(57)【要約】【課題】貯湯タンク内の中温水を利用した給湯運転から低温水を利用した給湯運転へと切り替える際に、給湯温度の変動を抑制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、貯湯タンクの中温水が流入する中温入口と、中温水よりも温度の低い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流路切替弁と、貯湯タンクから高温湯が流入する湯側入口と、流路切替弁の水出口からの水が流入する水側入口と、高温湯と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。制御手段は、設定温度の湯を混合弁から供給する給湯運転中に流路切替弁の流路を中温位置から低温位置に切り替える際には、給湯運転を実行していない場合に比べて切り替えに要する所要時間が長くなるように流路切替弁を制御する。【選択図】図８
2019086184.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、
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、前記中温水よりも温度の低い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流路切替弁と、
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、前記流路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、
前記混合弁及び前記流路切替弁を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記混合弁の前記湯出口から供給される湯の温度が設定温度になるように前記混合弁を制御する給湯運転を実行可能に構成され、
前記制御手段は、
前記中温入口から流入する中温水を利用した前記給湯運転の実行中に、前記流路切替弁の流路を前記中温位置から前記低温位置に切り替える給湯運転中弁切替動作の際には、前記給湯運転を実行していない場合の弁切替動作の際に比べて、前記中温位置から前記低温位置への流路の切り替えに要する所要時間が長くなるように、前記流路切替弁を制御することを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項２】
前記制御手段は、前記給湯運転中弁切替動作の際には、前記流路切替弁の弁体が移動と一時停止とを繰り返しながら前記中温位置から前記低温位置へ移動するように前記流路切替弁を制御す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】
前記制御手段は、前記給湯運転中弁切替動作の際には、前記中温入口から流入する中温水の温度と、前記低温入口から流入する低温水の温度との差が大きいほど前記所要時間が長くなるように前記流路切替弁を制御す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】
前記流路切替弁は、回転可能なボール弁体を有する切替弁として構成され、
前記制御手段は、前記給湯運転中弁切替動作の際には、前記ボール弁体の移動量に対する流量変化が大きい第一範囲では、当該流量変化が前記第一範囲よりも小さい第二範囲に比べて、前記ボール弁体の単位時間当たりの移動量が小さくなるように前記流路切替弁を制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の貯湯式給湯機。
【請求項５】
前記制御手段は、前記給湯運転中弁切替動作の実行中に、前記混合弁の前記水側入口から流入した水の混合比が予め定められた割合以上となる状態が予め定められた期間継続した場合には、前記流路切替弁の弁体の単位時間当たりの移動量が大きくなるように前記流路切替弁を制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の貯湯式給湯機。
【請求項６】
前記制御手段は、前記給湯運転中弁切替動作の実行中に、前記湯側入口から流入した湯の混合比が予め定められた割合を超えた場合には、前記流路切替弁の弁体の移動をその時点で停止することを特徴とする請求項１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】
前記制御手段は、前記給湯運転中弁切替動作の実行中に、前記給湯運転が停止した場合には、前記流路切替弁の弁体を一時停止させずに前記低温位置まで移動させることを特徴とする請求項１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】
前記制御手段は、前記低温入口から流入する低温水を利用した前記給湯運転の実行中に、前記混合弁の前記湯側入口から流入した湯の混合比が予め定められた割合を超えた場合には、前記流路切替弁の流路を前記低温位置から前記中温位置へ変位させるように前記流路切替弁を制御することを特徴とする請求項１から請求項７の何れか１項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、貯湯式給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
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装置が知られている。例えば特許文献１には、貯湯タンクの中間部に中温水の取り出し口を設け、この取り出し口から取り出した中温水を貯湯タンクの上部の高温水と混合して設定温度の湯を給湯する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９７９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献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ので、沸き上げ効率の低下を防ぐことができる。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、高温水の使用を抑えることもできる。
【０００５】
但し、タンク中間部から取り出される中温水の温度は変動しやすい。例えば、タンク内の温度境界層の位置が動くと、タンク中間部から取り出される中温水の温度が大きく変動する可能性がある。中温水の温度が上昇すると、中温水を利用して設定温度の湯を生成することができなくなる状態にもなり得る。そこで、このような場合には、中温水を利用した給湯から、タンク下部から取り出される低温水を利用した給湯へと切り替えることが考えられる。しかしながら、給湯に利用する水が中温水から低温水へと急激に切り替えられると、設定温度の湯を生成することが一時的に困難となり、蛇口、シャワー、浴槽等への給湯温度が変動する可能性がある。
【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した給湯運転から低温水を利用した給湯運転へと切り替える際に、給湯温度の変動を抑制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、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、中温水よりも温度の低い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流路切替弁と、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、流路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、混合弁及び流路切替弁を制御する制御手段と、を備える。制御手段は、混合弁の湯出口から供給される湯の温度が設定温度になるように混合弁を制御する給湯運転を実行可能に構成される。また、制御手段は、中温入口から流入する中温水を利用した給湯運転の実行中に、流路切替弁の流路を中温位置から低温位置に切り替える給湯運転中弁切替動作の際には、給湯運転を実行していない場合の弁切替動作の際に比べて、中温位置から低温位置への流路の切り替えに要する所要時間が長くなるように、流路切替弁を制御する。
【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した給湯運転から低温水を利用した給湯運転へと切り替える際に、給湯温度の変動を抑制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の貯湯式給湯機の貯湯運転時の回路構成図である。
【図３】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４】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５】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６】実施の形態１の第四流路切替弁の構成を示す図である。
【図７】第四流路切替弁のボール弁体の回転角度に対する流量比の特性を示す図である。
【図８】ＳＳ制御時の第四流路切替弁のボール弁体のステップ位置の変化を示す図である。
【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１３９，１４１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の下流側は、給水配管１３８及び給水配管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。給水配管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、給水配管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の湯出口と給湯口１５０とを接続している。
【００２４】
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１３９，１４１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、給水配管１４１からの低温水が配管１６２へ流れる。以下の説明では、給水口１５１から給水配管１３９，１４１を通って配管１６２へ流れる経路を「第一経路」と称する。
【００２５】
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、貯湯タンク１０１の第一中間口１０１ｆから中温配管１１２を通って配管１６２へ流れる経路を「第二経路」と称する。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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２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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、貯湯タンク１０１に貯留されている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３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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、給湯用温度センサ１４２で検出される温度が給湯設定温度に等しくなるように、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、風呂用温度センサ１１４で検出される温度が湯はり設定温度に等しくなるように、風呂混合弁１１５ｂでの混合比を調整する。
【００３４】
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４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４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１３９，１４１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。
【００３５】
図５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５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への入水温度の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。
【００３６】
ここで、第二経路を利用した給湯運転中に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、第二経路を利用した給湯運転中において、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給湯運転中弁切替動作を実行する。給湯運転中弁切替動作が実行されると、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。
【００３７】
なお、給湯運転中弁切替動作での基準温度は、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。
【００３８】
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。第二経路を利用した給湯運転中に貯湯タンク１０１の中間部領域の温度が上昇すると、制御部１０２は第二経路から第一経路に切り替えを行う。この際、配管１６２から混合弁１１５の水側入口に供給される水の温度が急変すると、混合弁１１５による温度調節に追従遅れが生じるおそれがある。この場合、給湯温度が設定温度から一時的に乖離する現象が発生する。
【００３９】
そこで、本実施の形態では、このような現象を回避するため、以下の構成及び制御を適用することとしている。図６は、実施の形態１の第四流路切替弁１６１の構成を示す図である。この図に示すように、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。
【００４０】
図７は、第四流路切替弁１６１のボール弁体１７１の回転角度に対する流量比の特性を示す図である。この図に示す特性は、第四流路切替弁１６１が低温位置である場合のボール弁体１７１の角度を０°とし、ｎポートからｌポートへと流れる低温水とｍポートからｌポートへと流れる中温水との流量比を示している。この流量特性に示すように、ボール弁体１７１の回転角度が０°のときには、ｎポートからｌポートへと流れる低温水の流量比が１００％となりｍポートからｌポートへと流れる中温水の流量比が０％となっている。そして、ボール弁体１７１の回転角度が大きくなるにつれてｍポートからｌポートへと流れる中温水の流量比が減少するとともに、ｍポートからｌポートへと流れる中温水の流量比が増大している。そして、ボール弁体１７１の回転角度が９０°となると、ｎポートからｌポートへと流れる低温水の流量比が０％となりｍポートからｌポートへと流れる中温水の流量比が１００％となっている。このように、ボールバルブとして構成された第四流路切替弁１６１では、ボール弁体１７１が回転移動することにより、中温水と低温水の流量比が徐々に変化する。
【００４１】
本実施の形態では、図７に示すような第四流路切替弁１６１の流量特性を利用した以下の制御を実行する。制御部１０２は、給湯運転中に第四流路切替弁１６１を中温位置から低温位置へと切り替える要求が発生した場合に、第二経路に対応する中温位置から第一経路に対応する低温位置まで、移動と一時停止とを繰り返しながら変位するように第四流路切替弁１６１を制御する。以下、給湯運転中に行われるこのような制御を「ＳＳ制御（Ｓｌｏｗ  Ｓｔｅｐ制御）」と称する。第四流路切替弁１６１は、給湯運転が行われていないときには一時停止を挟むことなく中温位置から低温位置へと切り替えられる。このため、給湯運転中のＳＳ制御は、第四流路切替弁１６１の単位時間当たりの変位量を給湯運転が行われていないときよりも小さくする制御ともいえる。このような給湯運転中のＳＳ制御によれば、給湯運転が行われていない場合の第四流路切替弁１６１の切り替えに比べて、切り替えに要する所要時間が長くなる。
【００４２】
図８は、ＳＳ制御時の第四流路切替弁１６１のボール弁体のステップ位置の変化を示す図である。ＳＳ制御では、例えば図８に示すように第四流路切替弁１６１を切り替えることができる。図８に示すＳＳ制御では、第四流路切替弁１６１のボール弁体１７１を微動作させた後、２秒程度一時停止させるステップを１５ステップ程度繰り返すこととしている。これにより、第四流路切替弁１６１のボール弁体１７１が、第二経路に対応する中温位置から、第一経路に対応する低温位置まで徐々に変位することとなる。これにより、配管１６２から混合弁１１５に流入する湯の温度の急変が防止されるので、配管１６２から混合弁１１５に流入する湯の温度が徐々に下降する。このため、混合弁１１５による温度調節が確実に追従することができ、給湯温度の変動を確実に低減にすることができる。
【００４３】
６．本実施の形態の貯湯式給湯機の変形例
本実施の形態の貯湯式給湯機は、以下のように変形して実施してもよい。
【００４４】
ＳＳ制御の１ステップでの動作量と停止時間は、中温配管１１２から取り出す中温水の温度と、給水配管１３９，１４１から供給される低温水の温度の差に応じて変化させてもよい。中温水の温度と低温水の温度差が大きいほど、第四流路切替弁１６１の流路切り替え前後における混合弁１１５の水入口に供給される水の温度変動が大きくなる。このため、給湯運転中のＳＳ制御では、中温水の温度と低温水の温度差が大きいほど、ＳＳ制御の１ステップでの動作量を小さくする又は１ステップでの停止時間を長くする、又はこれら両方を行うように制御してもよい。
【００４５】
ＳＳ制御の１ステップでの動作量と停止時間は、第四流路切替弁１６１の流量特性に応じて変化させてもよい。図８に示す第四流路切替弁１６１の流量特性では、ボール弁体１７１の回転角度が例えば４５°付近の領域では、０°付近又は９０°付近の領域に比べてボール弁体１７１の移動量に対する流量変化が大きい。このため、ＳＳ制御では、ボール弁体１７１の移動量に対する流量変化が大きい第一範囲では、当該流量変化が第一範囲よりも小さい第二範囲に比べてＳＳ制御の１ステップでの動作量を小さくする、又は１ステップでの停止時間を長くする、又はこれら両方を行うように制御してもよい。図８に示す例では、ボール弁体１７１の回転角度が４５°付近の領域が第一範囲に相当し、０°付近又は９０°付近の領域が第二範囲に相当している。このようなＳＳ制御によれば、混合弁１１５の水入口に供給される水の温度の急変を防ぐことが可能となる。
【００４６】
ＳＳ制御の実行中に、例えば混合弁１１５の水側入口の側が全開となる状態が予め定められた時間以上継続する場合がある。このような場合には、第四流路切替弁１６１の水出口であるｌポートから流出する水の温度が高いため、現在の給湯温度が設定給湯温度よりも高くなっている或いは近い将来高くなると判断することができる。そこで、ＳＳ制御の実行中に混合弁１１５の水側入口の混合比が予め定められた割合以上となる状態が予め定められた時間以上継続している場合には、ＳＳ制御の１ステップでの動作量を大きくする又は１ステップでの停止時間を短くする、又はこれら両方を行うように制御して、第四流路切替弁１６１のｌポートから流出する水の温度を逸早く低下させることとしてもよい。
【００４７】
ＳＳ制御の実行中に、例えば混合弁１１５の湯側入口の混合比が水側入口の側よりも十分に大きいような場合がある。このような場合には、第四流路切替弁１６１の水出口であるｌポートから流出する水の温度が設定給湯温度に対して十分に低いため、現在の給湯温度を設定給湯温度に調整することができない可能性は低いと判断することができる。そこで、ＳＳ制御の実行中に混合弁１１５の湯側入口の混合比が予め定められた割合を超えた場合には、ＳＳ制御を停止して第四流路切替弁１６１の移動をその時点で停止し、給湯運転の終了後に第四流路切替弁１６１を低温位置まで動作させることとしてもよい。このような制御によれば、給湯運転中に第四流路切替弁１６１を動作させることによる給湯温度の変動の可能性及び他の流路切替弁への影響を低減することが可能となる。
【００４８】
ＳＳ制御の実行中に給湯運転が停止された場合には、ＳＳ制御を終了して、第四流路切替弁１６１を低温位置まで一時停止を挟むことなく速やかに変位させることとしてもよい。これにより、第四流路切替弁１６１が動作していることによる他の流路切替弁の動作等への影響を低減することが可能となる。
【００４９】
第四流路切替弁１６１が低温位置にされた状態で給湯運転が実行されている場合に、混合弁１１５の湯側入口が予め設定された開度以上になる場合がある。このような場合には、第四流路切替弁１６１の水出口であるｌポートから流出する水の温度が設定給湯温度に対して十分に低いため、現在の給湯温度を設定給湯温度に調整することができない可能性は低いと判断することができる。そこで、第四流路切替弁１６１が低温位置にされた状態での給湯運転中に上記の条件が成立した場合には、第四流路切替弁１６１を低温位置から中温位置へと切り替えることとしてもよい。このような制御によれば、給湯運転中に給湯温度の変動を抑制しつつ中温水を有効に利用することが可能となる。
【００５０】
第四流路切替弁１６１の構成は、ボール弁体を備えたボールバルブの構成に限られない。すなわち、第四流路切替弁１６１は、弁体の移動に伴い中温水と低温水の流量比が変化するように構成された公知の切替弁の構成を採用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
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、  １１４  風呂用温度センサ、  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、  １３８，１３９，１４１  給水配管、  １４０  減圧弁、  １４２  給湯用温度センサ、１４３  給湯用流量センサ１、  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、  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】
2019086184.tif 000003
【図２】
2019086184.tif 000004
【図３】
2019086184.tif 000005
【図４】
2019086184.tif 000006
【図５】
2019086184.tif 000007
【図６】
2019086184.tif 000008
【図７】
2019086184.tif 000009
【図８】
2019086184.tif 000010