JP7440141B2 - 給湯方法、給湯システムおよびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、たとえば蓄熱源に貯湯ユニット、与熱源にヒートポンプ、給湯の加熱手段に給湯器を利用するハイブリッド給湯の技術に関する。

ヒートポンプなどの外部熱源の熱で加熱した湯を貯湯することで蓄熱し、給湯要求に対して貯湯した湯を出湯させるとともに、蓄熱状態に応じて給湯器により加熱するハイブリッド給湯システムが実用化されている。

このような蓄熱した湯を利用して給湯するとともに、湯を加熱装置で加熱して供給する給湯システムに関し、貯湯タンクから出湯した湯に所定量の水道水を混合して低温化させてミキシングユニットに流し、ミキシングユニットで湯に水を混合して温度調整した後に出湯側に流すものがある。（例えば、特許文献１および特許文献２）。

特開２００５－ ４２９６５号公報 特開２００７－３１５７４９号公報

ところで、貯湯タンク内に溜めた湯を利用して給湯する給湯システムでは、給湯需要が大きくなることで貯湯タンク内の蓄熱が消費されていく。そして給湯システムでは貯湯タンク内の熱が消費されて給湯要求に対応した湯が供給できなったときに補助熱源である給湯器で加熱して給湯する手法が採られている。給湯中に貯湯タンク内の蓄熱が不足し、給湯器による補助加熱を開始すると、バーナーの点火から加熱状態が安定するまでの時間や湯の温度低下速度に対して燃焼部による加熱速度が追いつかずに一時的に給湯温度が低下するおそれがある、という課題がある。

そのほか、給湯設備に貯湯タンクユニット等を設置してハイブリッド給湯システムの導入や、既存のハイブリッド給湯システムの一部の設備の交換において、給湯器と貯湯タンクユニットが異なる製造メーカの機器となる場合がある。このように製造メーカが異なれば動作仕様が異なるので制御内容の連動や統合化するのは困難であり、通信規約の異なる制御方式では共通のリモコンでの統括制御や管理は不可能となる。そのため、貯湯タンク内の蓄熱状態の監視結果に対して給湯装置の燃焼開始タイミングを制御するためには、ハイブリッド給湯システムの全体を制御する制御装置を新たに追加するほか、各機器のリモコン装置の制御アルゴリズムを共通化させるなど、装置の高コスト化や作業負荷の増大など、システムの導入を困難にするという課題がある。
斯かる課題は特許文献１および特許文献２には開示や示唆はなく、特許文献１および特許文献２に開示された構成では斯かる課題を解決することができない。

そこで、本発明の目的は、貯湯タンク内の蓄熱が不足しても、給湯温度の変動を防止して、安定した給湯を継続させることにある。

上記目的を達成するため、本発明の給湯方法の一側面によれば、貯湯タンクに溜められた温水を給湯に用いる給湯方法であって、給水に前記貯湯タンクからの前記温水を混合部で混合する工程と、前記混合部で得られる混合水の温度を検出する工程と、前記混合部から供給される前記混合水を補助加熱手段で加熱する工程と、給湯要求温度、前記貯湯タンクの蓄熱状態を判断する閾値温度、この閾値温度より低くかつ前記給湯要求温度より高い第１の設定温度、前記第１の設定温度より低くかつ前記給湯要求温度より高い第２の設定温度、前記補助加熱手段を動作させる動作開始温度が設定され、前記蓄熱状態が前記閾値温度以上であれば、前記第１の設定温度に前記混合水の温度を制御し、前記蓄熱状態が前記閾値温度未満であれば、前記混合水の温度を前記第２の設定温度に変更し、前記混合水の温度が前記動作開始温度に低下したとき、前記補助加熱手段を動作させる工程とを含む。

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によれば、貯湯タンクに溜められた温水を給湯に用いる給湯システムであって、給水に前記貯湯タンクからの前記温水を混合する混合部と、前記混合部で得られる混合水の温度を検出する温度センサと、前記混合部から供給される前記混合水を加熱する補助加熱手段と、給湯要求温度、前記貯湯タンクの蓄熱状態を判断する閾値温度、この閾値温度より低くかつ前記給湯要求温度より高い第１の設定温度、前記第１の設定温度より低くかつ前記給湯要求温度より高い第２の設定温度、前記補助加熱手段を動作させる動作開始温度が設定され、前記蓄熱状態が前記閾値温度以上であれば、前記第１の設定温度に前記混合水の温度を制御し、前記蓄熱状態が前記閾値温度未満であれば、前記混合水の温度を前記第２の設定温度に変更し、前記混合水の温度が前記動作開始温度に低下したとき、前記補助加熱手段を動作させる制御部とを含む。

上記目的を達成するため、本発明のプログラムの一側面によれば、コンピュータに実行させるためのプログラムであって、給水に貯湯タンクからの温水を混合部で混合させる機能と、前記混合部で得られる混合水の温度を検出する温度センサから検出情報を取得する機能と、前記混合部から供給される前記混合水を補助加熱手段に加熱させる機能と、給湯要求温度、前記貯湯タンクの蓄熱状態を判断する閾値温度、この閾値温度より低くかつ前記給湯要求温度より高い第１の設定温度、前記第１の設定温度より低くかつ前記給湯要求温度より高い第２の設定温度、前記補助加熱手段を動作させる動作開始温度が設定され、前記蓄熱状態が前記閾値温度以上であれば、前記第１の設定温度に前記混合水の温度を制御し、前記蓄熱状態が前記閾値温度未満であれば、前記混合水の温度を前記第２の設定温度に変更し、前記混合水の温度が前記動作開始温度に低下したとき、前記補助加熱手段を動作させる機能とを前記コンピュータに実行させる。

本発明によれば、次のいずれかの効果が得られる。

(1) 貯湯タンク内の蓄熱が不足する前に補助熱源である給湯装置を始動させることで、出湯時の温度変動を抑制できる。

(2) 給湯使用中に貯湯タンク内の蓄熱不足により補助熱源である給湯器が始動しても給湯温度の低下を生じさせないので、給湯利用中のユーザーに不愉快な思いをさせず、装置への信頼性を高めることができる。

(3) 貯湯タンクから出湯した湯と低温の水を混合して調整する設定温度を変動させることで、給湯装置に対する動作制御を行わずに、補助加熱のタイミングの調整が可能となる。

(4) 貯湯タンクユニットの混合部から出湯する湯の温度を給湯要求温度よりも高い値かつ給湯器の点火開始温度範囲内の値にすることで、給湯器を始動させた時の加熱能力の変動による影響を低減して要求温度に応じた給湯を行える。

第１の実施の形態に係る給湯制御の一例を示すフローチャートである。 第２の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。 給湯器の構成例を示す図である。 貯湯ユニットの制御部の構成例を示す図である。 給湯器の制御部の構成例を示す図である。 給湯システムによる湯の温度変化の状態例を示すグラフである。 給湯制御の一例を示すフローチャートである。 給湯器の動作制御の一例を示すフローチャートである。 第３の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。 給湯処理の比較例を示すグラフである。

〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態に係る給湯制御の一例を示している。図１に示す処理内容および処理手順は一例であり、本発明が斯かる内容に限定されない。この給湯制御の処理は、本発明の給湯方法またはプログラムの一例である。

この給湯工程は、貯湯ユニット４の貯湯（Ｓ１０１）、貯湯タンク１０内の蓄熱状態情報の取得（Ｓ１０２）、貯湯タンク内の湯を出湯（Ｓ１０３）、貯湯タンク１０から出湯した湯と水を混合部である混合水制御弁１２で混合し、設定温度に調整する処理（Ｓ１０４）、蓄熱状態の判定（Ｓ１０５）、混合部での設定温度の変更（Ｓ１０６）を含む。

貯湯ユニット４の貯湯（Ｓ１０１）： ヒートポンプ６を熱源として貯湯ユニット４の貯湯タンク１０に貯湯を行う。熱源部の一例であるヒートポンプ６は、通常、駆動状態に維持され、ヒートポンプ６で加熱された湯ＨＷが貯湯タンク１０に貯湯される。

貯湯タンク１０内の蓄熱状態情報の取得（Ｓ１０２）： 給湯要求に応じた温度で出湯可能か否かを判定するため、貯湯タンク１０内の所定高さでの湯の温度を測定する。貯湯タンク１０は、上方に高温の湯を貯めており、下方に行くに従って温度が低くなる階層蓄熱を行っている。従って、所定の高さの湯の温度を計測することで、タンク内の温度分布や、給湯能力などの蓄熱状態を把握することができる。蓄熱状態の判定では、たとえば貯湯タンク１０内の１箇所の温度を検出すればよく、さらに、高さの異なる複数位置の温度を検出してもよい。温度検出の位置を増やすことで、より詳細な蓄熱状態を把握できる。
貯湯タンク内の湯を出湯（Ｓ１０３）： カラン３２の開操作により給水管１４を通じて給水Ｗが流れると、給水Ｗの一部が貯湯タンク１０の底部側に流入し、その流入量に応じて貯湯タンク１０の上層側の高温の湯ＨＷが給湯管路１８に流れる。給湯需要は、たとえば給水管１４に設置した水流センサ４０によって検出されてもよい。
貯湯タンク１０から出湯した湯と水を混合水制御弁１２で混合し、設定温度に調整する処理（Ｓ１０４）： 給湯需要に応じて貯湯タンク１０から出湯した湯ＨＷは、混合水制御弁１２にて給水Ｗと混合して設定温度の湯が生成される。このとき混合水制御弁１２には、補助熱源である給湯器８を動作させずに給湯する制御処理として、第１の設定温度が設定される。混合水制御弁１２を通過した湯ＨＷは、給湯管路２６から給湯器８を通過し、出湯管路２８、３０を通じて給湯負荷に流れる。この給湯処理では、たとえば給水温度を温度センサ１６－１で検出するとともに、貯湯タンク１０から出湯する温度を温度センサ１６－２で検出し、これらの温度情報と混合水制御弁１２に設定された設定温度に基づいて、混合水制御弁１２での水の混合割合を算出する。そして算出した混合割合に基づいて混合水制御弁１２の開度を設定することで、貯湯タンク１０から出湯量を調整する。
蓄熱状態の判定（Ｓ１０５）： 給湯要求が継続している場合、貯湯タンク１０内の蓄熱状態情報を継続的に収集して、貯湯タンク１０内の蓄熱状態が予め設定した閾値未満か否かを判断する
この判断に利用される閾値は、給湯システム２を通じて、給湯要求に応じた給湯が行える温度の湯ＨＷがあるか否かで判断すればよい。
出湯設定温度の変更（Ｓ１０６）： 貯湯ユニット４では、貯湯タンク１０内の熱量が給湯需要に対応出来なくなる前に補助熱源を始動させるため、貯湯ユニット４の出湯側にある混合水制御弁１２で生成させる湯の温度を第２の設定温度に変更する。変更した第２の設定温度は、たとえば給湯システム２から最終的に出湯される湯ＨＷの温度よりも高い温度であり、かつ給湯器８が点火して加熱処理を開始する範囲の温度である。

＜第１の実施の形態の効果＞
この第１の実施の形態によれば、次の何れかの効果が得られる。
(1) 貯湯タンク１０内の蓄熱状態に応じて混合水制御弁１２で生成される湯の設定温度を変更し、給湯器を始動させることで、給湯器８による加熱処理が不安定な状態であっても、最終的にカラン３２から出湯する湯の温度を変動させることがない。
(2) 貯湯タンク内の蓄熱状態の判定処理において、貯湯タンク１０内の湯ＨＷを利用して出湯可能な蓄熱状態を閾値として設定することで、湯切れを生じさせずに給湯器８を始動でき、湯切れによる出湯温度の低下や不安定化を防止できる。
(3) 貯湯タンク１０内の湯切れが生じる前に補助加熱を開始させることで、出湯温度の低下による不快感をユーザーに与えることがない。
(4) 貯湯ユニット４の混合水制御弁１２を通じて出湯させる設定温度を変更するのみで補助熱源である給湯器８の始動制御を行うことができ、利便性が高められる。

〔第２の実施の形態〕
図２は、第２の実施の形態に係る給湯システムを示している。図２に示す構成は一例であり、本発明が斯かる構成に限定されるものではない。

＜給湯システム２について＞
この給湯システム２は、貯湯ユニット４、ヒートポンプ６および給湯器８を備える。給湯器８は、たとえば１台の場合でもよく、または複数台を連動して同時に、または所定の指示制御に従って動作させてもよい。
貯湯タンク１０には、底部に給水管１４が接続されており、水道水などの給水Ｗが貯湯タンク１０の低層側に供給される。給水管１４上には、給水Wの流入温度（Ｔｉｎ）を検出するための温度センサ１６－１や給水Ｗの流量を検出する水流センサ４０が設置されている。
そのほか、給湯システム２は、たとえば給湯器８を通過した湯を流す出湯管路２８およびカラン３２側に流す出湯管路３０、給水管１４から分岐して低温の給水Ｗをカラン３２に供給する給水供給管３４を有する。この給湯システム２では、貯湯ユニット４、給湯器８を通じて出湯管路３０に高温の湯が供給され、カラン３２において低温の給水Ｗと混合することで給湯要求に応じた湯を生成する、所謂サーモミキシング方式が採用されている。

＜貯湯ユニット４について＞
貯湯タンク１０の上部側には、貯湯タンク１０内の高温の湯ＨＷを流す給湯管路１８が接続されている。この給湯管路１８上には、出湯温度（Ｔｔｎｋ）を検出する温度センサ１６－２を有する。
貯湯タンク１０の内部には、所定の高さに設置された湯の温度（Ｔｓｔｏ）を検出する温度センサ１６－３を備える。この温度センサ１６－３は、タンク内の湯の温度およびその設置された高さに基づいて貯湯タンク内の蓄熱状態を監視する蓄熱状態情報取得手段の一例である。階層蓄熱となっている貯湯タンク１０内において、温度センサ１６－３の設置または温度計測位置よりも上側の湯ＨＷの温度は高温である。すなわち、温度センサ１６－３による検出温度が給湯可能な設定条件を満たしている場合、少なくとも温度センサ１６－３の設置位置より上方の容積が給湯可能な蓄熱量となる。従って、温度センサ１６－３の検出温度が給湯可能な設定温度条件を満たさなくなった場合、設定温度での給湯可能な蓄熱が不足する可能性が高い状態にあることを示している。
各センサで検出した温度情報は、貯湯ユニット４を制御する制御部４９に提供される。

混合水制御弁１２は、本発明の混合部の一例であって、給水管１４と給湯管路１８との間に設置されている。混合水制御弁１２は、給水管１４内を流れる低温の給水Ｗの一部を分岐する分配弁２２、貯湯タンク１０をバイパスして分配された給水Ｗを給湯管路１８側に流すバイパス管２０、分配された給水Ｗを給湯管路１８内の高温の湯ＨＷと合流させ、また合流した湯ＨＷの流量を制御する水規制弁２４を有する。湯ＨＷと給水Ｗとの混合比率は分配弁２２の開度によって決定される。給湯制御では、たとえば給水管１４を通じて流れる給水Ｗの給水量を水流センサ４０で検出し、貯湯タンク１０内の湯ＨＷの出湯温度、および混合水制御弁１２に設定された設定温度に基づいて、分配弁２２の開度を算出すればよい。
貯湯ユニット４には、たとえば混合水制御弁１２に対して給湯管路２６が接続されており、混合水制御弁１２にて設定温度に調整された湯ＨＷを給湯器８側に流す。給湯管路２６には、貯湯ユニット４からの出湯温度（＝混合温度Ｔｍｉｘ－ｔｕ）を検出する温度センサ１６－４が設置されている。そして、制御部４９では、温度センサ１６－４によって検出された出湯温度が設定温度になるように、混合水制御弁１２の開度調整が行われる。

ヒートポンプ６は、たとえば電熱により貯湯タンク１０の湯ＨＷに与熱する熱源の一例である。貯湯タンク１０とヒートポンプ６との間には、貯湯タンク１０とヒートポンプ６との間で湯ＨＷを循環させる与熱循環路を備える。この与熱循環路には、貯湯タンク１０の下部側に貯留された低温の湯または給水Ｗをヒートポンプ６側に流す与熱往き管４２とヒートポンプ６から貯湯タンク１０の上部側に高温の湯ＨＷを流す与熱戻り管４４を含む。さらに与熱往き管４２と与熱戻り管４４には、ヒートポンプ６をバイパスするバイパス管４６を有する。
与熱往き管４２上には、たとえば与熱循環路内に湯を圧送させる循環ポンプ４８やヒートポンプ６で与熱前の湯の温度を検出する温度センサ１６－５を有する。
与熱戻り管４４上には、たとえばヒートポンプ６での与熱後の湯の温度を検出する温度センサ１６－６を有するほか、切替え弁４７を有する。切替え弁４７は、貯湯タンク１０の下部側に貯留された低温の湯または給水Ｗが上限温度に到達したとき、高温の湯ＨＷの流れをバイパス管４６から与熱戻り管４４に切り替える。
ヒートポンプ６には、たとえば内部に熱媒が循環する回路があり、その回路は与熱循環路を流れる湯と熱媒が熱交換する熱交換器や外気と熱媒が熱交換する熱交換器、圧縮機、膨張弁などを備えており、循環する熱媒が圧縮や膨張によって昇温し、この熱を利用して湯を加熱させる。ヒートポンプ６は常時、動作状態に維持し、単独運転で給湯需要に備えて貯湯タンク１０の温水熱量を補填する。貯湯タンク１０の下層水温度が上限温度に到達した場合には、与熱順管路内を流れる湯の検出温度に基づいて、ヒートポンプ６の動作を停止させればよい。

そのほか、貯湯ユニット４には、貯湯タンクリモコン３６を有する。貯湯タンクリモコン３６は、たとえば貯湯ユニット４の混合水制御弁１２を通じて出湯する湯の設定温度の条件設定や貯湯ユニット４内の蓄熱状態情報やその他の情報の表示手段の一例である。

制御部４９は、貯湯ユニット４に設置される温度センサ１６－１、１６－２、１６－３、１６－４、１６－５、１６－６の検出温度や、水流センサ４０の検出流量の情報を収集し、給湯要求に対応した給湯制御を行う。この給湯制御では、たとえば分配弁２２、水規制弁２４の開度制御を含む。さらに、制御部４９は、本発明の給湯制御として、貯湯タンク１０内の温度センサ１６－３による蓄熱状態情報を判断し、貯湯タンク１０内の蓄熱状態が閾値未満となった場合には、混合水制御弁１２で生成する湯ＨＷの設定温度を低下させる処理を行う。この蓄熱状態の閾値は、たとえば給湯器８による補助加熱をしないで給湯要求に対応した温度で出湯可能な熱量を有する範囲内の温度条件が設定される。

＜給湯器８について＞
図３は、給湯器の構成例を示している。
給湯器８は、貯湯ユニット４から出湯した湯ＨＷが給湯管路２６を通じて流入すると、その湯の温度が設定温度を満たしていない場合には補助加熱して出湯し、設定温度を満たしている場合には通過して出湯管路２８側に流す。
この給湯器８には、熱交換器５０、バーナー５２、混合制御弁５４を有する。
熱交換器５０は、熱源であるバーナー５２で生成した熱と湯ＨＷを熱交換させる手段の一例である。バーナー５２は、たとえば燃料ガスを燃焼させて高温の燃焼排気を生成するほか、電熱器やその他の熱発生手段を含む。
混合制御弁５４は、分配弁６４、バイパス管６６および水規制弁６８を有しており、給湯管路２６と接続する給水管６０から供給された湯ＨＷの一部または全部をバイパス管６６側に分流させ、出湯管路２８側に流す。
給水管６０上には、温度センサ１６－７や給水流量を検出する流量センサ６２、熱交換後の湯の温度を検出する温度センサ１６－８、給湯器８から出湯する湯の温度を検出する温度センサ１６－９を有する。
また給湯器８には、給湯制御を行う制御部７０や給湯器リモコン３８を有する。
制御部７０は、たとえば温度センサ１６－７、１６－８、１６－９で検出した温度情報、流量センサ６２の検出流量情報を取得し、これらの検出情報に基づいて、バーナー５２の燃焼制御や分配弁６４および水規制弁６８の開度制御などを実行する。

＜貯湯ユニット４の制御部４９＞
図４は、貯湯ユニット４の制御部の構成例を示している。
この制御部４９は、通信機能を備えるコンピュータで構成されており、たとえばプロセッサ７２、メモリ部７４、システム通信部７６、入出力部（Ｉ／Ｏ）７８を有する。
プロセッサ７２は、メモリ部７４に記憶されているＯＳ（Operating System）や給湯制御プログラムの演算処理を実行する。メモリ部７４は、ＯＳや制御プログラムの他、給湯制御に必要なデータを格納するとともに、貯湯タンク１０や給水管１４や給湯管路１８、２６に設置した温度センサ１６－１、１６－２、１６－３、１６－４の検出温度情報などを格納する。このメモリ部７４にはＲＯＭ（Read-Only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）が含まれる。このメモリ部７４にはデータを格納するハードディスク装置や不揮発性メモリなどの記憶素子が用いられる。ＲＡＭは情報処理のワークエリアを構成する。

システム通信部７６は、貯湯タンクリモコン３６との間で無線または有線接続されており、混合水制御弁１２の設定温度の指示情報や貯湯ユニット４の動作の指示情報などを送受信するほか、貯湯ユニット４の動作状態情報を送受信する。
Ｉ／Ｏ７８は、水流センサ４０や温度センサ１６－１、１６－２、１６－３、１６－４からの検出情報を取得するほか、プロセッサ７２が生成した制御情報を分配弁２２や水規制弁２４などに送信する。

＜給湯器８の制御部７０＞
図５は、給湯器８の制御部の構成例を示している。
この制御部７０は、コンピュータで構成されており、たとえばプロセッサ８０、メモリ部８２、通信部８４、入出力部（Ｉ／Ｏ）８６を有する。
プロセッサ８０は、メモリ部８２に記憶されているＯＳ（Operating System）や給湯制御プログラムの演算処理を実行する。メモリ部８２は、ＯＳや制御プログラムの他、給湯制御に必要なデータを格納するとともに、給水管６０や出湯管路２８に流れる湯の温度を検出する温度センサ１６－７、１６－８、１６－９の検出温度情報や、流量センサ６２で検出した湯の流量情報などを格納する。このメモリ部８２にはＲＯＭ（Read-Only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）が含まれる。このメモリ部７４にはデータを格納するハードディスク装置や不揮発性メモリなどの記憶素子が用いられる。ＲＡＭは情報処理のワークエリアを構成する。

通信部８４は、たとえば給湯器リモコン３８や給湯システム２に接続される他の給湯器の制御部との間で無線または有線接続されており、給湯要求の温度情報などを受信するほか、給湯器８の動作状態情報などを送信する。
Ｉ／Ｏ８６は、流量センサ６２や温度センサ１６－７、１６－８、１６－９からの検出情報を取得するほか、プロセッサ８０が生成した制御情報を水規制弁６８や分配弁６４などに対して送信する。

＜給湯システムによる制御状態について＞
図６は、給湯システムによる湯の温度変化の状態例を示している。ここでは、給湯システム２の貯湯ユニット４や給湯器８に対する設定温度の一例を示しているが、本発明が斯かる設定条件に限定されない。
この給湯システムでは、たとえば給湯要求温度（ＴｅｍｐＨＷ）であるカラン温度（Ｔｏｕｔ）を４０〔℃〕に設定し、貯湯タンク１０内の蓄熱状態の閾値として、温度センサ１６－３で検出する温度の閾値Ｐを６５〔℃〕としている。また、給湯器８を通じて出湯管路２８、３０に流す湯の温度を６０〔℃〕としている。なお、給水Ｗの温度を１５〔℃〕に想定している。
貯湯タンク１０内の蓄熱状態は、給湯要求に応じて貯湯タンク１０から出湯し続けることで、時間の経過とともに熱が消費されるため、貯湯タンク温度（Ｔｓｔｏ）が低下していく。混合水制御弁１２は、貯湯タンク温度（Ｔｓｔｏ）に応じて給水Ｗの混合量を調整することで、混合温度（Ｔｍｉｘ－ｔｕ）を第１の設定温度として設定されたＴｅｍｐ１＝６０〔℃〕に維持させている。これにより、給湯システム２では、貯湯ユニット４から給湯要求に対応できる湯ＨＷが出湯されるため、給湯器８を動作させずにバイパスさせて出湯管路２８、３０を通じてカラン３２側に湯ＨＷを流す。カラン３２では、第１の設定温度（Ｔｅｍｐ１）の湯ＨＷと給水Ｗを混合して出湯させる。

また、給湯システム２では、給湯要求が継続し、時間ｔ１において貯湯タンク温度（Ｔｓｔｏ）が閾値Ｐまで低下すると、混合水制御弁１２に対し混合温度（Ｔｍｉｘ－ｔｕ）を第２の設定温度としてＴｅｍｐ２＝５０〔℃〕に低下させる。この第２の設定温度（Ｔｅｍｐ２）は、給湯要求温度よりも高い温度である。さらに、この第２の設定温度（Ｔｅｍｐ２）は、給湯器８に搭載されたバーナー５２の点火開始温度範囲内の温度である。この点火開始温度は、たとえば給湯器８に流入する水または湯の温度に応じてバーナー５２を点火させる閾値温度である。そしてその範囲は、点火開始温度として設定される閾値温度よりも低い温度である。すなわち、この給湯システム２では、貯湯ユニット４が給湯要求に対応できる蓄熱状態のときに補助熱源である給湯器８を起動させる温度で混合水制御弁１２から出湯させる。
貯湯ユニット４は、設定温度の変更により時間ｔ１からｔ２の時間Ｘ１の間に混合温度（Ｔｍｉｘ－ｔｕ）がＴｅｍｐ２に低下する。これにより時間Ｘ１の間に給湯器８に流入する湯がバーナー５２の点火温度以下となり、バーナー５２が点火する。給湯システム２では、混合温度（Ｔｍｉｘ－ｔｕ）が第２の設定温度（Ｔｅｍｐ２）になるのに従って、温度センサ１６－９で検出した給湯器出湯温度（Ｔｍｉｘ－ｂｂ）も低下していき、時間ｔ３になると設定温度Ｔｅｍｐ２で安定状態となる。このとき第２の設定温度（Ｔｅｍｐ２）が給湯要求の温度よりも高い温度であるため、カラン温度（Ｔｏｕｔ）は変化しない。
そして給湯システム２では、たとえばバーナー５２が点火してからｔ４までの時間Ｘ２が経過すると、給湯器８による補助加熱が安定化していくことで給湯器出湯温度（Ｔｍｉｘ－ｂｂ）が第１の設定温度（Ｔｅｍｐ１）まで上昇していく。その後、給湯システム２では、貯湯タンク温度（Ｔｓｔｏ）が低下しても、給湯器８の補助加熱によって給湯器出湯温度（Ｔｍｉｘ－ｂｂ）が第１の設定温度（Ｔｅｍｐ１）に維持されており、カラン温度（Ｔｏｕｔ）は給湯要求温度（ＴｅｍｐＨＷ）を維持し続けることができる。
このとき混合水制御弁１２には、第２の設定温度（Ｔｅｍｐ２）の設定温度が維持されており、給湯器出湯温度（Ｔｍｉｘ－ｂｂ）が上昇しはじめても、第２の設定温度（Ｔｅｍｐ２）で出湯する。

＜給湯制御について＞
図７は、貯湯ユニットの給湯制御処理の一例を示している。図７に示す処理手順、処理内容は一例であり、本発明が斯かる構成に限定されない。この給湯制御は、本発明の給湯方法またはプログラムの一例である。
給湯システム２では、貯湯ユニット４の給湯制御により貯湯タンク１０内の湯を貯湯タンクリモコン３６に設定された第１の設定温度（Ｔｅｍｐ１）で出湯させる（Ｓ２０１）。このとき貯湯ユニット４から給湯要求に対応した温度の湯が出湯されていることから、給湯器８をバイパスさせ、補助加熱は行わない。また貯湯ユニット４では、給湯制御として、既述のように貯湯タンク１０内の湯の温度、第１の設定温度、給水温度を利用して、混合水制御弁１２による混合比率の算出や混合制御などを行う。
また、給湯器８側では、たとえば給水管６０に設置された温度センサ１６－７の検出温度や流量センサ６２の検出流量に基づいて、給湯器８を動作させるか否かを判断してもよい。

貯湯ユニット４からの出湯を行った結果、貯湯タンク温度（Ｔｓｔｏ）が、たとえば貯湯タンクリモコン３６の設定温度α以下か否かを監視する。この設定温度αが蓄熱状態の閾値Ｐの一例であり、たとえば貯湯タンクリモコン３６に入力された第１の設定温度（Ｔｅｍｐ１）から５〔℃〕高い温度までの範囲か否かを判断する。制御部４９では、貯湯タンク１０の湯の温度が設定温度α以下でない場合（Ｓ２０２のＮＯ）、すなわち設定温度αよりも高い温度の湯が貯められている場合には、貯湯ユニット４側のみでの給湯を継続する。
また制御部４９は、貯湯タンク１０の湯の温度が設定温度α以下の場合（Ｓ２０２のＹＥＳ）、給湯器８による補助加熱を開始させるために、混合水制御弁１２を制御して、湯と水の混合温度（Ｔｍｉｘ－ｔｕ）を貯湯タンクリモコン３６に設定される温度βで出湯させる（Ｓ２０３）。この温度βが第２の設定温度（Ｔｅｍｐ２）であり、給湯要求温度よりも高い温度であり、かつ給湯器８に設置したバーナー５２の点火開始温度範囲内の温度である。
給湯システム２では、混合温度が低下することで、貯湯ユニット４の蓄熱を給水予熱して利用し、給湯器８の燃焼排気を利用した加熱により給湯を行う（Ｓ２０４）。

＜給湯器８側の給湯制御＞
図８は、給湯器の制御処理の一例を示している。図８に示す処理内容または処理手順は一例である。
制御部７０では、給湯器動作を開始させると（Ｓ３０１）、給水管６０を通じて流れる湯または冷水の入水温度を検出する。給湯器動作では、たとえばイニシャライズ処理や給湯の有無の監視処理なども含まれる。そして入水した湯の温度が給湯器８の点火温度（最小燃焼能力）以下の場合（Ｓ３０２のＹＥＳ）、バーナー５２を点火させて給湯加熱を開始する（Ｓ３０３）。

＜第２の実施の形態の効果＞
斯かる構成によれば、以下のような効果が得られる。
(1) 貯湯タンク１０内の蓄熱状態に応じて混合水制御弁１２で生成される湯の設定温度を変更し、給湯器を始動させることで、給湯要求温度で出湯させることができる。
(2) 給湯要求に対応可能な蓄熱状態のときに給湯器８による補助加熱を始動させることで、給湯器８の始動時の給湯温度が不安定となる影響を給湯に与えることがない。
(3) 貯湯タンク１０内の湯切れが生じる前に補助加熱を開始させることで、出湯温度の低下による不快感をユーザーに与えることがない。
(4) 貯湯ユニット４の混合水制御弁１２を通じて出湯させる設定温度を変更するのみで補助熱源の始動制御を行うことができ、利便性が高められる。

〔第３の実施の形態〕
図９は、第３の実施の形態に係る給湯システム２の構成例を示している。この図９において、図２、図３などと同一部分には同一符号を付している。
第２の実施の形態では、単一の給湯器８によって補助加熱する場合を示したのに対し、図９に示す給湯システム２では、複数台のガス給湯器８－１、８－２、・・・８－Ｎを貯湯ユニット４の給湯管路２６に対して並列に設置している。
このような構成において、ガス給湯器８－１、８－２、・・・８－Ｎは、たとえばそれぞれの制御部７０が有線または無線で接続されており、給湯要求の流量に応じて、ガス給湯器８－１、８－２、・・・８－Ｎを連動させてもよく、または給湯要求の流量に応じて、動作するガス給湯器８－１、８－２と休止するガス給湯器８－３、８－４・・・、８―Ｎを選択してもよい。また、そのほか、複数のガス給湯器８－１、８－２、・・・８－Ｎは、たとえば給湯要求の発生に応じて必ず起動させる優先器と、給湯需要に応じて補助加熱量を調整するために動作する従属器が設定されてもよい。

そして給湯制御処理では、たとえば給湯要求の流量に応じて設定されるガス給湯器の台数に応じて貯湯ユニット４の混合水制御弁１２に設定される第２の設定温度を調整してもよい。つまり、動作させるガス給湯器８－１、８－２、８－３、・・・８－Ｎの数に応じて給湯器の最低燃焼号数が変動する場合がある。給湯システム２では、たとえば並列のガス給湯器８－１、８－２、８－３に対しておよそ同量に分岐して湯が流入する。そのため動作準備に入る給湯器が多数起動すると、貯湯ユニット４から出湯させる流量の調整が必要となる場合がある。この場合、貯湯ユニット４では、貯湯タンク１０内の蓄熱状態に対し、必要な流量に応じて算出した閾値Ｐや、貯湯タンク１０内の温度の計測位置を設定すればよい。

そのほか、給湯システム２では、たとえば給湯需要に対し、蓄熱状態が閾値未満となった場合、複数のガス給湯器８－１、８－２のうちの一部のみを先行的に起動させ、出湯温度が安定化した段階で、必要な流量を加熱する複数の給湯器８を始動させればよい。

＜第３の実施の形態の効果＞
この第３の実施の形態によれば、次の何れの効果が得られる。
(1) 複数のガス給湯器８－１、８－２、・・・８－Ｎを備えることで、補助加熱能力を増大でき、ガス給湯器８－１～８－３の給湯能力の変動に対して余裕のある予熱給水機能を実現できる。
(2) 複数台のガス給湯器８－１、８－２、・・・を利用することで、大量の給湯需要に対応した給湯処理が行える。

〔比較例〕

次に、従来の給湯システムにおける給湯処理の状態である比較例を説明する。
図１０は、給湯システムの比較例を示している。
斯かる給湯システムでは、たとえば本願のように、貯湯ユニットと補助加熱手段である給湯器を有する。そして、給湯制御では、たとえば図１０に示すように、貯湯タンク温度（Ｔｓｔｏ）により貯湯タンク内の蓄熱状態を判断し、この判断結果に基づいて給湯を行う。そして給湯システムでは、貯湯タンク内の湯の使用により温度が設定温度であるＴｅｍｐ１よりも低下していき、たとえば時間ｔａにおいて貯湯タンク１０内の温度（Ｔｓｔｏ）が低下していくのに追従して混合水制御弁１２を通じて出湯する混合温度（Ｔｍｉｘ－ｔｕ）もおよそ貯湯タンクと同じ温度で低下していく。そして混合温度（Ｔｍｉｘ－ｔｕ）が低下し続けていくと、所定時間ｔａにおいて給湯器８の点火温度範囲内となる。そして、所定時間ｔｂになっても給湯器８の動作が安定化せずに、給湯器出湯温度（Ｔｍｉｘ－ｂｂ）が低下していき、給湯要求温度ＴｅｍｐＨＷよりも低温状態となる。

そして、給湯器８の動作を開始して所定時間ｔｃになると、給湯器８の動作状態が安定化することで、給湯器出湯温度（Ｔｍｉｘ－ｂｂ）が上昇していき、設定温度であるＴｅｍｐ１での出湯が可能となる。

このように、貯湯タンク内の湯に対し、給湯器による補助加熱を行う給湯システム、貯湯ユニットにおいて、貯湯タンク内の蓄熱が低下したときに給湯器の燃焼を開始したのでは、補助加熱の応答性が悪い上に、最低限必要な出湯温度よりも低温の湯しか生成することができない。これに対し、本願発明の給湯システム、貯湯ユニットによれば、図６にて示すように、補助燃焼部の燃焼開始タイミングを早くし、貯湯タンク内の蓄熱が十分にあるときに給湯器の動作を開始させる。これにより、給湯器８の始動時の動作の不安定さなどの要因があるとしても、給湯システム２から給湯要求に対応可能な湯が出湯でき、カランからの出湯温度が低下するのを防止できる。

〔他の実施の形態〕
(1) 上記実施の形態では、貯湯タンク１０が単一の場合を示したがこれに限らない。この給湯システム２では、たとえば貯湯タンクを複数台直列に接続して膨大な貯湯容量に蓄熱することができる。そして、貯湯タンク１０には、たとえば給湯システム２が対応する給湯負荷までの距離や使用する給湯量などに応じて、貯湯タンク１０内の蓄熱状態を監視する温度センサ１６－３の設置位置を設定すればよい。

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明した。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。

本発明は、給湯要求に対応可能な範囲の熱量を蓄熱タンクに蓄熱している段階で貯湯ユニットから出湯する湯の設定温度を低下させ、補助熱源である給湯器を始動させることで、給湯器の始動期間において加熱処理が不安定状態の影響を表出させずに、給湯要求に応じた温度で出湯させることができ、有用である。

２ 給湯システム
４ 貯湯ユニット
６ ヒートポンプ
８ 給湯器
１０ 貯湯タンク
１２ 混合水制御弁
１４、６０ 給水管
１６－１、１６－２、１６－３、１６－４、１６－５、１６－６、１６－７、１６－８、１６－９ 温度センサ
１８、２６ 給湯管路
２０、４６、６６ バイパス管
２２、６４ 分配弁
２４、６８ 水規制弁
２８、３０ 出湯管路
３２ カラン
３４ 給水供給管
３６ 貯湯タンクリモコン
３８ 給湯器リモコン
４０ 水流センサ
４２ 与熱往き管
４４ 与熱戻り管
４７ 切替え弁
４８ 循環ポンプ
４９、７０ 制御部
５０ 熱交換器
５２ バーナー
５４ 混合制御弁
６２ 流量センサ
７２、８０ プロセッサ
７４、８２ メモリ部
７６ システム通信部
７８、８６ 入出力部（Ｉ／Ｏ）
８４ 通信部

Claims (3)

1. 貯湯タンクに溜められた温水を給湯に用いる給湯方法であって、
   給水に前記貯湯タンクからの前記温水を混合部で混合する工程と、
   前記混合部で得られる混合水の温度を検出する工程と、
   前記混合部から供給される前記混合水を補助加熱手段で加熱する工程と、
   給湯要求温度、前記貯湯タンクの蓄熱状態を判断する閾値温度、この閾値温度より低くかつ前記給湯要求温度より高い第１の設定温度、前記第１の設定温度より低くかつ前記給湯要求温度より高い第２の設定温度、前記補助加熱手段を動作させる動作開始温度が設定され、前記蓄熱状態が前記閾値温度以上であれば、前記第１の設定温度に前記混合水の温度を制御し、前記蓄熱状態が前記閾値温度未満であれば、前記混合水の温度を前記第２の設定温度に変更し、前記混合水の温度が前記動作開始温度に低下したとき、前記補助加熱手段を動作させる工程と、
   を含む、給湯方法。
2. 貯湯タンクに溜められた温水を給湯に用いる給湯システムであって、
   給水に前記貯湯タンクからの前記温水を混合する混合部と、
   前記混合部で得られる混合水の温度を検出する温度センサと、
   前記混合部から供給される前記混合水を加熱する補助加熱手段と、
   給湯要求温度、前記貯湯タンクの蓄熱状態を判断する閾値温度、この閾値温度より低くかつ前記給湯要求温度より高い第１の設定温度、前記第１の設定温度より低くかつ前記給湯要求温度より高い第２の設定温度、前記補助加熱手段を動作させる動作開始温度が設定され、前記蓄熱状態が前記閾値温度以上であれば、前記第１の設定温度に前記混合水の温度を制御し、前記蓄熱状態が前記閾値温度未満であれば、前記混合水の温度を前記第２の設定温度に変更し、前記混合水の温度が前記動作開始温度に低下したとき、前記補助加熱手段を動作させる制御部と、
   を含む、給湯システム。
3. コンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   給水に貯湯タンクからの温水を混合部で混合させる機能と、
   前記混合部で得られる混合水の温度を検出する温度センサから検出情報を取得する機能と、
   前記混合部から供給される前記混合水を補助加熱手段に加熱させる機能と、
   給湯要求温度、前記貯湯タンクの蓄熱状態を判断する閾値温度、この閾値温度より低くかつ前記給湯要求温度より高い第１の設定温度、前記第１の設定温度より低くかつ前記給湯要求温度より高い第２の設定温度、前記補助加熱手段を動作させる動作開始温度が設定され、前記蓄熱状態が前記閾値温度以上であれば、前記第１の設定温度に前記混合水の温度を制御し、前記蓄熱状態が前記閾値温度未満であれば、前記混合水の温度を前記第２の設定温度に変更し、前記混合水の温度が前記動作開始温度に低下したとき、前記補助加熱手段を動作させる機能と、
   を前記コンピュータに実行させるプログラム。

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