(57)【要約】【課題】シャワー等の給湯端末からのお湯の使用時に、湯温の安定性を図った使用性の高い給湯機を提供すること。【解決手段】貯湯タンク内の湯水を沸き上げる加熱手段２と、加熱手段２から貯湯タンク９上部に高温湯を供給する供給管１８と、供給管１８から貯湯タンク９を介さずに直接分岐した第１出湯管１２と、給水源２５から水を供給する給水管１４と、第１出湯管１２と給水管１４とを接続し湯と水とを混合する混合弁１５と、混合弁１５にて温度調整した湯水を出水する給湯端末１１と、制御手段とを備え、給湯端末１１から湯水が出水していないときに、加熱手段２が加熱動作を行った場合、混合弁１５を低温水供給側に所定開度駆動させることを特徴とする給湯機。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる加熱手段と、前記加熱手段から前記貯湯タンク上部に高温湯を供給する供給管と、前記供給管から前記貯湯タンクを介さずに直接分岐した第１出湯管と、給水源から水を供給する第１給水管と、前記第１出湯管と前記第１給水管とを接続し湯と水とを混合する混合弁と、前記混合弁にて温度調整した湯水を出水する給湯端末と、制御手段とを備え、前記給湯端末から湯水が出水していないときに、前記加熱手段が加熱動作を行った場合、前記制御手段は、前記混合弁を低温水供給側に所定開度駆動させることを特徴とする給湯機。
【請求項２】
湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる加熱手段と、前記加熱手段から前記貯湯タンク上部に高温湯を供給する供給管と、前記供給管から前記貯湯タンクを介さずに直接分岐した第１出湯管と、高さ方向において、前記第１出湯管の前記貯湯タンクへの接続位置と給水源から水を供給する第１給水管の前記貯湯タンクへの接続位置との間に接続された第２出湯管と、前記第１出湯管と前記第２出湯管を接続し湯と水とを混合する中間混合弁と、前記中間混合弁の下流側に接続された第３出湯管と給水源から水を供給する第２の給水管とを接続し湯と水とを混合する混合弁と、前記混合弁にて温度調整した湯水を出水する給湯端末と、制御手段とを備え、前記給湯端末から湯水が出水していないときに、前記加熱手段が加熱動作を行った場合、前記制御手段は、前記中間混合弁を低温水供給側に所定開度駆動させることを特徴とする給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、お湯を給湯端末へ供給する給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の給湯機は、湯水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンク内の湯水を沸き上げる加熱手段と、加熱手段からタンク上部に高温湯を供給する供給管と、貯湯タンクの上部から供給管とは別の取り出し口から高温湯を出湯する出湯管と、出湯管と給水源から水を供給する給水管を接続して湯水を混合する混合弁と、混合弁の下流側にある温度検出手段を用いて給湯端末から出湯する。
【０００３】
混合弁制御は、混合弁の下流側にある温度検出の情報を元にして、目標温度との温度偏差に応じて湯水の混合比を制御しカラン等の給湯端末へ目標温度の湯を提供する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１６８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、加熱手段からタンク上部に高温湯を供給する供給管と、供給管から分岐して、タンク上部から高温湯を出湯する出湯管からなる給湯回路の貯湯タンク上方の取り出し口の簡素化を行った給湯機では、加熱手段が加熱中の場合、タンク上部の湯水が高温となり、その結果、シャワー等の給湯端末からのお湯使用時の混合弁の混合弁開度が、加熱運転中と加熱運転停止時で異なるため、加熱運転中と加運転熱停止時とで、シャワー等の給湯端末からのお湯使用時に湯温変動が大きくなってしまうという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、シャワー等の給湯端末からのお湯の使用時に、湯温の安定性を図った使用性の高い給湯機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決する本発明の給湯機は、湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる加熱手段と、前記加熱手段から前記貯湯タンク上部に高温湯を供給する供給管と、前記供給管から前記貯湯タンクを介さずに直接分岐した第１出湯管と、給水源から水を供給する給水管と、前記第１出湯管と前記給水管とを接続し湯と水とを混合する混合弁と、前記混合弁にて温度調整した湯水を出水する給湯端末と、制御手段とを備え、前記給湯端末から湯水が出水していないときに、前記加熱手段が加熱動作を行った場合、前記制御手段は、前記混合弁を低温水供給側に所定開度駆動させることを特徴とするものである。
【０００８】
これにより、加熱手段が加熱運転中、加熱運転停止に関わらず、シャワー等使用時の湯温変動の安定化を図り、使用者に不快感を与えることがない。
【０００９】
また、前記従来の課題を解決する本発明の給湯機は、湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる加熱手段と、前記加熱手段から前記貯湯タンク上部に高温湯を供給する供給管と、前記供給管から前記貯湯タンクを介さずに直接分岐した第１出湯管と、高さ方向において、前記第１出湯管の前記貯湯タンクへの接続位置と給水源から
水を供給する第１給水管の前記貯湯タンクへの接続位置との間に接続された第２出湯管と、前記第１出湯管と前記第２出湯管を接続し湯と水とを混合する中間混合弁と、前記中間混合弁の下流側に接続された第３出湯管と給水源から水を供給する第２の給水管とを接続し湯と水とを混合する混合弁と、前記混合弁にて温度調整した湯水を出水する給湯端末と、制御手段とを備え、前記給湯端末から湯水が出水していないときに、前記加熱手段が加熱動作を行った場合、前記制御手段は、前記中間混合弁を低温水供給側に所定開度駆動させることを特徴とするものである。
【００１０】
これにより、加熱手段が加熱運転中、加熱運転停止に関わらず、シャワー等使用時の湯温変動の安定化を図り、使用者に不快感を与えることがない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、シャワー等の給湯端末からのお湯の使用時に、湯温の安定性を図った使用性の高い給湯機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の構成図
【図２】従来の給湯端末の温度変動を示した図
【図３】本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の給湯端末の温度変動を示した図
【図４】本発明の実施の形態２における貯湯式給湯機の構成図
【図５】従来の給湯端末の温度変動を示した図
【図６】本発明の実施の形態２における貯湯式給湯機の給湯端末の温度変動を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる加熱手段と、前記加熱手段から前記貯湯タンク上部に高温湯を供給する供給管と、前記供給管から前記貯湯タンクを介さずに直接分岐した第１出湯管と、給水源から水を供給する給水管と、前記第１出湯管と前記給水管とを接続し湯と水とを混合する混合弁と、前記混合弁にて温度調整した湯水を出水する給湯端末と、制御手段とを備え、前記給湯端末から湯水が出水していないときに、前記加熱手段が加熱動作を行った場合、前記制御手段は、前記混合弁を低温水供給側に所定開度駆動させることを特徴とする給湯機である。
【００１４】
これにより、加熱手段が加熱運転中、加熱運転停止に関わらず、シャワー等使用時の湯温変動の安定化を図り、使用者に不快感を与えることがない。
【００１５】
第２の発明は、湯水を貯える貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる加熱手段と、前記加熱手段から前記貯湯タンク上部に高温湯を供給する供給管と、前記供給管から前記貯湯タンクを介さずに直接分岐した第１出湯管と、高さ方向において、前記第１出湯管の前記貯湯タンクへの接続位置と給水源から水を供給する第１給水管の前記貯湯タンクへの接続位置との間に接続された第２出湯管と、前記第１出湯管と前記第２出湯管を接続し湯と水とを混合する中間混合弁と、前記中間混合弁の下流側に接続された第３出湯管と給水源から水を供給する第２の給水管とを接続し湯と水とを混合する混合弁と、前記混合弁にて温度調整した湯水を出水する給湯端末と、制御手段とを備え、前記給湯端末から湯水が出水していないときに、前記加熱手段が加熱動作を行った場合、前記制御手段は、前記中間混合弁を低温水供給側に所定開度駆動させることを特徴とする給湯機である。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
これにより、加熱手段が加熱運転中、加熱運転停止に関わらず、シャワー等使用時の湯温変動の安定化を図り、使用者に不快感を与えることがない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、第１の実施の形態における貯湯式給湯機の構成図である。図１において、本実施の形態の貯湯式給湯機１は、加熱手段であるヒートポンプ装置２と湯を沸き上げるための貯湯装置３から構成されている。
【００１９】
ヒートポンプ装置２は、圧縮機５と水冷媒熱交換器６と膨張弁７と蒸発器８とを順次冷媒配管で環状に接続して構成されており、ヒートポンプ装置２内には冷媒が循環している。冷媒には二酸化炭素冷媒を用いる。なお、冷媒としては、他にもＲ４１０ａ等のフロン系冷媒、プロパン等の炭化水素系冷媒などが挙げられる。
【００２０】
貯湯装置３は、貯湯タンク９と水冷媒熱交換器６と循環ポンプ１０とを順次給湯配管で環状に接続して構成されており、循環ポンプ１０を駆動することで、貯湯タンク９の下方部の低温水を水冷媒熱交換器６へ送り、水冷媒熱交換器６では高温冷媒から熱を受け取ることで高温水を生成し、生成した高温水は供給する供給管１８から貯湯タンク９の上方に積層状態で高温水貯えられていく。
【００２１】
この貯湯運転は、夜間などの決まった時間もしくは貯湯タンク内の残湯から決定される時間になると開始し、貯湯タンク９内に高温水で満たされるまで続けられる。
【００２２】
次に、カラン等の給湯端末１１への湯の供給について説明する。供給管１８から分岐して高温水を出湯する第１出湯管１２と、給水源から前記貯湯タンクに水を供給する第１給水管１３と、第１出湯管１２と第１給水管１３から分岐した第２給水管１４とを接続し混合装置である混合弁１５で湯と水を混合する。
【００２３】
混合弁１５の下流には、湯水の温度を検出するサーミスタ１６と湯水の流量を検出する流量検出装置１７が、給湯管４４に備えられている。また、混合弁１５の制御などを行うマイコンや電子部品で構成された制御装置（図示せず）が設けられており、通常、混合弁１５の制御は、流量検出装置１７が流量を検出している間、サーミスタ１６で検出する温度が設定温度になるように制御手段（図示せず）にてフィードバック制御を行う。
【００２４】
以上のように構成された貯湯式給湯機において、カラン等の単独時の電動式混合弁制御について説明する。
【００２５】
給湯端末１１から出湯させる場合、混合弁１５の制御は、サーミスタ１６で検出する温度が使用者の設定した設定温度になるようにフィードバック制御を行い、出湯が停止すると、混合弁１５の混合弁開度は出湯停止時の混合弁開度で留まり再出湯に備える。
【００２６】
出湯停止後にヒートポンプ装置２と貯湯装置にて沸き上げ運転を開始した場合、貯湯タンク９の上方に高温水が貯えられる。沸き上げ運転中と沸き上げ停止時で、給水温度は同じ温度であるが、貯湯タンク９の上方に貯えられる高温水の温度が異なるため、給湯端末１１から出湯した場合の混合弁１５の混合弁開度は異なる。
【００２７】
給湯端末１１からの出湯が停止中に、沸き上げ運転が開始すると貯湯タンク９の上方に高温水が貯えられ、出湯停止時の混合弁１５の混合弁開度と再出湯時の混合弁１５の混合弁開度が異なるため、再出湯時、給湯端末１１から出湯される湯温の変動が大きくなり、使用者に不快感を与えてしまう。
【００２８】
そこで、沸き上げ運転中、沸き上げ運転停止に関わらず、給湯端末１１から再出湯をしても温度変動幅を小さくなるように混合弁１５の混合弁制御にフィードフォアー制御を追加して問題解決を図る。
【００２９】
図２は、従来の混合弁制御で再出湯した場合の給湯端末１１から出湯した時の温度チャート図である。例えば、給湯温度４０℃、給水温度１５℃、貯湯タンク９上方の温度７０℃で、給湯流量１０Ｌ／ｍｉｎで出湯した時の混合弁１５の混合弁開度は５０％となる。
【００３０】
また、給湯温度４０℃、給水温度１５℃、貯湯タンク９上方の温度８０℃で給湯流量１０Ｌ／ｍｉｎで出湯した時の混合弁１５の混合弁開度は４０％となる。給湯端末１１が出湯停止時に沸き上げ運転停止で、再出湯時に沸き上げ運転中に出湯した場合、貯湯タンク９上方の温度は７０℃から８０℃に変化すると、給湯端末１１から出湯時の混合弁１５の混合弁開度は５０％から４０％に変化する。
【００３１】
このとき、混合弁１５の混合弁開度の変化幅が大きいため、従来の混合弁制御では温度変化に対して十分な追随ができず、給湯端末１１からの湯温が４０℃から４５℃にオーバーシュートしてしまい、使用者に不快感を与えてしまう。
【００３２】
次に、図３を用いて混合弁１５の混合弁制御にフィードフォアー制御追加したときの再出湯時の湯温変動について説明する。図３は、混合弁１５の混合弁制御にフィードフォアー制御を追加した混合弁制御で再出湯した場合の給湯端末１１から出湯した時の温度チャート図である。
【００３３】
例えば、給湯温度４０℃、給水温度１５℃、貯湯タンク９上方の温度７０℃、給湯流量１０Ｌ／ｍｉｎで出湯した時の混合弁１５の混合弁開度は５０％となる。給湯端末１１から出湯が出湯停止中に、ヒートポンプ装置２と貯湯装置３にて沸き上げ運転を開始時、または開始してから所定時間経過後、または、水冷媒熱交換器６の出口温度が８０℃になった時、混合弁１５の混合弁開度を給湯設定温度４０℃、貯湯タンク９上方の温度８０℃、給水温度１５℃、給湯流量１０Ｌ／ｍｉｎで出湯を想定し、予め予想した第２給水管１４からの混合比が多くなる混合弁開度５０％に混合弁開度に駆動させておく。
【００３４】
再出湯時、混合弁１５の混合弁開度を予め予測した混合弁開度に駆動させているので、給湯端末１１からの出湯時、オーバーシュートが低減し使用者に不快感を与えることがない。なお、混合弁開度は実験値から予め定められた数値である。
【００３５】
また、給湯端末１１から出湯中に、ヒートポンプ装置２と貯湯装置にて沸き上げ運転を開始した時、または、水冷媒熱交換器６の出口温度が８０℃になった時、混合弁１５はサーミスタ１６で検出する温度が使用者の設定した設定温度になるようにフィードバック制御しており、貯湯タンク９上方の温度が高くなってもフィードバック制御にて給湯端末１１からの出湯温度は変動しないため、使用者に不快感に与えない。
【００３６】
以上のように、沸き上げ運転開始してから所定時間経過後またはサーミスタの温度上昇した時に電動式混合弁の混合弁開度を制御することにより、オーバーシュート現象の温度変動幅を低減し、より快適な温度制御を行うことができる。
【００３７】
なお、混合弁１５とは、シャワー、台所、風呂等への給湯を行う給湯端末１１に温度調整して出湯する混合弁である。
【００３８】
（実施の形態２）
図４は、第２の実施の形態における貯湯式給湯機の構成図である。図４において、本実施の形態２の貯湯式給湯機１は、加熱手段であるヒートポンプ装置２と湯を沸き上げるための貯湯装置３から構成されている。なお、ヒートポンプ装置２と湯を沸き上げるための貯湯装置３については、実施の形態１と同様であるので、その説明は省略する。
【００３９】
カラン等の給湯端末１１への湯の供給について説明する。供給管１８から分岐して高温水を出湯する第１出湯管１２と、貯湯タンク９の高さ方向において略中央部の胴部から高温水を出湯する第２出湯管２０とを接続し混合装置である中間混合弁２２で湯と水を混合する。
【００４０】
中間混合弁２２から出湯する第３出湯管２１と、給水源から前記貯湯タンクに水を供給する第１給水管１３から分岐した第２給水管１４とを接続し、混合装置である混合弁１５で湯と水を混合する。
【００４１】
混合弁１５の下流には、湯水の温度を検出するサーミスタ１６と湯水の流量を検出する流量検出装置１７が、給湯管４４に備えられている。また、混合弁１５、２２の制御などを行うマイコンや電子部品で構成された制御装置（図示せず）が設けられている。
【００４２】
通常、混合弁１５の制御は、流量検出装置１７が流量を検出している間、サーミスタ１６で検出する温度が設定温度になるように制御装置（図示せず）にてフィードバック制御する。
【００４３】
中間混合弁２２の制御は、第１残湯サーミスタ２６、第２残湯サーミスタ２７が検出する温度から、中間混合弁２２の混合弁出口温度が所定温度になるように制御装置にてフィードバック制御する。
【００４４】
また、第１残湯サーミスタ２６は、第２残湯サーミスタ２７よりも貯湯タンク９の上方に設置している。第２残湯サーミスタ２７は第２出湯管２０近傍に設置している。
【００４５】
以上のように構成された貯湯式給湯機において、カラン等の単独時の電動式混合弁制御について説明する。
【００４６】
中間混合弁２２の混合弁開度が、貯湯タンク９上方のみから高温水を取り出す混合弁開度（混合弁開度１００％）で給湯端末１１から出湯の場合、混合弁１５の制御は、サーミスタ１６で検出する温度が使用者の設定した設定温度になるようにフィードバック制御を行い、出湯が停止すると混合弁１５の混合弁開度は出湯停止時の混合弁開度で留まり再出湯に備える。
【００４７】
出湯停止後に中間混合弁２２の混合弁開度が１００％でヒートポンプ装置２と貯湯装置３にて沸き上げ運転を開始した場合、貯湯タンク９の上方に高温水が貯えられ沸き上げ運転中と沸き上げ停止時で、貯湯タンク９の上方に貯えられる高温水の温度が異なるため、中間混合弁２２の混合弁出口温度が異なる。給水温度が同じ温度であれば、給湯端末１１から出湯した場合、混合弁１５の混合弁開度も異なる。
【００４８】
そのため、再出湯時、給湯端末１１から出湯される湯温の変動が大きくなり、使用者に不快感を与えてしまう。そこで、沸き上げ運転中、沸き上げ運転停止に関わらず、給湯端末１１から再出湯をしても温度変動幅を小さくなるように中間混合弁２２の混合弁制御にフィードフォアー制御を追加して問題解決を図る。
【００４９】
図５は、従来の混合弁制御で再出湯した場合の給湯端末１１から出湯した時の温度チャ
ート図である。
【００５０】
例えば、給湯温度４０℃、給水温度１５℃、貯湯タンク９上方の温度７０℃、中間混合弁２２の混合弁開度が１００％、給湯流量１０Ｌ／ｍｉｎで出湯した時の混合弁１５の混合弁開度は５０％となる。
【００５１】
また、給湯温度４０℃、給水温度１５℃、貯湯タンク９上方の温度８０℃、中間混合弁２２の混合弁開度が１００％、給湯流量１０Ｌ／ｍｉｎで出湯した時の混合弁１５の混合弁開度は４０％となる。
【００５２】
給湯端末１１が出湯停止時に沸き上げ運転停止から再出湯時に沸き上げ運転中の場合、貯湯タンク９上方の温度は７０℃から８０℃に変化するため、給湯端末１１からの出湯時、混合弁１５の混合弁開度は５０％から４０％に変化する。
【００５３】
このとき、従来の混合弁制御では温度変化に対して十分な追随ができず、混合弁１５の混合弁開度の変化幅が大きく、給湯端末１１からの湯温が４０℃から４５℃にオーバーシュートしてしまい、使用者に不快感を与えてしまう。
【００５４】
次に、図６を用いて中間混合弁２２の混合弁制御にフィードフォアー制御を追加したときの再出湯時の湯温変動について説明する。
【００５５】
図６は、中間混合弁２２の混合弁制御にフィードフォアー制御を追加した混合弁制御で再出湯した場合の給湯端末１１から出湯した時の温度チャート図である。
【００５６】
例えば、給湯温度４０℃、給水温度１５℃、貯湯タンク９上方の温度７０℃、中間混合弁２２の混合弁開度が１００％で給湯流量１０Ｌ／ｍｉｎで出湯した時、中間混合弁２２の混合弁出口温度は７０℃で、混合弁１５の混合弁開度は５０％となる。
【００５７】
給湯端末１１から出湯が出湯停止時に、沸き上げ運転を開始時、または開始してから所定時間経過後、または、水冷媒熱交換器６の出口温度が８０℃になった時、中間混合弁２２の混合弁出口温度が、沸き上げ運転開始前と同じ７０℃となるように、予め予測して混合弁開度を１００％から、第２出湯管２０からの混合比が多くなる８０％へ駆動させておく。
【００５８】
再出湯時、中間混合弁２２の混合弁開度を予め予測した混合弁開度に駆動させているので、中間混合弁２２の混合弁出口温度は、沸き上げ状態に関らず一定となるため、混合弁１５は、従来の混合弁制御で沸き上げ状態に関らず給湯端末１１からの出湯時の温度変動幅は小さく使用者に不快感を与えることがない。なお、混合弁開度は実験値から予め定められた数値である。
【００５９】
なお、混合弁１５とは、シャワー、台所、風呂等への給湯を行う給湯端末１１に温度調整して出湯する混合弁である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明にかかる給湯機は、加熱手段の状態に関らず使用者に不快感を与えず、給湯端末からの出湯を使用できることが可能となるので、特にヒートポンプ給湯機に有用である。
【符号の説明】
【００６１】
１  貯湯式給湯機
２  ヒートポンプ装置（加熱手段）
３  貯湯装置
５  圧縮機
６  水冷媒熱交換器
７  膨張弁
８  蒸発器
９  貯湯タンク
１０  循環ポンプ
１１  給湯端末
１２  第１出湯管
１３  第１給水管
１４  第２給水管
１５  混合弁
１６  サーミスタ
１７  流量検出装置
１８  供給管
２０  第２出湯管
２１  第３出湯管
２２  中間混合弁
２５  給水源
２６  第１残湯サーミスタ
２７  第２残湯サーミスタ
４４  給湯管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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