い場合には、出湯サーミスタ５７で検出される水温が給湯設定温度となるように、熱源機バイパス制御弁５９の開度が制御される。第２混合経路５２を流れる混合水の一部が熱源機バイパス経路５８を通じて第２給湯経路５５に流入し、給湯用熱交換器５３を流れた６０℃以上の水と給湯用熱交換器５３を流れていない低温の水とが混合されて給湯設定温度の温水となる。このようにして、給湯設定温度に調温された温水が、第２給湯経路５５と第１給湯経路２９を通じて給湯栓８０から給湯される。これにより、蓄熱給湯運転中に貯湯槽２１に貯湯しておいた温水を消費しつくした場合にも、給湯設定温度に調温された温水を給湯し続けることができる。

（湯はり運転）
浴槽７２に湯はり運転する場合は、給湯設定温度を湯はり設定温度に読み代えて、上記の加熱給湯運転を実施する。リモコン５０ｂに浴槽７２の湯はり要求が入力されると、湯はり弁７０ａを開いて浴槽７２に給湯する。第２給湯経路５５から湯はり経路７０を流れた湯は、破線矢印に示すように、第１流路７６ａと第２流路７６ｂを通じて浴槽７２に給湯される。リモコン５０ｂで設定されている湯はり設定温度に応じた湯が浴槽７２に給湯される。

（追い焚き運転）
浴槽７２に貯められている浴槽水の温度が低下すれば、風呂ポンプ７３を運転し、追い焚き用バーナ７８を点火する。この追い焚き運転によって、浴槽７２の浴槽水が追い焚きされて、湯はり設定温度に復帰する。

（試運転）
給湯システム１０を家屋へ設置する際には、ヒートポンプユニット４０、タンクユニット２０及びガス熱源ユニット５０を家屋のレイアウトに応じた適切な設置場所へ据え付けた後、ユニット間の配管を接続し、各ユニットへの電力供給線の接続と、ガス熱源ユニット５０へのガス供給線の接続を行う。そして、以下に説明するような、空気抜き運転、ヒートポンプ試運転、給湯試運転、風呂試運転等の試運転を行って、異常がないことが確認されると、利用者は給湯システム１０を通常通りに使用することができる。以下では、給湯システム１０で実施する試運転について説明する。なお、試運転を実行する作業者は、試運転開始前に空気抜き弁３７ａを開き、試運転終了後に空気抜き弁３７ａを閉じてもよい。試運転は、リモコン５０ｂの試運転開始スイッチが操作されると開始される。

（空気抜き運転）
試運転では、まず、空気抜き運転が実行される。空気抜き運転では、水道から供給される水を用いて、貯湯槽２１に水を満たす。空気抜き運転時に実行されるタンクユニット２０のコントローラ２０ａの処理を、図２を参照して説明する。

試運転開始スイッチが操作されると、ステップＳ２において、コントローラ２０ａは、混合弁２４ａを半開状態とする。これにより、混合用給水経路２６が第１混合経路２７に連通されるとともに、温水経路２５が第１混合経路２７と連通される。また、コントローラ２０ａは、バイパス制御弁２８ａ及び排水弁３２を閉じる。また、コントローラ５０ａは、水量サーボ５２ｃを全開状態にし、熱源機バイパス制御弁５９を全閉状態にする。これにより、給湯システム１０では、水道から貯湯槽２１への経路、水道から混合弁２４ａへの経路、貯湯槽２１からガス熱源ユニット５０への経路が連通されている。なお、コントローラ４０ａは、循環ポンプ４８ｂを停止させる。これにより、ヒートポンプユニット４０には、水が循環しない。

次いで、ステップＳ４では、コントローラ２０ａは、コントローラ５０ａに湯はり弁７０ａを開かせるための信号を送信する。これにより、コントローラ５０ａは、湯はり弁７０ａを開き、ガス熱源ユニット５０から浴槽７２への経路が連通される。この結果、水道から貯湯槽２１に水が供給され、貯湯槽２１内の空気は、温水経路２５、第１混合経路２７、第２混合経路５２、給湯用熱交換器５３、第２給湯経路５５、湯はり経路７０を通過して、浴槽７２に排気される。なお、コントローラ２０ａは、給水流量センサ２６ｂによって水が検出されると、計時を開始する。また、コントローラ２０ａは、給水流量センサ２６ｂの検出流量に応じた計時処理を実行する。さらに、コントローラ２０ａは、温水流量センサ２５ｂの検出流量に応じた計時処理を実行する。以下では、貯湯槽２１内の空気が通過する経路を「排気経路」と呼ぶ。混合弁２４ａは、半開状態に維持されているため、排気経路には、水道から混合用給水経路２６を介して水が導入される。

次いで、ステップＳ６では、コントローラ２０ａは、温水流量センサ２５ｂの検出流量が第１所定量以上であり、かつ、給水流量センサ２６ｂの検出流量が第２所定量以上であるか否かを判断する。また、第１所定量及び第２所定量は、貯湯槽２１が水で満たされる前に成立する値であり、例えば、第１所定量は毎分３リットルであり、第２所定量は毎分２リットルである。

温水流量センサ２５ｂの検出流量が第１所定量以上であり、かつ、給水流量センサ２６ｂの検出流量が第２所定量以上である場合（Ｓ６でＹＥＳ）、ステップＳ１６に進む。一方、温水流量センサ２５ｂの検出流量が第１所定量未満であるか、あるいは、給水流量センサ２６ｂの検出流量が第２所定量未満である場合（Ｓ６でＮＯ）、ステップＳ８に進む。なお、温水流量センサ２５ｂの検出流量が第１所定量以上であり、かつ、給水流量センサ２６ｂの検出流量が第２所定量以上である場合とは、温水経路２５と混合用給水経路２６を水が流れている場合であり、かつ、貯湯槽２１に、ある程度水が貯留されている場合である。

ステップＳ８では、コントローラ２０ａは、給水流量センサ２６ｂの検出流量が、第３所定量未満である状態が、第２所定期間継続されているか否かを判断する。第３所定量は、第２所定量以下であり、例えば、毎分１リットルである。第２所定期間は、後述するステップＳ１４が実行されたか否か、即ち、混合弁２４ａが半開状態から全閉状態に移行されたか否かによって変化する。ステップＳ１４が実行される前のステップＳ８では、第１所定期間は、例えば６０分であり、ステップＳ１４、即ち、混合弁２４ａを全閉状態にするステップが実行された後のステップＳ８では、第２所定期間は、ステップＳ１４が実行される前のステップＳ８の第２所定期間よりも短く、例えば１０分である。

給水流量センサ２６ｂの検出流量が、第３所定量未満である状態が、第２所定期間継続されていると判断される場合（ステップＳ８でＹＥＳ）とは、空気抜き運転が長期間に亘って実行されているにも関わらず、貯湯槽２１が水で満たされない場合である。ステップＳ８でＹＥＳの場合、コントローラ２０ａは、ステップＳ１０において、リモコン５０ｂの液晶表示器に、試運転が正常に実行されないことを示すエラーを報知させて、試運転を終了する。この構成によれば、試運転を実行する作業者は、試運転が正常に実行されていないことを知ることができる。

一方、給水流量センサ２６ｂの検出流量が、第３所定量未満である状態が、第２所定期間継続されていないと判断される場合（ステップＳ８でＮＯ）、ステップＳ１２において、コントローラ２０ａは、給水流量センサ２６ｂの検出流量が、第３所定量以上である状態が、第１所定期間継続されているか否かを判断する。第１所定期間は、例えば１０分であり、貯湯槽２１の容量に応じて変化してもよい。給水流量センサ２６ｂが、第３所定量以上である状態が、第１所定期間継続されている場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）とは、例えば水道からの貯湯槽２１に流れる水量が少ないために、混合弁２４ａを半開状態にして、水道からの水の一部が貯湯槽２１に供給されない状態では、貯湯槽２１に十分に貯水できない場合である。ステップＳ１２でＹＥＳの場合、ステップＳ１４において、混合弁２４ａを、全閉状態にして、ステップＳ１５に進む。一方、給水流量センサ２６ｂの検出流量が、第３所定量以上である状態が、第１所定期間継続されていない場合（ステップＳ１２でＮＯ）、ステップＳ６に戻る。

ステップＳ１５では、コントローラ２０ａは、温水流量センサ２５ｂの検出流量が第１所定量以上であるか否かを判断する。温水流量センサ２５ｂの検出流量が第１所定量以上である場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、ステップＳ１６に進む。一方、温水流量センサ２５ｂの検出流量が第１所定量以上でない場合（Ｓ１５でＮＯ）、ステップＳ８に戻る。なお、温水流量センサ２５ｂの検出流量が第１所定量以上である場合とは、貯湯槽２１に、ある程度水が貯留されている場合である。

ステップＳ６でＹＥＳの場合またはステップＳ１５でＹＥＳの場合に実行されるステップＳ１６では、コントローラ２０ａは、コントローラ４０ａに、循環ポンプ４８ｂを駆動させる。即ち、貯湯槽２１に、ある程度水が貯留されていて、かつ貯湯槽２１に水が満たされる前に、循環ポンプ４８ｂを駆動させる。これにより、ヒートポンプ循環経路９０に水が流入する。この結果、ヒートポンプ循環経路９０に含まれる空気が浴槽７２に排気される。この構成によれば、貯湯槽２１に含まれる空気の排気と、ヒートポンプ循環経路９０に含まれる空気の排気と、を同時に実行することができる。

次いで、ステップＳ１８では、コントローラ２０ａは、給湯システム１０に配置されている全ての水量センサ、即ち、温水流量センサ２５ｂ、給水流量センサ２６ｂ、給湯水量センサ５２ｂ及び湯はり量センサ７０ｂの検出流量が安定しているか否かを判断する。具体的には、コントローラ２０ａは、３０秒間の各水量センサ２５ｂ、２６ｂ、５２ｂ、７０ｂの検出流量の最大値と最小値の差が、所定値、例えば、毎分２リットル以下である場合、各水量センサ２５ｂ、２６ｂ、５２ｂ、７０ｂの検出流量は安定していると判断して（ステップＳ１８でＹＥＳ）、ステップＳ２０に進む。一方、水量センサ２５ｂ、２６ｂ、５２ｂ、７０ｂの検出流量の最大値と最小値の差の何れかが、毎分２リットルよりも大きいである場合、各水量センサ２５ｂ、２６ｂ、５２ｂ、７０ｂの検出流量は安定していないと判断する（ステップＳ１８でＮＯ）。各水量センサ２５ｂ、２６ｂ、５２ｂ、７０ｂの検出流量の何れかが安定していない場合とは、安定してないセンサが配置されている経路中に、空気が残存する可能性が高い。ステップＳ１８でＮＯの場合、ステップＳ８に進む。

ステップＳ２０では、コントローラ２０ａは、温水流量センサ２５ｂの検出流量が第４所定量で、第３所定期間継続されているか否かを判断する。第４所定量は、例えば毎分３リットルであり、第１所定量と等しくてもよい。第３所定期間は、例えば３０秒である。温水流量センサ２５ｂの検出流量が第４所定量で、第３所定期間継続されている場合（ステップＳ２０でＹＥＳ）とは、貯湯槽２１に水が満たされ、貯湯槽２１から安定的に温水経路２５に水が供給されている場合である。この場合、Ｓ２２に進む。一方、温水流量センサ２５ｂの検出流量が第４所定量で、第３所定期間継続されていない場合（ステップＳ２０でＮＯ）、Ｓ８に進む。

ステップＳ２２では、コントローラ２０ａは、温水流量センサ２５ｂの検出流量に給水流量センサ２６ｂの検出流量を加算し、給湯水量センサ５２ｂの検出流量を減算した値（以下では「算出値」と呼ぶ）が、第５所定量以下で、第４所定期間継続されているか否かを判断する。第５所定量は、例えば毎分４リットルである。第４所定期間は、例えば３０秒であり、第３所定期間と等しくてもよい。算出値が第５所定量以下で、第４所定期間継続されている場合とは、タンクユニット２０内を流れる水量と、ガス熱源ユニット５０を通過する水量と、がほぼ等しくなっている場合、即ち、タンクユニット２０からガス熱源ユニット５０に供給される空気がほぼ無くなった場合である。この場合、Ｓ２４に進む。一方、温水流量センサ２５ｂの検出流量が第５所定量で、第４所定期間継続されていない場合（ステップＳ２２でＮＯ）、Ｓ８に進む。

ステップＳ２４では、コントローラ２０ａは、温水流量センサ２５ｂの検出流量が、給水流量センサ２６ｂの検出流量に所定割合を乗算した値（以下では「乗算値」と呼ぶ）以上で、第５所定期間継続されているか否かを判断する。所定割合は、例えば０．６である。第５所定期間は、例えば３０秒であり、第４所定期間と等しくてもよい。温水流量センサ２５ｂの検出流量が乗算値以上で、第５所定期間継続されている場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）とは、貯湯槽２１から温水経路２５に供給される水量と、水道から混合用給水経路２６に供給される水量と、がほぼ等しくなる場合、即ち、貯湯槽２１に水が満たされている場合である。ステップＳ２４でＹＥＳの場合、空気抜き運転を終了する。この構成によれば、貯湯槽２１を適切に水で満たすことができる。一方、温水流量センサ２５ｂの検出流量が乗算値以上で、第５所定期間継続されていない場合（ステップＳ２４でＮＯ）、Ｓ８に進む。コントローラ４０ａは、循環ポンプ４８ｂのエア噛みが無くなったことを判断した場合に、循環ポンプ４８ｂを停止する。即ち、ヒートポンプ循環経路の空気抜きが完了したと判断した場合に、循環ポンプ４８ｂを停止する。なお、ヒートポンプ循環経路の空気抜きをより確実にするため、循環ポンプ４８ｂのエア噛みが無くなったことを判断した後に、循環ポンプ４８ｂを所定時間駆動してもよい。所定時間は、ヒートポンプ循環経路の長さによって変化する値であり、例えば、２分間である。

（ヒートポンプ試運転）
空気抜き運転が終了すると、ヒートポンプ試運転が実行される。ヒートポンプ試運転では、通常運転における沸き上げ運転と同様に、貯湯槽２１に貯えられた水を循環させて、ヒートポンプユニット４０により加熱する。ヒートポンプ試運転では、ヒートポンプユニット４０による貯湯槽２１への蓄熱が正常に行われるか否かを判断する。

（給湯試運転）
給湯試運転では、通常運転における蓄熱給湯試運転と同様に、貯湯槽２１に貯えられた温水を混合器２４で給湯設定温度に調温して、給湯栓８０に給湯する。給湯試運転では、混合器２４による温度調整が正常に行われるか否かを判断する。

（風呂試運転）
風呂試運転では、通常運転における湯はり運転、及び追い焚き運転と同様の運転を行う。風呂試運転では、浴槽７２への給湯設定温度での湯はりや、浴槽７２の浴槽水の追い焚きが、正常に行われるか否かを判断する。また、風呂試運転においては、湯はり量センサ７０ｂの検出流量を積算して得られる浴槽７２への供給水量と、水圧センサ７９の検出水圧から算出される浴槽７２の水位から、浴槽７２の大きさが把握される。

上述の説明から明らかなように、本実施例の給湯システム１０では、温水流量センサ２５ｂと給水流量センサ２６ｂのそれぞれで流量が検出されるのは、貯湯槽２１が完全に水で満たされてはいないものの、ある程度の水が貯湯槽２１に貯められている状況である。これにより、貯湯槽２１が水で満たされる前から、循環ポンプ４８ｂを駆動して、ヒートポンプ循環経路９０の空気抜き運転を実行することができる。このため、給湯システム１０の空気抜き運転において、貯湯槽２１の空気抜き運転とヒートポンプ循環経路９０の空気抜き運転と、を同時に実行することができる。この結果、給湯システム１０の空気抜き運転を短縮することができる。

また、本実施例の給湯システム１０では、循環復路３４の途中に逆止弁３４ａと空気抜き弁３７ａを設けている。これにより、貯湯槽２１に貯められた水が循環復路３４へ流れ出ていくのが防止されている。このため、循環ポンプ４８ｂを駆動することによって、ヒートポンプ循環経路９０に含まれる空気は、逆止弁３４ａのヒートポンプユニット４０側に溜まることになる。従って、逆止弁３４ａよりもヒートポンプユニット４０側に設けられた空気抜き弁３７ａを開くことで、ヒートポンプ循環経路９０の空気抜きを確実に行うことができる。本実施例の給湯システム１０では、循環復路３４の途中で貯湯槽２１の近傍に逆止弁３４ａと空気抜き弁３７ａを貯湯槽２１の近傍に設けている。これにより、作業者は、貯湯槽２１の近傍で空気抜き弁３７ａの開閉を実行することができる。このため、作業者が貯湯槽２１とヒートポンプユニット４０の間で移動することなく、貯湯槽２１の近傍で全ての作業を行うことが可能である。

なお、変形例では、混合弁２４ａが配置されていなくてもよい。この場合、図３に示すように、温水経路２５には、貯湯槽２１から温水経路２５へ流れる温水の流量を調整する温水制御弁２５ａが設けられていてもよい。また、混合用給水経路２６は、混合用給水経路２６を流れる水道水の流量を調整する給水制御弁２６ａが設けられていてもよい。コントローラ２０ａは、温水制御弁２５ａと給水制御弁２６ａとを用いて、排気経路内の混合割合を調整してもよい。

本実施例では、ヒートポンプユニット４０が「ヒートポンプ」の一例である。温水経路２５、第１混合経路２７が「給湯経路」の一例であり、混合用給水経路２６が「バイパス経路」の一例である。循環往路３３、循環復路３４が、それぞれ、「ヒートポンプ往路」、「ヒートポンプ復路」の一例である。温水流量センサ２５ｂ、給水流量センサ２６ｂが、それぞれ、「第１流量センサ」、「第２流量センサ」の一例である。逆止弁３４ａが、「逆止弁」の一例である。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０ 給湯システム；２０ タンクユニット；２０ａ コントローラ；２１ 貯湯槽；２２ 給水経路；２２ａ 水道水入口；２３ 減圧弁；２４ 混合器；２４ａ 混合弁；２５ 温水経路；２５ａ 温水制御弁；２５ｂ 温水流量センサ；２５ｃ 温水サーミスタ；２６ 混合用給水経路；２６ａ 給水制御弁；２６ｂ 給水流量センサ；２６ｃ 給水サーミスタ；２７ 第１混合経路；２７ａ 混合サーミスタ；２８ 給湯バイパス経路；２８ａ バイパス制御弁；２９ 第１給湯経路；２９ａ 給湯サーミスタ；３１ 排水経路；３２ 排水弁；３３ 循環往路；３４ 循環復路；３４ａ 逆止弁；３６ 往路サーミスタ；３７ 空気抜き経路；３７ａ 空気抜き弁；３８ 圧力開放経路；３８ａ リリーフ弁；３９ 上部サーミスタ；４０ ヒートポンプユニット；４０ａ コントローラ；４１ 圧縮機；４２ 四方弁；４３ 第１熱交換器；４３ａ 熱媒流路；４３ｂ 循環水流路；４４ 膨張弁；４５ 第２熱交換器；４５ａ ファン；４６ 熱媒配管；４７ 除霜経路；４７ａ 除霜弁；４８ 循環往路接続経路；４８ａ 入口側サーミスタ；４８ｂ 循環ポンプ；４９ 循環復路接続経路；４９ａ 出口側サーミスタ；５０ ガス熱源ユニット；５０ａ コントローラ；５０ｂ リモコン；５１ 給湯器；５２ 第２混合経路；５２ａ 入水サーミスタ；５２ｂ 給湯水量センサ；５２ｃ 水量サーボ；５３ 給湯用熱交換器；５４ 給湯用バーナ；５５ 第２給湯経路；５６ 缶体サーミスタ；５７ 出湯サーミスタ；５８ 熱源機バイパス経路；５９ 熱源機バイパス制御弁；７０ 湯はり経路；７０ａ 湯はり弁；７０ｂ 湯はり量センサ；７０ｃ 逆止弁；７１ 風呂循環経路；７２ 浴槽；７３ 風呂ポンプ；７４ 水流スイッチ；７５ 風呂往きサーミスタ；７６ 追い焚き用熱交換器；７６ａ 第１流路；７６ｂ 第２流路；７７ 風呂戻りサーミスタ；７８ 追い焚き用バーナ；７９ 水圧センサ；８０ 給湯栓；９０ ヒートポンプ循環経路

Claims (2)

1. 水を蓄える貯湯槽と、
   貯湯槽の上部に接続された給湯経路と、
   貯湯槽の下部に接続された給水経路と、
   水を加熱するヒートポンプと、
   貯湯槽とヒートポンプの間で水を循環させるヒートポンプ循環経路と、
   ヒートポンプ循環経路に設けられた循環ポンプと、
   給水経路から分岐して給湯経路に合流するバイパス経路と、
   貯湯槽から給湯経路に流れる水の流量を検出する第１流量センサと、
   バイパス経路を流れる水の流量を検出する第２流量センサと、
   を備えており、
   給水経路から貯湯槽に水を供給して、貯湯槽およびヒートポンプ循環経路から空気を抜く空気抜き運転を実行可能であり、
   空気抜き運転において、貯湯槽が水で満たされる前であって、第１流量センサの検出値が第１所定値を上回り、かつ第２流量センサの検出値が第２所定値を上回った場合に、循環ポンプを駆動する、給湯システム。
2. ヒートポンプ循環経路が、貯湯槽からヒートポンプに水を送るヒートポンプ往路と、ヒートポンプから貯湯槽に水を送るヒートポンプ復路を備えており、
   ヒートポンプ復路に、逆止弁と、逆止弁よりもヒートポンプ側に設けられた空気抜き弁が設けられている、請求項１に記載の給湯システム。

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