(57)【要約】【課題】貯湯タンク内の中温水を利用する際の制御仕様を簡素化することのできる貯湯式給湯装置を提供する。【解決手段】貯湯式給湯機は、貯湯タンクから中温配管を通る中温水が流入する中温入口と、低温配管を通る低温水が流入する低温入口と、水出口とを有する切替弁と、貯湯タンクから高温配管を通る高温湯が流入する湯側入口と、切替弁の水出口からの水が流入する水側入口と、湯側入口から流入した高温湯と水側入口から流入した水とが混合した湯が出る湯出口とを有する混合弁と、を備える。低温配管、中温配管及び切替弁は、給水配管から中温配管及び中温位置に切り替えられた切替弁を通って混合弁の水側入口に至る第一経路と、給水配管から低温配管及び低温位置に切り替えられた切替弁を通って混合弁の水側入口に至る第二経路との圧力損失が同等になるように構成されている。【選択図】図１
2019152373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段により加熱された湯を貯湯する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの上部口に連通する高温配管と、
前記上部口よりも低位の中間口で前記貯湯タンクに連通する中温配管と、
水源の水を前記貯湯タンクへ供給する給水配管と、
前記中間口よりも低位の下部口又は前記給水配管の途中に連通する低温配管と、
前記貯湯タンクから前記中温配管を通って供給される中温水が流入する中温入口と、前記低温配管を通って供給される低温水が流入する低温入口と、水出口とを有し、前記中温入口を前記水出口へ連通させる中温位置と、前記低温入口を前記水出口へ連通させる低温位置とに流路を切り替え可能な切替弁と、
前記貯湯タンクから前記高温配管を通って供給される高温湯が流入する湯側入口と、前記切替弁の前記水出口からの水が流入する水側入口と、前記湯側入口から流入した高温湯と前記水側入口から流入した水とが混合した湯が出る湯出口とを有し、前記湯側入口から流入する高温湯と前記水側入口から流入する水の混合比を調整可能な混合弁と、を備え、
前記低温配管、前記中温配管及び前記切替弁は、
前記給水配管から前記中温配管及び前記中温位置に切り替えられた前記切替弁を通って前記混合弁の前記水側入口に至る第一経路と、前記給水配管から前記低温配管及び前記低温位置に切り替えられた前記切替弁を通って前記混合弁の前記水側入口に至る第二経路との圧力損失が同等になるように構成されていることを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項２】
前記低温配管、前記中温配管及び前記切替弁は、前記混合弁の開度と前記混合比との関係が、前記切替弁による流路の切り替えによらず一定となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯機。
【請求項３】
前記低温配管の途中で圧力損失を付与する流体抵抗部を備え、
前記流体抵抗部は、前記第一経路と前記第二経路の圧力損失が同等になるように構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の貯湯式給湯機。
【請求項４】
前記流体抵抗部は、前記切替弁から前記給水配管へ向かう流体の流れを阻害する逆止弁構造を含んで構成されていることを特徴とする請求項３に記載の貯湯式給湯機。
【請求項５】
前記流体抵抗部は、内径を絞る絞り構造を含んで構成されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の貯湯式給湯機。
【請求項６】
前記低温配管は、
配管部と、
前記配管部を接合する継手部と、を含んで構成され、
前記継手部は、前記配管部よりも小径な部分を含んで構成され、
前記流体抵抗部は、前記継手部を含んで構成されることを特徴とする請求項３から請求項５の何れか１項に記載の貯湯式給湯機。
【請求項７】
前記低温配管は、前記中温配管よりも内径が小径に構成され、
前記流体抵抗部は、前記低温配管を含んで構成されることを特徴とする請求項３から請求項６の何れか１項に記載の貯湯式給湯機。
【請求項８】
前記切替弁は、前記低温位置において前記低温入口から前記水出口へと至る低温流路の圧力損失が、前記中温位置において前記中温入口から前記水出口へと至る中温流路の圧力損失よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の貯湯式給湯機。
【請求項９】
前記切替弁は、回転可能なボール弁体を有する弁として構成され、
前記ボール弁体は、前記低温流路と前記中温流路とが内部に構成され、
前記低温流路は、前記中温流路の内径よりも小径の流路を含んで構成されていることを特徴とする請求項８に記載の貯湯式給湯機。
【請求項１０】
前記低温配管は、前記下部口に連通するように構成され、
前記低温配管及び前記中温配管は、圧力損失が同等になるように構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の貯湯式給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源で沸き上げた高温湯を貯えるための貯湯タンクを備える貯湯式給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、貯湯タンクの中間部から取り出される中間温度の中温水を給湯に利用する貯湯式給湯システムに関する技術が開示されている。このシステムは、具体的には給湯用混合弁と、三方弁とを備えている。給湯用混合弁は、高温配管から供給される高温水と、水源から供給される低温水又は中温配管から供給される中温水を混合することで、給湯先へ供給する湯を温度調節する。また、三方弁は、中温水が給湯用混合弁へ供給される中温水利用状態と低温水が給湯用混合弁へ供給される中温水非利用状態とを切り替える。
【０００３】
特許文献１の技術によれば、貯湯タンク内の中温水を利用することによって、貯湯タンクの下部の低温水の温度上昇が抑制される。これにより、沸き上げ効率の低下が防がれる。また、貯湯タンク内の中温水を給湯に利用することによって、高温水の使用が抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１９０８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の技術では、三方弁を切り替えることによって、中温水利用状態と中温水非利用状態とが切り替えられる。中温水利用状態では、中温水非利用状態と異なる水経路となる。このため、中温水利用状態では、給湯用混合弁の開度に対する実際の混合比の特性が、中温水非利用状態である場合と異なる特性になる可能性がある。給湯用混合弁の制御では、上記の特性を用いてその開度を演算することにより、給湯先へ供給する湯を温度調節することがある。この場合、中温水利用状態と中温水非利用状態とで異なる演算が必要となり、制御仕様の複雑化が課題となる。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、貯湯タンク内の中温水を利用する際の制御仕様を簡素化することのできる貯湯式給湯装置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】
本発明に係る貯湯式給湯機は、加熱手段により加熱された湯を貯湯する貯湯タンクと、貯湯タンクの上部口に連通する高温配管と、上部口よりも低位の中間口で貯湯タンクに連通する中温配管と、水源の水を貯湯タンクへ供給する給水配管と、中間口よりも低位の下部口又は給水配管の途中に連通する低温配管と、貯湯タンクから中温配管を通って供給される中温水が流入する中温入口と、低温配管を通って供給される低温水が流入する低温入口と、水出口とを有し、中温入口を水出口へ連通させる中温位置と、低温入口を水出口へ連通させる低温位置とに流路を切り替え可能な切替弁と、貯湯タンクから高温配管を通って供給される高温湯が流入する湯側入口と、切替弁の水出口からの水が流入する水側入口と、湯側入口から流入した高温湯と水側入口から流入した水とが混合した湯が出る湯出口とを有し、湯側入口から流入する高温湯と水側入口から流入する水の混合比を調整可能な混合弁と、を備える。低温配管、中温配管及び切替弁は、給水配管から中温配管及び中温位置に切り替えられた切替弁を通って混合弁の水側入口に至る第一経路と、給水配管から低温配管及び低温位置に切り替えられた切替弁を通って混合弁の水側入口に至る第二経路との圧力損失が同等になるように構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の貯湯式給湯機によれば、貯湯タンク内の中温水を利用する際の制御仕様を簡素化することのできる貯湯式給湯装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１の貯湯式給湯機の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１の混合弁の構成を示す図である。
【図３】混合弁のボール弁体を回転させるステップ数に対する混合比の特性を示す特性図である。
【図４】実施の形態１の貯湯式給湯機の貯湯運転時の回路構成図である。
【図５】実施の形態１の貯湯式給湯機の追いだき運転時の回路構成図である。
【図６】実施の形態１の貯湯式給湯機の第一経路を利用した給湯運転時の回路構成図である。
【図７】実施の形態１の貯湯式給湯機の第二経路を利用した給湯運転時の回路構成図である。
【図８】中温水利用状態での第四流路切替弁の内部構造を示す概念図である。
【図９】中温水非利用状態での第四流路切替弁の内部構造を示す概念図である。
【図１０】継手部の内部構造を示す概念図である。
【図１１】実施の形態１の貯湯式給湯機の構成の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。本開示は、以下の各実施の形態で説明する構成のうち、組み合わせ可能な構成のあらゆる組み合わせを含み得る。
【００１１】
実施の形態１．
１.貯湯式給湯機の構成
図１は、実施の形態１の貯湯式給湯機の構成を示す図である。なお、図中において、制御部と各機能部品とを接続するリード線は省略する。実施の形態１の貯湯式給湯機１は、貯湯ユニット１００と、加熱手段としてのヒートポンプユニット２００とを有している。貯湯ユニット１００は、配管１０３，１３１および図示しない電気配線を介してヒートポンプユニット２００と接続されている。また、貯湯ユニット１００は、配管１４５，１４６を介して浴槽３００と接続されている。
【００１２】
実施の形態１の貯湯式給湯機１は、ヒートポンプユニット２００にて沸き上げられた湯を貯湯ユニット１００内の貯湯タンク１０１内に貯留する。貯湯タンク１０１の内部では、温度による密度差によって、上層側が高温で低層側が低温になる温度成層を形成することができる。貯湯タンク１０１内に貯留した湯は、例えば台所又は洗面所の蛇口、シャワー、浴槽３００などの給湯端末に供給される。
【００１３】
貯湯ユニット１００内には、貯湯タンク１０１のほか、追いだき熱交換器１２１、第一流路切替弁１０５、第二流路切替弁１０８、第三流路切替弁１２７、第四流路切替弁１６１、熱源循環ポンプ１２９、風呂循環ポンプ１２４、給湯混合弁１１５ａ、風呂混合弁１１５ｂ、制御部１０２、及びこれらの機器を接続する配管類が更に内蔵されている。追いだき熱交換器１２１は、貯湯タンク１０１から供給される熱源水と浴槽３００から循環する浴水との間で熱交換を行うことにより、浴水を加熱するためのものである。熱源循環ポンプ１２９は、熱源水等の湯水を循環させるためのものである。風呂循環ポンプ１２４は、浴水を循環させるためのものである。給湯混合弁１１５ａおよび風呂混合弁１１５ｂは、貯湯タンク１０１の上部から供給される高温水と給水配管１３９、低温配管１４１から供給される低温水又は中温配管１１２から供給される中温水との混合比を調整可能に構成されている。なお、以下の説明では、給湯混合弁１１５ａと風呂混合弁１１５ｂを特に区別しないときには、単に「混合弁１１５」と称する。
【００１４】
第一流路切替弁１０５は、入口となるｂポート及びｄポートと、出口となるａポート及びｃポートとを有する流路切替手段である。第二流路切替弁１０８は、入口となるｆポートと、出口となるｅポート、ｇポート及びｈポートとを有する流路切替手段である。第三流路切替弁１２７は、入口となるｉポート及びｋポートと、出口となるｊポートを有する流路切替手段である。第四流路切替弁１６１は、入口となるｍポート及びｎポートと、出口となるｌポートを有する流路切替手段である。
【００１５】
ヒートポンプユニット２００は、詳細な図示を省略するが、空気の熱を吸収して水を加熱して湯とすることのできる冷凍サイクルを搭載している。ヒートポンプユニット２００は、具体的には、湯水の出入り口となる流入口２０６および流出口２０５と、高温冷媒と湯水との熱交換を行う沸き上げ用熱交換器２０３と、流入口２０６と沸き上げ用熱交換器２０３とを接続する配管２０２と、流出口２０５と沸き上げ用熱交換器２０３とを接続する配管２０４と、冷凍サイクルを構成する図示しない圧縮機、膨張弁、送風ファン等の動作を制御する制御部２０１と、を有している。制御部２０１は、貯湯ユニット１００内の制御部１０２と通信可能に接続されている。
【００１６】
浴槽３００には、浴槽アダプタ３０１が設けられている。浴槽アダプタ３０１には、配管１４５，１４６の一端がそれぞれ接続されている。配管１４５の他端は、貯湯ユニット１００の風呂戻り口１５２に接続されている。配管１４６の他端は、貯湯ユニット１００の風呂往き口１５３に接続されている。
【００１７】
貯湯タンク１０１には、複数の湯水の出入口が設けられている。貯湯タンク１０１の上部領域には、第一上部口１０１ａと第二上部口１０１ｂとが設けられている。貯湯タンク１０１の下部領域には、第一下部口１０１ｃと第二下部口１０１ｄと入水口１０１ｅとが設けられている。また、貯湯タンク１０１の上部領域より低位且つ下部領域よりも高位に位置する中間部領域には、第一中間口１０１ｆと第二中間口１０１ｇとが設けられている。
【００１８】
貯湯タンク１０１の外面には、第一温度センサ１６４と第二温度センサ１６５が設けられている。第一温度センサ１６４は貯湯タンク１０１の中間部領域に配置され、第二温度センサ１６５は貯湯タンク１０１の上部領域に配置されている。第一温度センサ１６４及び第二温度センサ１６５は、それぞれの位置での水温を検出する。
【００１９】
次に、貯湯ユニット１００が備える弁類及び配管類について説明する。給水配管１３９の上流は、水源から引き込まれた給水口１５１に接続されている。給水配管１３９の途中には、第三温度センサ１６３が設けられている。第三温度センサ１６３は、水源から供給される低温水の温度を検出する。給水配管１３９の下流側は、給水配管１３８及び低温配管１４１に分岐している。給水配管１３８は、貯湯タンク１０１の入水口１０１ｅに接続されている。水源から供給される低温水が給水配管１３８から貯湯タンク１０１の入水口１０１ｅに流入することで、貯湯タンク１０１内は満水状態に維持される。
【００２０】
配管１３４の上流は、貯湯タンク１０１の第一下部口１０１ｃに接続されている。配管１３４の下流は、排水栓１３５に接続されている。排水栓１３５は、配管１３７により排水口１４９に接続されている。通常使用時には貯湯タンク１０１内は常に湯水で満水状態に維持される。しかしながら、貯湯タンク１０１内の湯水を排水する必要のある非常時には、排水栓１３５が開かれる。これにより、貯湯タンク１０１内の湯水は、配管１３４、排水栓１３５、配管１３７を経由して排水口１４９から排水される。
【００２１】
配管１３６は、排水栓１３５と、第三流路切替弁１２７のｉポートとを接続している。配管１２８は、第三流路切替弁１２７のｊポートと、熱源循環ポンプ１２９の吸入口とを接続している。配管１３０は、熱源循環ポンプ１２９の吐出口と、ＨＰ往き口１４８とを接続している。配管１３１は、ＨＰ往き口１４８とヒートポンプユニット２００の流入口２０６とを接続している。配管１０３は、ヒートポンプユニット２００の流出口２０５と、ＨＰ戻り口１４７とを接続している。配管１０４は、ＨＰ戻り口１４７と、第一流路切替弁１０５のｂポートを接続している。配管１０６は、第一流路切替弁１０５のａポートと、第二流路切替弁１０８のｆポートとを接続している。配管１３２は、配管１３０の途中から分岐して第一流路切替弁１０５のｄポートに接続されている。配管１３３は、第一流路切替弁１０５のｃポートと、貯湯タンク１０１の第二下部口１０１ｄとを接続している。
【００２２】
配管１０７は、第二流路切替弁１０８のｈポートと、貯湯タンク１０１の第二中間口１０１ｇとを接続している。配管１１０は、第二流路切替弁１０８のｅポートと、追いだき熱交換器１２１の熱源水の入口とを接続している。配管１２６は、追いだき熱交換器１２１の熱源水の出口と、第三流路切替弁１２７のｋポートとを接続している。配管１１１は、貯湯タンク１０１の第二上部口１０１ｂと、配管１１０の途中とを接続している。高温配管１１３は、貯湯タンク１０１の第一上部口１０１ａと給湯混合弁１１５ａ及び風呂混合弁１１５ｂの湯側入口であるＢポートとをそれぞれ接続している。配管１０９は、第二流路切替弁１０８のｇポートと、高温配管１１３の途中とを接続している。
【００２３】
給水配管１３９は、給水口１５１と、減圧弁１４０の上流側とを接続している。低温配管１４１は、減圧弁１４０の下流側と第四流路切替弁１６１のｎポートとを接続している。給水配管１３８は、低温配管１４１の途中と貯湯タンク１０１の入水口１０１ｅとを接続している。中温配管１１２は、第四流路切替弁１６１のｍポートと、貯湯タンク１０１の第一中間口１０１ｆとを接続している。配管１６２は、第四流路切替弁１６１のｌポートと、給湯混合弁１１５ａ及び風呂混合弁１１５ｂの水側入口であるＡポートとをそれぞれ接続している。配管１４４は、給湯混合弁１１５ａの湯出口であるＣポートと給湯口１５０とを接続している。
【００２４】
図２は、実施の形態１の混合弁１１５の構成を示す図である。この図に示すように、混合弁１１５は、回転可能なボール弁体１７１とボディ１７２とを有するボールバルブとして構成されている。
【００２５】
図３は、混合弁１１５のボール弁体１７１を回転させるステップ数に対する混合比の特性を示す特性図である。この図に示す特性は、混合弁１１５のＡポートが全開であるときのボール弁体１７１の位置を０ステップとし、ボール弁体１７１を１０００ステップで９０°回転させた場合の例である。この図に示す特性では、ステップ数が０のときには、ＡポートからＣポートへと流れる低温水の混合比が１００％となりＢポートからＣポートへと流れる湯の混合比が０％となっている。そして、ステップ数が大きくなるにつれてＡポートからＣポートへと流れる水の混合比が減少するとともに、ＢポートからＣポートへと流れる湯の混合比が増大している。そして、ステップ数が１０００のときには、ＢポートからＣポートへと流れる湯の混合比が１００％となりＡポートからＣポートへと流れる水の混合比が０％となっている。このように、混合弁１１５では、ボール弁体１７１が回転移動することにより、湯と水の混合比が徐々に変化する。
【００２６】
低温配管１４１の途中には、低温配管１４１を流れる低温水に圧力損失を付与する流体抵抗部１８０が設置されている。また、低温配管１４１の途中には、当該低温配管１４１を構成する複数の配管部を接合するための継手部１８１が設置されている。なお、流体抵抗部１８０及び継手部１８１の構成については、その詳細を後述する。
【００２７】
第四流路切替弁１６１のｌポート、ｍポート及びｎポートは、それぞれ水出口、中温入口及び低温入口として機能する。貯湯タンク１０１の第一中間口１０１ｆから中温配管１１２を通って供給される中温水は、第四流路切替弁１６１のｍポートに流入する。当該中温水よりも温度の低い低温水は、第四流路切替弁１６１のｎポートに流入する。本実施の形態では、給水口１５１から給水配管１３９、低温配管１４１を通って供給される低温水が第四流路切替弁１６１のｎポートに流入する。第四流路切替弁１６１は、「中温位置」と「低温位置」とに流路を切り替え可能である。「低温位置」では、低温入口であるｎポートが水出口であるｌポートへ連通し、中温入口であるｍポートが遮断される。「低温位置」のときには、低温配管１４１からの低温水が配管１６２へ流れる。以下の説明では、給水配管１３９から低温配管１４１を通って混合弁１１５のＡポートへ流れる経路を「第一経路」と称する。
【００２８】
一方、「中温位置」では、中温入口であるｍポートが水出口であるｌポートへ連通し、低温入口であるｎポートが遮断される。「中温位置」のときには、中温配管１１２からの中温水が配管１６２へ流れる。以下の説明では、給水配管１３９から中温配管１１２を通って混合弁１１５のＡポートへ流れる経路を「第二経路」と称する。
【００２９】
給湯混合弁１１５ａは、貯湯タンク１０１から高温配管１１３を通って供給される高温湯と、第四流路切替弁１６１のｌポートからの水とを混合し、温度調節する。その温度調節された湯は、配管１４４に流入する。配管１４４を通る湯は、給湯口１５０から蛇口、シャワーなどに供給される。
【００３０】
風呂混合弁１１５ｂは、貯湯タンク１０１から高温配管１１３を通って供給される高温湯と、第四流路切替弁１６１のｌポートからの水とを混合し、温度調節する。その温度調節された湯は、配管１１９に流入する。配管１１９を通る湯は、配管１２０及び配管１２５から浴槽３００に供給される。
【００３１】
本実施の形態の貯湯式給湯機１は、制御手段としての制御部１０２を備える。制御部１０２は、上述した制御部２０１、各アクチュエータ及び各センサと電気的に接続されている。貯湯式給湯機の運転は、制御部１０２により制御される。
【００３２】
２.貯湯式給湯機による貯湯運転
本実施の形態の貯湯式給湯機１は、ヒートポンプユニット２００で加熱された湯を貯湯タンク１０１に流入させる貯湯運転を実行できる。図４は、実施の形態１の貯湯式給湯機の貯湯運転時の回路構成図である。貯湯運転では、以下のようになる。
【００３３】
ヒートポンプユニット２００及び熱源循環ポンプ１２９が運転される。貯湯タンク１０１の第一下部口１０１ｃから取り出された水が、配管１３４、排水栓１３５、配管１３６、第三流路切替弁１２７、配管１２８、熱源循環ポンプ１２９、配管１３０、ＨＰ往き口１４８及び配管１３１を通って流入口２０６からヒートポンプユニット２００内に導かれる。ヒートポンプユニット２００内で加熱された高温の湯は、流出口２０５から配管１０３、ＨＰ戻り口１４７、配管１０４、第一流路切替弁１０５、配管１０６、第二流路切替弁１０８、配管１１０、及び配管１１１を通って、第二上部口１０１ｂから貯湯タンク１０１に流入する。貯湯運転は、典型的には、深夜電力時間帯を中心に実施され、翌日に使用される分の湯を貯湯タンク１０１に貯える。
【００３４】
３. 貯湯式給湯機による追いだき運転
本実施の形態の貯湯式給湯機１は、上記の貯湯運転によって貯湯タンク１０１に貯留された高温水を熱源水として、浴槽３００内の浴水を加熱する追いだき運転を実行できる。図５は、実施の形態１の貯湯式給湯機の追いだき運転時の回路構成図である。追いだき運転では、以下のようになる。
【００３５】
追いだき運転では、熱源循環ポンプ１２９と風呂循環ポンプ１２４が運転される。その結果、貯湯タンク１０１の第二上部口１０１ｂから流出する高温水は、配管１１１、配管１１０を通って追いだき熱交換器１２１に導かれる。一方、浴槽３００側の経路では、風呂循環ポンプ１２４を運転することで、浴槽３００に張られた浴水が、配管１４５、風呂戻り口１５２、配管１２５、追いだき熱交換器１２１、配管１２０、風呂往き口１５３、配管１４６で構成される循環回路を循環する。追いだき熱交換器１２１では、高温の熱源水の熱が浴水に伝達される。これにより、熱源水は中温水になるとともに浴水が温められる。追いだき熱交換器１２１から導出された中温水は、配管１２６、第三流路切替弁１２７、配管１２８、熱源循環ポンプ１２９、配管１３２、第一流路切替弁１０５、配管１０６、第二流路切替弁１０８、配管１０７を通って第二中間口１０１ｇから貯湯タンク１０１内に戻される。この追いだき運転は、浴槽３００に張られた浴水の温度低下を温度センサで検知することで制御部１０２により自動的に実施、または、ユーザーが任意に実施できる構成となっている。
【００３６】
４.貯湯式給湯機による給湯運転
本実施の形態の貯湯式給湯機１は、設定温度の湯を給湯口１５０又は浴槽３００へ給湯する給湯運転を実行できる。給湯運転では、給湯用流量センサ１４３が水流を検出すると、制御部１０２は、給湯混合弁１１５ａの湯出口から配管１４４へ流れる湯の温度が給湯設定温度となるように、給湯混合弁１１５ａでの混合比を調整する。また、風呂用温度センサ１１８が水流を検出すると、制御部１０２は、風呂混合弁１１５ｂの湯出口から配管１１９へ流れる湯の温度が湯はり設定温度となるように、風呂混合弁１１５ｂでの混合比を調整する。
【００３７】
ここで、給湯運転では、第四流路切替弁１６１を操作することにより、第一経路を利用した給湯運転と第二経路を利用した給湯運転とを切り替えることができる。図６は、実施の形態１の貯湯式給湯機の第一経路を利用した給湯運転時の回路構成図である。なお、図６では給湯口１５０を給湯先とする給湯運転を例示している。第一経路を利用した給湯運転では、第四流路切替弁１６１が「低温位置」にされることにより、給水口１５１から給水配管１３９、低温配管１４１へ流出した低温水と、貯湯タンク１０１の第一上部口１０１ａからの高温湯とが、給湯混合弁１１５ａにて混合される。混合された湯は、配管１４４を通って給湯口１５０へと供給されて給湯に利用される。低温水利用給湯運転であれば、幅広い設定温度に対応した給湯運転を行うことができる。以下の説明では、第一経路を利用した給湯運転を実行している状態を、「中温水非利用状態」と称する。
【００３８】
中温水非利用状態では、具体的には、以下の式（１）に基づいて給湯混合弁１１５ａの開度を調整する。なお、式（１）において、Ｓｔｒは給湯混合弁１１５ａの開度を示し、Ｔｓは給湯設定温度を示し、Ｔｈは第二温度センサ１６５によって検出される高温水温度を示し、Ｔｗは第三温度センサ１６３によって検出される低温水温度を示している。また、α及びγは、中温水非利用状態での給湯混合弁１１５ａのＡポートとＢポートの圧力バランスを調整するための変数である。
【００３９】
Ｓｔｒ＝（Ｔｓ−Ｔｗ）／（Ｔｈ−Ｔｗ）×α＋γ  ・・・（１）
【００４０】
図７は、実施の形態１の貯湯式給湯機の第二経路を利用した給湯運転時の回路構成図である。なお、図７では給湯口１５０を給湯先とする給湯運転を例示している。第二経路を利用した給湯運転では、第四流路切替弁１６１が「中温位置」にされることにより、貯湯タンク１０１の第一中間口１０１ｆから中温配管１１２へ流出した中温水と、貯湯タンク１０１の第一上部口１０１ａからの高温湯とが、給湯混合弁１１５ａにて混合される。混合された湯は、配管１４４を通って給湯口１５０へと供給されて給湯に利用される。追いだき運転が行われると、貯湯タンク１０１内の中温水の量が増大してしまう。本実施の形態であれば、貯湯タンク１０１から中温配管１１２へ流出する中温水を給湯に利用可能であるので、貯湯タンク１０１内の中温水の量を低減できる。このため、ヒートポンプユニット２００への入水温度を低くすることができ、ヒートポンプユニット２００の運転効率を向上できる。以下の説明では、第二経路を利用した給湯運転を実行している状態を、「中温水利用状態」と称する。
【００４１】
中温水利用状態では、具体的には、以下の式（２）に基づいて給湯混合弁１１５ａの開度を調整する。なお、式（２）において、Ｓｔｒは給湯混合弁１１５ａの開度を示し、Ｔｓは給湯設定温度を示し、Ｔｈは第二温度センサ１６５によって検出される高温水温度を示し、Ｔｍは第一温度センサ１６４によって検出される中温水温度を示している。また、β及びσは、中温水利用状態での給湯混合弁１１５ａのＡポートとＢポートの圧力バランスを調整するための変数である。
【００４２】
Ｓｔｒ＝（Ｔｓ−Ｔｍ）／（Ｔｈ−Ｔｍ）×β＋σ  ・・・（２）
【００４３】
ここで、中温水利用状態において中温水の温度が高くなると、高温配管１１３を通って供給される高温湯との混合比を調整したとしても設定温度の湯を生成できない場合が生じる。そこで、制御部１０２は、第一温度センサ１６４にて検知された中温水の温度に基づいて、給湯運転における経路を切り替える。具体的には、制御部１０２は、中温水利用状態において、検知された中温水の温度が予め定められた基準温度以上となった場合に、第四流路切替弁１６１の流路を中温位置から低温位置へと切り替える。その結果、給湯運転中の経路が第二経路から第一経路へと切り替えられて、中温水利用状態から中温水非利用状態へと切り替わる。これにより、混合弁１１５の水側入口に供給される水の温度を低下させることができるので、幅広い設定温度の湯を生成可能となる。
【００４４】
なお、第四流路切替弁１６１を切り替える際の基準温度は、幅広い設定温度の湯を生成可能な中温水の温度として、予め定められた値が用いられる。なお、設定温度が低いほど設定温度の湯を生成可能な中温水の温度の上限値は低くなる。また、中温水に混合される高温湯の温度が高いほど、設定温度の湯を生成可能な中温水の温度の上限値は低くなる。そこで、基準温度は、設定温度又は第二温度センサ１６５によって検知される高温湯の温度に応じて可変させてもよい。
【００４５】
５.本実施の形態の特徴
次に、本実施の形態の特徴について説明する。本実施の形態の貯湯式給湯機１では、第一温度センサ１６４にて検知された中温水の温度に基づいて、中温水利用状態と中温水非利用状態を切り替えることが行われる。ここで、中温水非利用状態にて利用される第一経路と、中温水利用状態にて利用される第二経路とは、給水配管１３９から混合弁１１５の水側入口までに流通する経路が異なる。これらの経路の圧力損失に差があると、混合弁１１５のＡポートとＢポートの圧力バランスについても、経路毎に差が生じる。この場合、上式（１）おける変数α、γと上式（２）における変数β、σとを個別に設定する必要があり、制御仕様の複雑化及び開発負荷の増大が課題となる。
【００４６】
本実施の形態１の貯湯式給湯機では、上記の課題を流体抵抗部１８０の構成によって解決している。すなわち、流体抵抗部１８０は、低温配管１４１を流れる低温水に圧力損失を付与する構造を有している。このような構造は、例えば、内径を絞る絞り構造によって実現することができる。流体抵抗部１８０は、中温水非利用状態にて利用される第一経路と中温水利用状態にて利用される第二経路との圧力損失が同等になるように、絞り構造の絞り度合が決定されている。第一経路と第二経路の圧力損失が同等か否かは、混合弁１１５のＡポートの圧力が、中温水利用状態と中温水非利用状態とで同等か否かによっても判断することができる。このような流体抵抗部１８０の構造によれば、中温水非利用状態のときに利用される上式（１）と中温水利用状態のときに利用される上式（２）において、共通の変数を用いることができる。これにより、混合弁１１５の弁開度と実際の混合比との関係が、第四流路切替弁１６１による切り替えによらず一定となる。これにより、貯湯タンク内の中温水を利用する際の制御仕様の簡素化を図り、変数の適合に要する開発負荷を軽減することができる。
【００４７】
６.流体抵抗部の変形例
ところで、流体抵抗部１８０の構造は、上記の絞り構造を備えた構造に限られない。すなわち、流体抵抗部１８０は、第一経路と第二経路の圧力損失が同等となるように圧力損失を付与するものであれば、その配置及び構造に限定はない。実施の形態１の貯湯式給湯機１では、例えば以下のように構成された流体抵抗部１８０を採用することもできる。
【００４８】
流体抵抗部１８０は、第四流路切替弁１６１から給水配管１３９へ向かう流体の流れを阻害する逆止弁構造を更に備えていてもよい。これにより、流体抵抗部１８０は、圧力損失を調整する機能の他、第四流路切替弁１６１のｎポートから給水配管１３９への逆流を防止する機能を果たすことが可能となる。
【００４９】
流体抵抗部１８０は、中温配管１１２の内径よりも小径に構成された低温配管１４１として構成されていてもよい。この場合、第一経路と第二経路の圧力損失が同等となるように、中温配管１１２及び低温配管１４１の内径をそれぞれ決定すればよい。
【００５０】
流体抵抗部１８０は、第四流路切替弁１６１の内部に構成されていてもよい。図８は、中温水利用状態での第四流路切替弁１６１の内部構造を示す概念図である。また、図９は、中温水非利用状態での第四流路切替弁１６１の内部構造を示す概念図である。図８及び図９に示すように、第四流路切替弁１６１は、回転可能なボール弁体１７３とボディ１７４とを有するボールバルブとして構成されている。ボール弁体１７３には、中温水利用状態においてｍポートとｌポートを連通させる中温流路１７５が形成されている。また、ボール弁体１７３には、中温水非利用状態においてｎポートとｌポートを連通させる低温流路１７６が形成されている。低温流路１７６には、中温流路１７５よりも内径が絞られた流体抵抗部１８０が設けられている。流体抵抗部１８０における内径は、第一経路と第二経路の圧力損失が同等となるような値に決定すればよい。このような構成によれば、低温配管１４１に流体抵抗部１８０を設けることなく第一経路と第二経路の圧力損失を同等にすることができる。これにより、部品点数を減らして装置の構成を簡略化することができる。
【００５１】
流体抵抗部１８０は、継手部１８１の内部に構成されていてもよい。図１０は、継手部の内部構造を示す概念図である。継手部１８１は、低温配管１４１を構成する１又は複数の配管部を接合するためのものである。継手部１８１は、低温配管１４１の配管部同士を接合する他、配管部と弁とを接合するためにも用いることもできる。この図に示すように、継手部１８１は、配管部よりも内径が絞られた流体抵抗部１８０を、その一部に備えている。流体抵抗部１８０における内径は、第一経路と第二経路の圧力損失が同等となるような値に決定すればよい。このような構成によれば、圧力損失を付与するための専用の部品を設置することなく第一経路と第二経路の圧力損失を同等にすることができる。これにより、部品点数を減らして装置の構成を簡略化することができる。
【００５２】
なお、流体抵抗部１８０は、上述した変形例を単独で採用した構成でもよいし、これらの変形例を組み合わせて採用した構成でもよい。
【００５３】
７. 貯湯式給湯機の変形例
実施の形態１の貯湯式給湯機１は、以下のように変形した態様を採用してもよい。
【００５４】
図１１は、実施の形態１の貯湯式給湯機の構成の変形例を示す図である。この図に示す変形例の貯湯式給湯機１では、低温配管１４１が、第四流路切替弁１６１のｎポートと貯湯タンク１０１の第三下部口１０１ｈとを連通する点を除き、図１に示す貯湯式給湯機１の共通の構成を備えている。図１１に示す貯湯式給湯機１によれば、第一経路は、給水口１５１から給水配管１３９、貯湯タンク１０１の第三下部口１０１ｈ、低温配管１４１、配管１６２を通って混合弁１１５のＡポートへ流れる経路として構成される。この場合、第一経路と第二経路は、低温配管１４１と中温配管１１２の部分の経路以外は全て共通の経路となる。このような構成によれば、第一経路と第二経路の圧力損失を同等にすることが容易になる。
【符号の説明】
【００５５】
１  貯湯式給湯機、  １００  貯湯ユニット、  １０１  貯湯タンク、  １０１ａ  第一上部口、  １０１ｂ  第二上部口、  １０１ｃ  第一下部口、  １０１ｄ  第二下部口、  １０１ｅ  入水口、  １０１ｆ  第一中間口、  １０１ｇ  第二中間口、  １０２  制御部、  １０３，１０４，１０６，１０７，１０９，１１０，１１１，１１９，１２０，１２５，１２６，１２８，１３０，１３１，１３２，１３３，１３４，１３６，１３７，１４４，１４５，１４６，１６２，２０２，２０４  配管、  １０５  第一流路切替弁、  １０８  第二流路切替弁、  １１２  中温配管、  １１３  高温配管、  １１５  混合弁、  １１５ａ  給湯混合弁、  １１５ｂ  風呂混合弁、  １１８  風呂用温度センサ、  １２１  追いだき熱交換器、  １２４  風呂循環ポンプ、  １２７  第三流路切替弁、  １２９  熱源循環ポンプ、  １３５  排水栓、  １３８，１３９  給水配管、  １４１  低温配管、  １４０  減圧弁、  １４３  給湯用流量センサ、  １４７  ＨＰ戻り口、  １４８  ＨＰ往き口、  １４９  排水口、  １５０  給湯口、  １５１  給水口、  １５２  風呂戻り口、  １５３  風呂往き口、  １６１  第四流路切替弁、  １６４  第一温度センサ、  １６５  第二温度センサ、  １７１  ボール弁体、  １７２  ボディ、  １７３  ボール弁体、  １７４  ボディ、  １８０  流体抵抗部、  １８１  継手部、  ２００  ヒートポンプユニット、  ２０１  制御部、  ２０３  沸き上げ用熱交換器、  ２０５  流出口、  ２０６  流入口、  ３００  浴槽、  ３０１  浴槽アダプタ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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