(57)【要約】【課題】電気温水器及び燃焼器を有する給湯装置において、燃焼器の稼動時において出湯量が急激に変化しても、出湯温度を一定に保つことが可能な給湯装置及びその制御装置を提供する。【解決手段】給湯装置１は、電気温水器（２、１５、２１、２４）または燃焼器４０により加熱された温水の流量と、給水配管３１から電気温水器（２、１５、２１、２４）及び燃焼器４０を経由せずに出湯配管３３へ流れる給水の流量との比率を調整する湯水混合弁３５と、その流量の比率を調節するために、湯水混合弁３５を駆動する駆動回路８１と、電気温水器（２、１５、２１、２４）を制御する第１の制御回路８３と、燃焼器を制御する第２の制御回路８４とを有する。そして第１の制御回路８３及び第２の制御回路８４は、駆動回路８１を直接制御可能に構成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気温水器（２、１５、２１、２４）及び燃焼器（４０）を有し、給水配管（３１）を通じて供給される給水を該電気温水器（２、１５、２１、２４）または該燃焼器（４０）により加熱して得られる温水を、出湯配管（３３）を通じて出湯させる給湯装置であって、
前記電気温水器（２、１５、２１、２４）または前記燃焼器（４０）により加熱された温水の流量と、前記給水配管（３１）から前記電気温水器（２、１５、２１、２４）及び前記燃焼器（４０）を経由せずに前記出湯配管（３３）へ流れる給水の流量との比率を調整する湯水混合弁（３５）と、
前記比率を調節するために、前記湯水混合弁（３５）を駆動する駆動回路（８１）と、
前記電気温水器（２、１５、２１、２４）を制御する第１の制御回路（８３）と、
前記燃焼器（４０）を制御する第２の制御回路（８４）とを有し、
前記第１の制御回路（８３）及び前記第２の制御回路（８４）は、前記駆動回路（８１）を直接制御可能である、
ことを特徴とする給湯装置。
【請求項２】
前記第１の制御回路（８３）が前記駆動回路（８１）への駆動信号を出力している間、前記第２の制御回路（８４）から前記駆動回路（８１）へ出力される駆動信号を遮断する保護回路（８２）をさらに有する、請求項１に記載の給湯装置。
【請求項３】
前記出湯配管（３３）から出湯される出湯量を検知する流量センサ（３９）と、前記出湯配管（３３）に取り付けられ、前記出湯配管（３３）から出湯される温水の温度を検知する温度センサ（３７）をさらに有し、
前記第２の制御回路（８４）は、前記燃焼器（４０）により給水を加熱しているときに前記流量センサ（３９）により出湯量が変化したことを検知すると、前記温度センサ（３７）により検出される温水の温度を一定に保つように、前記駆動回路（８１）を制御して前記比率を調節する、請求項１または２に記載の給湯装置。
【請求項４】
電気温水器（２、１５、２１、２４）と、燃焼器（４０）と、給水配管（３１）を通じて供給される給水を該電気温水器（２、１５、２１、２４）または該燃焼器（４０）により加熱して得られる温水の流量と前記給水配管（３１）から前記電気温水器（２、１５、２１、２４）及び前記燃焼器（４０）を経由せずにへ流れる給水の流量との比率を調整する湯水混合弁（３５）とを有する給湯装置（１）の制御装置であって、
前記比率を調節するために、前記湯水混合弁（３５）を駆動する駆動回路（８１）と、
前記電気温水器（２、１５、２１、２４）を制御する第１の制御回路（８３）と、
前記燃焼器（４０）を制御する第２の制御回路（８４）とを有し、
前記第１の制御回路（８３）及び前記第２の制御回路（８４）は、前記駆動回路（８１）を直接制御可能である、
ことを特徴とする給湯装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯装置及びその制御装置に関する。より詳しくは、電気温水器と燃焼器を有する給湯装置及びその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヒートポンプにより加熱した温水を貯湯タンクに貯湯し、その温水を利用して、水道水等の給水を加熱する電気温水器を備える給湯装置が利用されている。このような給湯装置において、貯湯タンクを小型化するために、ガス給湯器のようなバックアップ用の給湯器を電気温水器と別個に備えた給湯装置が開発されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１２５２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されるような給湯装置は、出湯量に対して貯湯タンク内に十分な温水が存在する場合には、電気温水器により給水を加熱して供給する。一方、貯湯タンク内に貯湯された温水が不足している場合や、床暖房を行う場合など、大量の温水を必要とする場合、そのような給湯装置は、ガス給湯器により給水を加熱して供給する。そして、ガス給湯器により給水を加熱する場合、出湯温度の調整は、ガス給湯器により燃焼されるガス燃料の量を調整することにより行われる。
【０００５】
しかし、上記のような給湯装置では、ガス給湯器により給水を加熱しているときに出湯量が急激に変化すると、ガス燃焼量の調整が出湯量の変化に追随できず、出湯温度が不安定となる場合があった。
【０００６】
上記の問題点に鑑み、本発明の目的は、電気温水器及び燃焼器を有する給湯装置において、燃焼器の稼動時において出湯量が急激に変化しても、出湯温度を一定に保つことが可能な給湯装置及びその制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の形態によれば、本発明の一つの実施形態に係る、電気温水器（２、１５、２１、２４）及び燃焼器（４０）を有し、給水配管（３１）を通じて供給される給水を電気温水器（２、１５、２１、２４）または燃焼器（４０）により加熱して得られる温水を、出湯配管（３３）を通じて出湯させる給湯装置が提供される。係る給湯装置は、電気温水器（２、１５、２１、２４）または燃焼器（４０）により加熱された温水の流量と、給水配管（３１）から電気温水器（２、１５、２１、２４）及び燃焼器（４０）を経由せずに出湯配管（３３）へ流れる給水の流量との比率を調整する湯水混合弁（３５）と、その流量の比率を調節するために、湯水混合弁（３５）を駆動する駆動回路（８１）と、電気温水器（２、１５、２１、２４）を制御する第１の制御回路（８３）と、燃焼器（４０）を制御する第２の制御回路（８４）とを有する。そして第１の制御回路（８３）及び第２の制御回路（８４）は、駆動回路（８１）を直接制御可能に構成される。
係る構成により、本発明に係る給湯装置は、電気温水器を制御する第１の制御回路だけでなく、燃焼器を制御する第２の制御回路も直接的に湯水混合弁の開度を調節できるので、燃焼器が給水を加熱する場合において出湯量が変化したとしても、出湯温度を一定に保つことができる。なお、上記において、第１の制御回路及び第２の制御回路が駆動回路を直接制御可能であるとは、第１の制御回路及び第２の制御回路は、それぞれ別個に、駆動回路に対して駆動信号を直接送信して、駆動回路を動作させることができることをいう。
【０００８】
また請求項２の記載のように、本発明に係る給湯装置は、第１の制御回路（８３）が駆動回路（８１）への駆動信号を出力している間、第２の制御回路（８４）から駆動回路（８１）へ出力される駆動信号を遮断する保護回路（８２）をさらに有することが好ましい。
このような保護回路を有することにより、本発明に係る給湯装置は、駆動回路が電気温水器の制御回路と燃焼器の制御回路の両方により同時に制御されることを防止できるので、湯水混合弁の動作が不安定となって出湯温度が安定しなくなることを防止できる。
【０００９】
また請求項３の記載のように、本発明に係る給湯装置は、出湯配管（３３）から出湯される出湯量を検知する流量センサ（３９）と、出湯配管（３３）に取り付けられ、出湯配管（３３）から出湯される温水の温度を検知する温度センサ（３７）をさらに有し、第２の制御回路（８４）は、燃焼器（４０）により給水を加熱しているときに流量センサ（３９）により出湯量が変化したことを検知すると、温度センサ（３７）により検出される温水の温度を一定に保つように、駆動回路（８１）を制御して、加熱された温水と給水配管から直接出湯配管に流れる未加熱の給水との比率を調節することが好ましい。
係る構成により、本発明に係る給湯装置は、出湯量の変化を検知して、燃焼器を制御する制御回路が加熱された温水と給水配管から直接出湯配管に流れる未加熱の給水との比率を調節できるので、燃焼器の稼動中に出湯量が急激に変化したとしても、出湯温度を一定に保つことができる。
【００１０】
また、請求項４の記載によれば、本発明の他の実施形態に係る、電気温水器（２、１５、２１、２４）と、燃焼器（４０）と、給水配管（３１）を通じて供給される給水を電気温水器（２、１５、２１、２４）または燃焼器（４０）により加熱して得られる温水の流量と給水配管（３１）から電気温水器（２、１５、２１、２４）及び燃焼器（４０）を経由せずにへ流れる給水の流量との比率を調整する湯水混合弁（３５）とを有する給湯装置（１）の制御装置が提供される。係る制御装置は、加熱された温水と給水配管から直接出湯配管に流れる未加熱の給水との比率を調節するために、湯水混合弁（３５）を駆動する駆動回路（８１）と、電気温水器（２、１５、２１、２４）を制御する第１の制御回路（８３）と、燃焼器（４０）を制御する第２の制御回路（８４）とを有する。そして第１の制御回路（８３）及び第２の制御回路（８４）は、給湯目標温度に応じて駆動回路（８１）を直接制御可能に構成される。
係る構成により、本発明に係る給湯装置の制御装置は、電気温水器を制御する第１の制御回路だけでなく、燃焼器を制御する第２の制御回路も直接的に湯水混合弁の開度を調節できるので、燃焼器により給水を加熱して温水を供給する場合において出湯量が変化したとしても、出湯温度を一定に保つことができる。
【００１１】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本発明の一つの実施形態に係る給湯装置について詳細に説明する。係る給湯装置は、給水を加熱するための温水器として、ヒートポンプにより加熱された温水を用いる電気温水器と、ガス式燃焼器により給水を加熱するガス温水器を有する。そして係る給湯装置は、電気温水器の制御回路とガス式燃焼器の制御回路の何れによっても、給水が供給される給水配管から、それぞれの温水器へ給水を流れさせる配管と直接出湯配管へ給水を流れさせる配管との分岐部に設けられた湯水混合弁を直接制御して、出湯温度を調整できる構成としたものである。
【００１３】
図１に、本発明の実施形態に係る給湯装置１の概略構成図を示す。給湯装置１は、ヒートポンプユニット２と貯湯ユニット３とを有する。さらに給湯装置１は、ヒートポンプユニット２及び貯湯ユニット３を制御する制御装置４を有する。
ヒートポンプユニット２は、コンプレッサ１１、高圧側熱交換器（放熱器）１２、減圧装置１３及び蒸発器１４を有する。そしてコンプレッサ１１は、冷媒を圧縮して高圧化し、高圧側熱交換器１２へ送る。高圧側熱交換器１２は、高圧冷媒と、貯湯ユニット３から供給された温水とを熱交換して温水を加熱する。一方、高圧側熱交換器１２を通過した放熱後の高圧冷媒はその後、減圧装置１３へ流入する。減圧装置１３は、その高圧冷媒を減圧して低圧状態にする。この低圧冷媒は蒸発器１４へ流入する。蒸発器１４は、低圧冷媒を大気等からの吸熱により蒸発させる。その後、蒸発し、気体となった冷媒は、コンプレッサ１１に吸入され、再度圧縮される。
【００１４】
一方、貯湯ユニット３は貯湯タンク１５を有する。貯湯タンク１５の最上部には、給湯口１６が設けられる。そして、ヒートポンプユニット２の高圧側熱交換器１２で加熱された高温の温水がその給湯口１６から貯湯タンク１５内に流入する。一方、貯湯タンク１５の底部には、出口１７が設けられる。そしてその出口１７から流出した温水は、電動ポンプ１８によりヒートポンプユニット２の高圧側熱交換器１２に流入する。
【００１５】
また、貯湯タンク１５には、その内部の温水温度を検出する温度センサ（サーミスタ）１９ａ〜１９ｅが、タンク上下方向の異なる高さに複数（図示の例では５個）設けられる。この複数の温度センサ１９ａ〜１９ｅの検出信号は、制御装置４に送られる。制御装置４は、それら検出信号に基づいて、上下方向の温水温度の勾配を判定することができる。そして制御装置４は、この上下方向の温水温度の勾配から、貯湯タンク１５内上部に所定温度（例えば６０℃）以上の高温温水が必要量あるかどうかを判定できる。制御装置４は、高温温水が不足していると判定した場合、ヒートポンプユニット２を駆動して、貯湯タンク１５に貯湯される温水を加熱する。
【００１６】
貯湯タンク１５に貯湯された温水は、給水配管３１より供給される水道水等の給水を加熱するために利用される。そのために、貯湯タンク１５の上部には、温水の取水口２０が設けられ、循環配管２１の一端に接続される。一方、貯湯タンク１５の底部には、戻り口２２が設けられ、循環配管２１の他端に接続される。そして循環配管２１の途中には、循環ポンプ２３が設けられる。循環ポンプ２３は、貯湯タンク１５に貯湯された温水を取水口２０から取り出し、循環配管２１を通って戻り口２２から貯湯タンク１５に戻るように、循環配管２１内に循環させる。さらに、循環配管２１の途中、循環ポンプ２３の上流側（すなわち、取水口２０側）には、熱交換器２４が設けられる。熱交換器２４は、貯湯タンク１５からの温水と給水配管３１からの給水との間で熱交換を行い、その給水を加熱する。このように、ヒートポンプユニット２と、貯湯タンク１５、循環配管２１、熱交換器２４及びそれらに付随する機器は、電気によって給水を加熱する電気温水器を構成する。
【００１７】
一方、水道配管など（図示せず）に接続される給水配管３１は、熱交換器２４を経由した後、切替弁３２を介して出湯配管３３に接続される。また切替弁３２には、燃焼加熱配管３４が接続される。そして切替弁３２は、給水配管３１からの温水を、出湯配管３３または燃焼加熱配管３４へ供給する比率を調整する弁体を有し、その弁体は、モータ等のアクチュエータにより駆動される。そして切替弁３２の弁体位置は、制御装置４により決定される。燃焼加熱配管３４は、ガス式燃焼器４０を経由した後、切替弁３２の下流側で出湯配管３３と合流する。
【００１８】
さらに、給水配管３１は、熱交換器２４の上流側で、配管３１ａと分岐する。その配管３１ａは、切替弁３２の下流側で出湯配管３３と合流する。給水配管３１と配管３１ａの分岐点には、湯水混合弁３５が設けられる。そして湯水混合弁３５は、給水配管３１から配管３１ａを通じて直接出湯配管３３へ供給される給水の流量と、熱交換器２４へ向かう給水の流量比を調整する弁体を有し、その弁体は、モータ等のアクチュエータにより駆動される。
【００１９】
なお、給水配管３１には、熱交換器２４と切替弁３２との間に、熱交換器２４から排出された温水の出口温度を測定するための温度センサ３６が取り付けられる。また、出湯配管３３と配管３１ａの合流点の下流側には、出湯配管３３から出湯される温水の温度を測定するための温度センサ３７が取り付けられる。さらに、給水配管３１には、湯水混合弁３５の上流側に、給水温度を測定するための温度センサ３８が取り付けられる。温度センサ３６、３７及び３８により検出された温度は、それぞれ制御装置４へ送られる。さらに、出湯配管３３には、温度センサ３７の下流側において、流量センサ３９が取り付けられる。流量センサ３９は、単位時間あたりの出湯量を検知し、制御装置４へ送信する。
【００２０】
出湯配管３３は、流量センサ３９の下流側で第１の配管３３ａと第２の配管３３ｂに分岐される。第１配管３３ａは、台所、洗面台等のように湯使用量が比較的少量の機器６５に接続される。第２配管３３ｂは、逆止弁３８を介して風呂６６に接続される。
【００２１】
また、貯湯ユニット３にはガス式の燃焼器４０が備えられている。この燃焼器４０は、燃焼室４１、点火装置４２及び電動送風機４３を有する。燃焼室４１は、ガス供給管４４と接続され、そのガス供給管４４を通じてガスが供給される。点火装置４２は、燃焼室４１内に充満したガスを点火する。そして、電動送風機４３は、燃焼室４１内に燃焼空気を送風し、供給ガスと混合させて強制燃焼を行わせる。
【００２２】
ガス式燃焼器４０の上部には、温水加熱室４５が設けられている。この温水加熱室４５は、燃焼加熱配管３４と接続され、燃焼加熱配管３４を通じて供給された温水とガス式燃焼器４０の燃焼ガスとを熱交換させて、温水加熱室４５内部の温水を加熱する。このため、ガス式燃焼器４０によって燃焼された燃焼ガスは、温水加熱室４５の下側の外表面に沿って流れて温水と十分熱交換した後に、燃焼器４０の外部へ排出される。
【００２３】
なお、ガス供給管４４には、ガス供給の遮断作用の安全性を高めるために、第１電磁弁（元ガス電磁弁）４６と第２電磁弁４７とが直列に設置される。
このように、ガス式燃焼器４０及びそれに付随する第１及び第２電磁弁などの機器は、ガスを燃焼させることにより給水を加熱するガス温水器を構成する。
【００２４】
また、温水加熱室４５内にはブライン加熱用熱交換器５０が配置される。このブライン加熱用熱交換器５０は、温水加熱室４５内にて上下方向に蛇行する縦長の金属製熱交換チューブを有し、この蛇行状の熱交換チューブ内を流れるブラインと温水加熱室４５内の温水との間で熱交換を行って、ブラインを加熱する。なお、ブラインは、温水加熱室４５内で吸熱し、後述の種々な機器にて放熱する熱媒体であり、具体的には、水道水や、不凍液を混合した水道水等を使用できる。
【００２５】
また、ブラインは、ブライン加熱用熱交換器５０を含む閉回路からなるブライン循環回路５１を電動ブラインポンプ５２により循環する。このブライン循環回路５１には、ブラインの温度上昇に伴う膨張分を吸収可能な容積を持つブラインタンク５３が設置されている。
【００２６】
ブラインタンク５３内には、風呂６６の追い焚き用の熱交換器５４が配置される。この追い焚き用の熱交換器５４も、ブライン加熱用熱交換器５０と同様に蛇行状の金属製熱交換チューブを用いて構成される。そして追い焚き用熱交換器５４は、風呂６６内の温水をブラインと熱交換して加熱する。電動ポンプ５５は、その加熱された温水を風呂６６内に再循環させる。
【００２７】
なお、追い焚き用熱交換器５４の出口側流路には逆止弁５６が設けられる。この逆止弁５６は、第２配管３３ｂからの温水が追い焚き用熱交換器５４側へ流入するのを防止する。また、第２配管３３ｂの逆止弁３８は、追い焚き用熱交換器５４の出口側の温水が機器６５への供給温水に混入することを防止する。
【００２８】
ブライン循環回路５１において、ブライン加熱用熱交換器５０の出口側流路は２つに分岐され、その一方はブライン流量調整弁５７を介してブラインタンク５３の第１入口５８に接続されている。ブライン流量調整弁５７は、モータ等のアクチュエータ機構により弁体が駆動されて弁開度（圧損）を調整する。
【００２９】
また、ブライン加熱用熱交換器５０の出口側の他方の分岐流路は温水放熱機器６０の入口に接続され、この温水放熱機器６０の出口はブラインタンク５３の第２入口５９に接続される。温水放熱機器６０は、例えば、温水暖房機（ファンコンベクタ）６１、浴室乾燥機６２を有する。
【００３０】
一方、ブライン循環回路５１において、ブライン加熱用熱交換器５０の入口側流路（すなわち、ブラインタンク５３から流出した温度上昇前のブラインが流れる流路）から流路６３が分岐され、その流路６３は、床暖房装置６４の入口に接続される。床暖房装置６４の出口は、温水放熱機器６０の出口側流路に合流して、ブラインタンク５３の第２入口５９に接続されている。
【００３１】
なお、温水暖房機６１、浴室乾燥機６２および床暖房装置６４にはそれぞれ専用の流量調整弁６１ａ、６２ａ、６４ａが内蔵され、制御装置４により、弁開度が制御される。そして制御装置４は、この流量調整弁６１ａ、６２ａ、６４ａの弁開度を制御することにより、温水暖房機６１、浴室乾燥機６２および床暖房装置６４のブライン流量をそれぞれ個別に調整することができる。また、各流量調整弁６１ａ、６２ａ、６４ａは各機器へのブラインの流れを遮断することもできる。
【００３２】
制御装置４は、出湯される温水の温度が、ユーザにより設定された給湯目標温度となるように、ヒートポンプユニット２及び貯湯ユニット３の電動素子を制御する。例えば、制御装置４は、貯湯タンク１５内に十分な温水が貯留されている場合、切替弁３２を制御して、熱交換器２４を通過した温水を直接出湯配管３３へ流す。そして湯水混合弁３５の弁体位置を調節して、出湯温度を調整する。
一方、制御装置４は、熱交換器２４による熱交換だけでは出湯温度が給湯目標温度に到達しない場合、あるいは、床暖房または追い焚きなどを行う場合、切替弁３２を制御して、給水を燃焼加熱配管３４の方へ流すとともに、ガス式燃焼器４０の燃焼作動を始動し、温水加熱室４５にて給水またはブラインを加熱して、高温温水を供給したり、高温のブラインを床暖房装置６４などへ供給する。
さらに、制御装置４には、風呂リモコン、台所リモコンなど、給水に関する操作部９ａが有線または無線により接続される。同様に、制御装置４には、床暖房リモコンなど、貯湯ユニット３より熱を供給されて動作する機器の操作部９ｂが有線または無線により接続される。そして制御部４は、操作部９ａ、９ｂを介してユーザにより入力された、給湯装置１のオン／オフ、給湯目標温度、床暖房のオン／オフなどの設定信号を受信し、それら設定信号に応じて給湯装置１を制御する。なお操作部９ａ、９ｂは、例えば、給湯装置１の電源をオン／オフするための電源スイッチと、温度設定などを調節するためのボタンスイッチと、設定温度、給湯装置１の状態などを表示するための液晶ディスプレイなどをそれぞれ有する。
【００３３】
図２に、制御装置４の概略構成図を示す。図２に示すように、制御装置４は、貯湯ユニット制御装置５、ガス燃焼器制御装置６及びヒートポンプ制御装置７を有する。そして貯湯ユニット制御装置５、ガス燃焼器制御装置６及びヒートポンプ制御装置７は、それぞれ、別の基板に実装され、互いに通信可能となっている。さらに、貯湯ユニット制御装置５とガス燃焼器制御装置６に跨って、湯水混合弁３５を駆動するための湯水混合弁駆動回路８が設けられる。
【００３４】
貯湯ユニット制御装置５は、貯湯ユニット３のうち、主にヒートポンプユニット２により加熱された温水を用いて給水を加熱する電気温水器に関する部分に含まれる電動素子を制御する。具体的には、貯湯ユニット制御装置５は、電動ポンプ１８、切替弁３２、循環ポンプ２３などの電動素子を制御する。そのために、貯湯ユニット制御装置５は、各電動素子の駆動回路と、各制御装置間での通信やセンサもしくは操作部９ａと貯湯ユニット制御装置５間の通信を行う通信回路と、貯湯ユニット制御装置５の各部を制御する制御回路と、貯湯ユニット制御装置５の各部へ電力を供する電源回路などを有する。
一方、ガス燃焼器制御装置６は、貯湯ユニット３のうち、主にガス式燃焼器４０により温水を加熱するガス温水器に関する部分、温水放熱機器６０または床暖房装置６４に関する部分に含まれる電動素子を制御する。具体的には、ガス燃焼器制御装置６は、点火装置４２、電動送風機４３、第１電磁弁４６、第２電磁弁４７、電動ブラインポンプ５２、ブライン流量調整弁５７、流量調整弁６１ａ、６２ａ、６４ａなどの電動素子を制御する。そのために、ガス燃焼器制御装置６も、各電動素子の駆動回路と、各制御装置間での通信やセンサもしくは操作部９ｂとガス燃焼器制御装置６間の通信を行う通信回路と、ガス燃焼器制御装置６の各部を制御する制御回路と、ガス燃焼器制御装置６の各部へ電力を供する電源回路などを有する。
さらに、貯湯ユニット制御装置５及びガス燃焼器制御装置６の何れも、出湯温度調整のために、湯水混合弁駆動回路８を制御して、湯水混合弁３５を駆動可能となっている。
またヒートポンプ制御装置７は、貯湯ユニット制御装置５からの制御信号に応じて、ヒートポンプユニット２の電動素子（すなわち、コンプレッサ１１など）を制御する。
なお、貯湯ユニット制御装置５、ガス燃焼器制御装置６及びヒートポンプ制御装置７を構成する各部の回路は、公知の様々な回路を用いて構成することができるので、ここでは、それら回路の詳細な構成についての説明は省略する。
【００３５】
図３に、湯水混合弁駆動回路８の一例の回路構成図を示す。湯水混合弁駆動回路８は、駆動回路８１及び保護回路８２を有する。
駆動回路８１は、NPN型トランジスタTr1と、フォトカプラPC1とを有する。そして駆動回路８１は、貯湯ユニット制御装置５またはガス燃焼器制御装置６による制御に応じて、湯水混合弁３５のアクチュエータ３５ａへ電力を供給または遮断する。なお、この例では、アクチュエータ３５ａとして、複数のコイルを有し、各コイルに流す電流を制御することによりロータを回転させるステッピングモータを採用した。そして図３では、簡単化のために、一つのコイルに対して電流を供給する回路の構成のみを図示したが、実際には、湯水混合弁駆動回路８は、各コイルごとに同様の回路を有する。また、アクチュエータ３５ａとして、他の様々なモータを採用してもよい。
トランジスタTr1のベース端子は、貯湯ユニット制御装置５の制御回路８３の出力端子x1とダイオードD1を介して接続される。なお、ダイオードD1は、出力端子x1から出力された制御信号をトランジスタTr1のベース端子へ伝達し、逆向きの電流を遮断するように電流を整流する。また、トランジスタTr1のコレクタ端子は、湯水混合弁３５のアクチュエータ３５ａを構成するコイルの一端に接続される。さらに、トランジスタTr1のエミッタ端子は接地される。
また、アクチュエータ３５ａを構成するコイルの他端は、直流電圧を供給する電源回路B1に電源線L1を介して接続される。なお、電源線L1とトランジスタTr1のコレクタ端子とは、ダイオードD2を介して接続されている。なお、ダイオードD2は、電源回路B1からの出力電流が、トランジスタTr1のコレクタ端子へ直接流れないように、電流を整流する。
【００３６】
一方、フォトカプラPC1の発光ダイオードのアノード端子は、ガス燃焼器制御装置６の制御回路８４の出力端子y1と接続されている。また、フォトカプラPC1の発光ダイオードのカソード端子は接地されている。さらに、フォトカプラPC1のコレクタ端子は、電源線L1と接続されている。そしてフォトカプラPC1のエミッタ端子は、ダイオードD3を介してトランジスタTr1のベース端子と接続されている。なお、ダイオードD3は、フォトカプラPC1のエミッタ端子から出力された信号をトランジスタTr1のベース端子へ伝達し、逆向きの電流を遮断するように電流を整流する。
【００３７】
さらに、フォトカプラPC1のエミッタ端子は、保護回路８２を構成するNPN型トランジスタTr2のコレクタ端子に接続される。そのトランジスタTr2のエミッタ端子は接地される。さらに、トランジスタTr2のエミッタ端子は、コンデンサC1を介して接地されるとともに、コンデンサC1及び抵抗R1を介して、フォトカプラPC1のカソード端子にも接続される。またトランジスタTr2のベース端子は、貯湯ユニット制御装置５の制御回路８３の出力端子x2に接続されている。
【００３８】
以下、湯水混合弁駆動回路８の動作について説明する。
最初に、貯湯ユニット制御装置５及びガス燃焼器制御装置６の何れも、湯水混合弁３５を動かさない（すなわち、配管３１ａへ流れる給水の流量と熱交換器２４及びガス燃焼装置４０へ向かう給水の流量の比率を変更しない）ときの湯水混合弁駆動回路８の動作について説明する。
この場合、貯湯ユニット制御装置５の制御回路８３及びガス燃焼器制御装置６の制御回路８４の何れも駆動信号を出力しない。すなわち、制御回路８３の出力端子x1、x2及び制御回路８４の出力端子y1は低電位状態となり、トランジスタTr1及びTr2、フォトカプラPC1は何れもオフとなる。そのため、トランジスタTr1のコレクタ−エミッタ間を電流が流れることはできないので、トランジスタTr1のコレクタに接続されるアクチュエータ３５ａにも、電流は流れない。したがって、アクチュエータ３５ａは、湯水混合弁３５の弁体を動かさない。
【００３９】
次に、ガス燃焼器制御装置６から湯水混合弁３５を駆動する場合について説明する。この場合、ガス燃焼器制御装置６の制御回路８４は、出力端子y1から駆動信号を出力し、フォトカプラPC1をオンにして、フォトカプラPC1のコレクタ−エミッタ間に電流が流れることを可能にする。一方、貯湯ユニット制御装置５の制御回路８３は、駆動信号を出力せず、出力端子x1及びx2は低電位状態のままである。この場合、電源回路B1から供給される電流は、フォトカプラPC1のコレクタ−エミッタ間を経由して、トランジスタTr1のベース端子に到達する。そのため、トランジスタTr1もオンとなり、トランジスタTr1のコレクタ−エミッタ間に電流が流れることが可能となる。そのため、電源回路B1からアクチュエータ３５ａのコイルを経由した電流は、トランジスタTr1のコレクタ端子からエミッタ端子を経由して流れるようになる。したがって、制御回路８４が駆動信号を出力している間、アクチュエータ３５ａは湯水混合弁３５の弁体を動かすことができる。
【００４０】
一方、貯湯ユニット制御装置５から湯水混合弁３５を駆動する場合について説明する。この場合、貯湯ユニット制御装置５の制御回路８３は、出力端子x1及びx2から駆動信号を出力する。すなわち、制御回路８３は、トランジスタTr1及びTr2をオンにする。したがって、トランジスタTr1のコレクタ−エミッタ間に電流が流れることが可能となる。そのため、電源回路B1からアクチュエータ３５ａのコイルを経由した電流は、トランジスタTr1のコレクタ端子からエミッタ端子を経由して流れるようになる。したがって、制御回路８３が駆動信号を出力している間、アクチュエータ３５ａは湯水混合弁３５の弁体を動かすことができる。
【００４１】
なお、貯湯ユニット制御装置５の制御回路８３が駆動信号を出力している間に、ガス燃焼器制御装置６の制御回路８４が、その出力端子y1から駆動信号を出力し、フォトカプラPC1をオンにしたとしても、電源回路B1からフォトカプラPC1のコレクタ−エミッタ間を経由して流れる電流は、トランジスタTr1のベースに到達しない。これは、出力端子x2からの信号によって保護回路８２を構成するトランジスタTr2もオンとなっているため、フォトカプラPC1のエミッタから出力された電流は、トランジスタTr2のコレクタ−エミッタ間を経由してグラウンドへ流れるためである。このように、保護回路８２は、貯湯ユニット制御装置５とガス燃焼器制御装置６の両方が湯水混合弁３５を駆動することを防止して、湯水混合弁駆動回路８及びアクチュエータ３５ａの動作が不安定になることを防止する。
【００４２】
なお、各制御装置は、出湯温度を給湯目標温度に一致させるために、以下のように湯水混合弁３５などを制御する。
まず、ガス式燃焼器４０を動作させず、貯湯タンク１５内の温水のみを用いて給水を加熱する場合（すなわち、電気温水器のみを用いて給水を加熱する場合）、貯湯ユニット制御装置５は、切替弁３２を制御して、燃焼加熱配管３４への流路を閉じ、熱交換器２４を経た温水が給水配管３１から直接出湯配管３３へ流れるようにする。そして貯湯ユニット制御装置５は、流量センサ３９により検知された出湯量、温度センサ３８により検知された給水温度、温度センサ１９ａ〜１９ｅにより検知された貯湯タンクの湯温及び操作部９ａを介して設定された給湯目標温度に基づいて、温度センサ３６により検知される温水の熱交換器２４の出口温度が給湯目標温度よりも所定温度T1℃高くなるように、循環ポンプ２３の回転数を調整する。そして貯湯ユニット制御装置５は、温度センサ３７により検知される出湯温度が、給湯目標温度となるように湯水混合弁３５を駆動して、熱交換器２４を経由した温水の流量と、給水配管３１から配管３１ａを経由して出湯配管３３へ流れる給水の流量の比率を調整する。さらに、流量センサ３９により出湯量が変化したことが検知されると、貯湯ユニット制御装置５は、出湯温度と給湯目標温度の差が小さくなるようなフィードバック制御を行って、湯水混合弁３５の開度を調節する。
【００４３】
次に、貯湯タンク１５内の温水を用いず、ガス式燃焼器４０により給水を加熱する場合（すなわち、ガス温水器のみを用いて給水を加熱する場合）、貯湯ユニット制御装置５は、切替弁３２を制御して燃焼加熱配管３４への流路を開放し、給水が給水配管３１から燃焼加熱配管３４を経由して出湯配管３３へ流れるようにする。そしてガス燃焼器制御装置６は、給水温度、出湯量及び給湯目標温度に基づいて、ガス式燃焼器４０から排出された温水の温度が給湯目標温度よりも所定温度T2℃高くなるように、ガス燃焼量を調整する。そしてガス燃焼器制御装置６は、出湯温度が、給湯目標温度となるように湯水混合弁３５を駆動して、ガス式燃焼器４０を経由した温水の流量と、給水配管３１から配管３１ａを経由して出湯配管３３へ流れる給水の流量の比率を調整する。さらに、流量センサ３９により出湯量が変化したことが検知されると、ガス燃焼器制御装置６は、出湯温度と給湯目標温度の差が小さくなるようなフィードバック制御を行って、湯水混合弁３５の開度を調節する。
なお、所定温度T1℃及びT2℃は、電気温水器あるいはガス温水器の熱効率を向上させてエネルギー消費量を抑制するためには、低い値の方が好ましい。ただし、所定温度T1℃及びT2℃を余りに低く設定すると、出湯量が急激に増加したときに、出湯温度が低下することを避けられなくなる。そこで、所定温度T1℃及びT2℃は、想定される出湯量の増加分に応じて出湯温度を一定に保てるように、給湯装置１の設置形態に応じて適宜最適化される。
【００４４】
また、貯湯タンク１５内の湯量が不十分なために、貯湯タンク１５内の温水とガス式燃焼器４０の両方により給水を加熱する場合（すなわち、電気温水器とガス温水器の両方を用いて給水を加熱する場合）、貯湯ユニット制御装置５は、切替弁３２を制御して燃焼加熱配管３４への流路を開放し、給水が給水配管３１から燃焼加熱配管３４を経由して出湯配管３３へ流れるようにする。そして貯湯ユニット制御装置５は、温度センサ３６により検知される、温水の熱交換器２４の出口温度が給水温度よりも若干高い所定温度T3℃（例えば、25℃）となるように、循環ポンプ２３を制御する。
一方、ガス燃焼器制御装置６は、ガス温水器のみを用いて給水を加熱する場合と同様に、ガス燃焼量及び湯水混合弁３５の開度を調節する。ただし、この場合において、ガス燃焼器制御装置６は、ガス燃焼量を決定する際、温度センサ３８により検知される給水温度の代わりに、温度センサ３６により検知される出口温度（あるいは上記の所定温度T3℃）を参照する。そして流量センサ３９により出湯量が変化したことが検知されると、ガス燃焼器制御装置６は、出湯温度と給湯目標温度の差が小さくなるようなフィードバック制御を行って、湯水混合弁３５の開度を調節する。なお、この場合には、出湯量が変化したときの湯水混合弁３５の開度を、貯湯ユニット制御装置５が制御してもよい。
【００４５】
以上説明してきたように、本発明に係る給湯装置１は、電気温水器の制御回路とガス式燃焼器の制御回路の何れによっても、湯水混合弁３５を直接制御できる。そのため、係る給湯装置１は、ガス式燃焼器を動作させているときも、加熱前の給水と加熱後の温水の流量の比率を迅速に調整できるので、ガス式燃焼器の動作中に出湯量が急激に変化したとしても、出湯温度を一定に保つことができる。
【００４６】
なお、上述してきた実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。例えば、湯水混合弁駆動回路の構成は、上記の実施形態に限られない。
【００４７】
図４に、別の一例に係る湯水混合弁駆動回路８’の回路構成図を示す。この湯水混合弁駆動回路８'は、図３に示した湯水混合弁駆動回路８と比較して、トランジスタTr2の代わりに、保護回路８２’として、電源回路B1からフォトカプラPC1のコレクタ端子を結ぶ電源線L2上にスイッチSW1を有する点で相違する。なお、図４において、上記の湯水混合弁駆動回路８の構成要素と同一の構成及び機能を有する素子には、同一の参照番号を付した。以下では、湯水混合弁駆動回路８'のうち、上記の実施形態に係る湯水混合弁駆動回路８と異なる点についてのみ説明する。
【００４８】
保護回路８２’のスイッチSW1は、貯湯ユニット制御装置５の制御回路８３により制御される。そして貯湯ユニット制御装置５の制御回路８３が駆動信号を出力している間、スイッチSW1は開放され、電源線L2を切断する。そのため、貯湯ユニット制御装置５が湯水混合弁３５を駆動している間は、ガス燃焼器制御装置６の制御回路８４がその出力端子y1から駆動信号を出力しても、フォトカプラPC1から駆動回路９１のトランジスタTr1のベース端子には、電流は流れない。
一方、貯湯ユニット制御装置５の制御回路８３が駆動信号を出力していないとき、スイッチSW1は閉じられ、電源線L2を接続する。そのため、ガス燃焼器制御装置６の制御回路８４がその出力端子y1から駆動信号を出力すると、フォトカプラPC1から駆動回路９１のトランジスタTr1のベース端子へ電流が流れるので、トランジスタTr1はオンになり、アクチュエータ３５ａに電流が供給される。したがって、上記の実施形態に係る保護回路８２と同様に、保護回路８２’は、貯湯ユニット制御装置５とガス燃焼器制御装置６の両方が湯水混合弁３５を駆動することを防止して、湯水混合弁駆動回路８及びアクチュエータ３５ａの動作が不安定になることを防止できる。
【００４９】
また、湯水混合弁を、給水配管から温水器へ向かう配管と直接出湯配管へ向かう配管に分岐する分岐部に設置する代わりに、給水配管から出湯配管に直接接続される配管が出湯配管と合流する合流部に設置してもよい。
さらに、上記の実施形態におけるガス式燃焼器の代わりに、灯油燃焼器などの別の燃焼器を用いてもよい。
さらに、上記の実施形態では、電気温水器として、ヒートポンプユニットにより加熱した温水を給水との熱交換に使用する、いわゆる間接加熱方式温水器を採用したが、電気温水器として、ヒートポンプユニットにより給水を直接加熱する直接加熱方式温水器を採用してもよい。
【００５０】
図５に、このような直接加熱方式温水器を採用した、本発明の他の実施形態に係る給湯装置１０の概略構成図を示す。なお、図５において、給湯装置１０の各構成要素のうち、図１に示した給湯装置１の対応する構成要素と同一の機能及び構成を有するものには、その対応する構成要素と同一の参照番号を付した。また、給湯装置１０は、給湯装置１と比較して、熱交換２４を有さない点で異なる。このため、給湯装置１０では、給水配管３１は湯水混合弁３５を経て直接貯湯タンク１５に接続され、給水は貯湯タンク１５へ供給される。そしてその給水は、ヒートポンプユニット３により加熱され、貯湯タンク１５へ戻される。また、出湯配管３３は、切替弁３２を介して貯湯タンク１５の上部に設けられた取水口２０に接続される。そのため、出湯時には、貯湯タンク１５の取水口２０から温水が取り出される。この給湯装置１０においても、上記の実施形態と同様に、貯湯ユニット制御装置５とガス燃焼器制御装置６の何れによっても、湯水混合弁３５を直接制御できる。そのため、係る給湯装置１０は、ガス式燃焼器を動作させているときも、加熱前の給水と加熱後の温水の流量の比率を迅速に調整できるので、ガス式燃焼器の動作中に出湯量が急激に変化したとしても、出湯温度を一定に保つことができる。なお、給湯装置１０の変形例として、給水配管から分岐して直接出湯配管に合流する配管３１ａが出湯配管３３と合流する合流部に湯水混合弁３５を設けてもよい。
【００５１】
以上のように、当業者は、本発明の範囲内で、実施される形態に合わせて様々な変更を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態に係る給湯装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る給湯装置に用いられる制御装置の概略構成図である。
【図３】湯水混合弁駆動回路の一例を示す回路構成図である。
【図４】湯水混合弁駆動回路の他の一例を示す回路構成図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る給湯装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５３】
１、１０    給湯装置
２    ヒートポンプユニット
３    貯湯ユニット
４    制御装置
５    貯湯ユニット制御装置
６    ガス燃焼器制御装置
７    ヒートポンプ制御装置
８、８’    湯水混合弁駆動回路
１５    貯湯タンク
２４    熱交換器
３１    給水配管
３３    出湯配管
３５    湯水混合弁
３５ａ    アクチュエータ
３６−３８    温度センサ
３９    流量センサ
４０    ガス式燃焼器
８１    駆動回路
８２、８２’    保護回路
８３、８４    制御回路
【図１】
2010025498.tif 000003
【図２】
2010025498.tif 000004
【図３】
2010025498.tif 000005
【図４】
2010025498.tif 000006
【図５】
2010025498.tif 000007