(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプを用いた主給湯器と、補助給湯器と、
前記主給湯器と給湯負荷とをつなぐ第１の配管に設けられた第１の開閉弁と、
前記補助給湯器と前記給湯負荷とをつなぐ第２の配管に設けられた第２の開閉弁と、
前記給湯負荷がつながっていない排水専用の排水用配管と前記第２の配管との間に設けられた第３の開閉弁と、
前記主給湯器、前記補助給湯器、及び前記第１〜第３の開閉弁を制御する給湯制御部とを備え、
前記給湯制御部は、前記主給湯器から前記補助給湯器へ給湯源を切り替える前に、前記第２の開閉弁を閉じた状態で前記第３の開閉弁を開いて前記補助給湯器からの水を、前記排水用配管を通して排水させ、排水後、前記第３の開閉弁を閉じた後に前記第２の開閉弁を開くように構成されていることを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
前記補助給湯器からの給湯が所定期間なされなかった場合は、前記補助給湯器からの水を、前記排水用配管を通して排水させることを特徴とする請求項１記載の給湯システム。
【請求項３】
前記給湯制御部は、前記ヒートポンプで加熱された湯を貯湯する貯湯タンク内の湯量を検出する湯量検出部の検出結果に基づいて、前記主給湯器及び前記補助給湯器の動作を制御し、
前記主給湯器から前記給湯負荷に給湯している状態で、前記湯量検出部の検出した湯量が所定の第１閾値以下になると、前記給湯制御部は、前記補助給湯器を作動させて、前記補助給湯器からの水を、前記排水用配管を通して排水させ、排水後、前記給湯負荷への前記給湯源を前記主給湯器から前記補助給湯器に切り替えることを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の給湯システム。
【請求項４】
前記給湯制御部は、前記補助給湯器からの水を、前記排水用配管を通して排水させた後、前記主給湯器及び前記補助給湯器の両方で給湯させてから、前記補助給湯器からの給湯に切り替えることを特徴とする請求項３記載の給湯システム。
【請求項５】
前記補助給湯器からの給湯に切り替えた状態で、前記湯量検出部の検出した湯量が所定の第２閾値以上になると、前記給湯制御部は、前記給湯負荷への前記給湯源を前記補助給湯器から前記主給湯器に切り替えるとともに、前記補助給湯器を停止させることを特徴とする請求項３又は４の何れかに記載の給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプ式給湯器と電気温水器とを併用したハイブリッド型の給湯システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１に記載された給湯システムでは、ヒートポンプ式給湯器の貯湯量が低下すると、電気温水器を作動させ、電気温水器から給湯することによって、湯切れが起きないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−９７８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１の給湯システムでは、湯の使用量が少ない夏期などは、ヒートポンプ式給湯器で必要量の湯をまかなえるため、補助的に使用される電気温水器が長期間使用されない可能性がある。この場合、負荷への給湯配管と電気温水器の間をつなぐ配管に溜まっている水が腐敗するなどして水質が悪化する可能性があった。また、電気温水器からの給湯に切り替えられた場合、電気温水器の熱交換部が冷えているために、電気給湯器からの出湯温度がなかなか上がらず、また配管に溜まっている水も冷えているため、給湯負荷へ一時的に冷水が供給される可能性があった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、補助給湯器からの給湯に切り替えられた場合に、水質が悪化した水や冷水が給湯されにくくした給湯システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の給湯システムは、ヒートポンプを用いた主給湯器と、補助給湯器と、主給湯器と給湯負荷とをつなぐ第１の配管に設けられた第１の開閉弁と、補助給湯器と給湯負荷とをつなぐ第２の配管に設けられた第２の開閉弁と、前記給湯負荷がつながっていない排水専用の排水用配管と前記第２の配管との間に設けられた第３の開閉弁と、主給湯器、補助給湯器、及び第１〜第３の開閉弁を制御する給湯制御部とを備え、前記給湯制御部は、前記主給湯器から前記補助給湯器へ給湯源を切り替える前に、前記第２の開閉弁を閉じた状態で前記第３の開閉弁を開いて前記補助給湯器からの水を、前記排水用配管を通して排水させ、排水後、前記第３の開閉弁を閉じた後に前記第２の開閉弁を開くように構成されていることを特徴とする。ここにおいて、給湯源を補助給湯器に切り替える前に、補助給湯器からの水を排水させるのであるが、排水される水は冷水に限らず、冷水や温水（湯）や中温水を含むものである。
【０００８】
この給湯システムにおいて、補助給湯器からの給湯が所定期間なされなかった場合は、補助給湯器からの水を、排水用配管を通して排水させることも好ましい。
【０００９】
この給湯システムにおいて、給湯制御部は、ヒートポンプで加熱された湯を貯湯する貯湯タンク内の湯量を検出する湯量検出部の検出結果に基づいて、主給湯器及び補助給湯器の動作を制御し、主給湯器から給湯負荷に給湯している状態で、湯量検出部の検出した湯量が所定の第１閾値以下になると、給湯制御部は、補助給湯器を作動させて、この補助給湯器からの水を、排水用配管を通して排水させ、排水後、給湯負荷への給湯源を主給湯器から補助給湯器に切り替えることも好ましい。
【００１０】
この給湯システムにおいて、給湯制御部は、補助給湯器からの水を、排水用配管を通して排水させた後、主給湯器及び補助給湯器の両方で給湯させてから、補助給湯器からの給湯に切り替えることも好ましい。
【００１１】
この給湯システムにおいて、補助給湯器からの給湯に切り替えた状態で、湯量検出部の検出した湯量が所定の第２閾値以上になると、給湯制御部は、給湯負荷への給湯源を補助給湯器から主給湯器に切り替えるとともに、補助給湯器を停止させることも好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、給湯源を主給湯器から補助給湯器へ切り替える前に、補助給湯器からの水を排水しているので、補助給湯器からの配管に溜まっている水の水質が悪化していても、その水が給湯負荷に給湯される可能性を低減できる。また、給湯源を補助給湯器に切り替える前に、補助給湯器からの水を排水しているので、補助給湯器から温かい湯が出るまでに時間がかかる場合や、補助給湯器からの配管に冷たい水が溜まっている場合でも、給湯負荷に冷水が供給される可能性を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態の給湯制御装置を用いた給湯システムのシステム構成図である。
【図２】同上の動作を説明する説明図である。
【図３】同上の動作を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る給湯システムの実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態の給湯システムＡの概略的なシステム構成図である。この給湯システムＡは、主給湯器１と、補助給湯器２と、給湯制御部たる制御盤３と、開閉弁４（第１の開閉弁）と、開閉弁５（第２の開閉弁）と、排水弁６（第３の開閉弁）と、温度センサ７とを主要な構成として備える。
【００１７】
主給湯器１は、給水配管１１から供給される水をヒートポンプ１ａで加熱して、貯湯タンク１ｂに貯湯する。貯湯タンク１ｂに貯められた湯は、送湯配管１２（第１の配管）及び開閉弁４を介して、給湯負荷２０に接続された給湯配管１４に送られ、給湯負荷２０（例えば食器洗浄器や給湯用のカランなど）で使用される。尚、ヒートポンプ１ａの構成は従来周知であるから、その説明は省略する。
【００１８】
補助給湯器２は、主給湯器１とは異なる加熱源を備えており、本実施形態では例えば都市ガスのような可燃性ガスを燃焼させるガスバーナ（加熱源）で水を加熱するガス給湯器で構成されている。補助給湯器２は、給水配管１１から流入する水の流量が一定量以上になると、ガスバーナに点火して、ガスバーナの上方に配置された熱交換部で水を加熱して湯を沸かし、送湯配管１３及び開閉弁５を介して給湯配管１４に供給する。この補助給湯器２の出湯口と給湯配管１４の間をつなぐ送湯配管１３（第２の配管）は排水弁６を介して排水用配管１５に接続されている。尚、ガス給湯器の構成も従来周知であるので、その説明は省略する。
【００１９】
開閉弁４，５及び排水弁６は、制御盤３から入力される駆動信号に応じて開状態又は閉状態に切り替わる電動制御型の開閉弁でそれぞれ構成されている。
【００２０】
温度センサ７は、例えばサーミスタのような測温抵抗体を用いて構成され、主給湯器１の貯湯タンク１ｂに貯められた湯水の温度を１乃至複数のレベル位置で測定し、測定結果を制御盤３に出力する。
【００２１】
制御盤３は、演算処理部３１と、メモリ３２と、タイマ３３と、駆動回路３４とを備える。
【００２２】
演算処理部３１は、組み込みのプログラムを実行することによって、給湯システムＡの全般的な制御を行っている。この演算処理部３１には、温度センサ７の測定結果が入力されており、貯湯タンク１ｂの所定レベルにおける湯温をもとに所定温度以上の湯がどれだけ貯められているかを算出する。そして、演算処理部３１では、貯湯タンク１ｂに貯められた湯量の検出結果に基づいて、主給湯器１及び補助給湯器２の動作制御や、開閉弁４，５及び排水弁６の切替制御を行う。ここにおいて、温度センサ７と演算処理部３１とで、貯湯タンク１ｂに貯められた湯量を算出する湯量検出部が構成される。
【００２３】
駆動回路３４は、演算処理部３１から入力される制御信号に基づいて、対応する開閉弁４，５又は排水弁６に駆動信号を出力し、開状態又は閉状態に切り替える。
【００２４】
メモリ３２には、各種の閾値やタイマ３３によるカウント時間が設定されている。ここで、閾値としては、給湯源を主給湯器１から補助給湯器２に切り替える時の貯湯タンク１ｂの湯量（この湯量を第１閾値と言う。）に対応した温度センサ７の検出温度Ｔ１が設定されている。また閾値として、給湯源を補助給湯器２から主給湯器１に戻す時の貯湯タンク１ｂの湯量（この湯量を第２閾値と言う。）に対応した温度センサ７の検出温度Ｔ２（＞Ｔ１）が設定されている。またカウント時間としては、給湯源を補助給湯器２に切り替える前に補助給湯器２からの水を排水する時間（この時間を排水時間と言う。）や、補助給湯器２からの水を定期的に排水させるまでの時間間隔（この時間間隔を排水時間間隔と言う。）が記憶されている。本実施形態では、補助給湯器２に切り替える前に排水させる排水時間が例えば１分間に設定され、排水時間間隔が例えば３日に設定されている。尚、排水時間や排水時間間隔は使用用途などに応じて適宜設定されればよい。
【００２５】
ここで、演算処理部３１による制御動作を図２及び図３を参照して説明する。尚、図２は、温度センサ７によって検出された湯温と、開閉弁４，５の開閉状態の関係を示す説明図である。また図３は、給湯源を主給湯器１から補助給湯器２に切り替える際の各部の動作を説明するタイムチャートである。
【００２６】
演算処理部３１は、温度センサ７の検出温度がメモリ３２に設定された閾値Ｔ１よりも高い場合、すなわち貯湯タンク１ｂの湯量が第１閾値よりも多い場合、開閉弁４を開状態、開閉弁５及び排水弁６を閉状態に切り替える制御信号を駆動回路３４に出力する。駆動回路３４は、演算処理部３１からの制御信号に基づいて開閉弁４を開状態、開閉弁５及び排水弁６を閉状態に切り替える。この場合、主給湯器１から給湯負荷２０に対して湯が供給される。また補助給湯器２には水が流れず、ガスバーナは消火されている。したがって、常時はガス給湯器などの補助給湯器２に比べて、ランニングコストが安く、二酸化炭素の排出量も少ないヒートポンプを用いた主給湯器１から給湯が行われることになる。
【００２７】
一方、給湯負荷２０で湯が大量に使用されることによって、貯湯タンク１ｂ内の湯が減少すると、温度センサ７の検出温度が低下する。そして、温度センサ７の検出温度がＴ１以下になると、すなわち貯湯タンク１ｂの湯量が第１閾値以下になると、演算処理部３１は、給湯源を主給湯器１から補助給湯器２に切り替える制御を行う。この場合の切替制御動作について図３を参照して説明する。
【００２８】
時刻ｔ１において温度センサ７の検出温度がＴ１以下になると（つまり貯湯タンク１ｂの湯量が第１閾値以下になると）、演算処理部３１は、先ず排水弁６を開状態とする制御信号を駆動回路３４に出力し、タイマ３３に排水時間Ｔａのカウント動作を開始させる。この時、駆動回路３４によって排水弁６が開状態に切り替えられて、送湯配管１３内に溜まっていた水が排水用配管１５を介して排水されるから、補助給湯器２の停止中に送湯配管１３内に溜まっていた水が排水される。また、補助給湯器２に流れる水量が一定量以上になることから、補助給湯器２はガスバーナに点火し、加熱動作を開始する。但し、熱交換部が冷えているために、補助給湯器２からの出湯温度がすぐには上昇しないが、時刻ｔ１から排水時間Ｔａが経過するまでの間、補助給湯器２からの水は排水用配管１５を介して排水されるので、冷水が給湯負荷２０に供給されることはない。ここにおいて、給湯源を補助給湯器２に切り替える前に、補助給湯器２からの水を排水させるのであるが、排水される水は冷水に限られない。すなわち、排水される水は、その温度に関係無く、冷水や温水（湯）や中温水を含むものである。また、上記の排水時間Ｔａは、配管長や熱交換部の容量などによって適宜設定すればよい。
【００２９】
そして、時刻ｔ１から上記の排水時間Ｔａが経過すると（時刻ｔ２）、演算処理部３１は、排水弁６を閉状態に切り替える制御信号、及び、開閉弁５を開状態に切り替える制御信号を駆動回路３４に出力する。この時、開閉弁４，５が共に開状態となり、主給湯器１及び補助給湯器２の両方から給湯負荷２０に給湯される。したがって、補助給湯器２の出湯温度が十分高くなっていない場合でも、主給湯器１からの高温の湯と混合して給湯することで、給湯負荷２０に冷たい水が送られることはない。
【００３０】
その後、時刻ｔ２から所定時間Ｔｂ（例えば１０秒間）が経過すると、演算処理部３１は、開閉弁４を閉状態に切り替える制御信号を駆動回路３４に出力し、駆動回路３４によって開閉弁４を閉状態に切り替えさせる。この時、開閉弁４が閉状態、開閉弁５が開状態に切り替えられるので、主給湯器１からの給湯が停止し、補助給湯器２のみから給湯負荷２０に給湯される。尚、補助給湯器２から給湯中も主給湯器１のヒートポンプ１ａは、給水配管１１からの水を加熱して貯湯タンク１ｂに貯める動作を継続しており、貯湯タンク１ｂの湯量が増加する。
【００３１】
そして、温度センサ７の検出温度がＴ２以上になると（つまり貯湯タンク１ｂの湯量が第２閾値以上になると）、演算処理部３１は、開閉弁４を開状態、開閉弁５を閉状態に切り替える制御信号を駆動回路３４に出力する。この時、駆動回路３４によって開閉弁４が開状態、開閉弁５が閉状態に切り替えられ、主給湯器１から給湯負荷２０へ湯が供給される。また、開閉弁５が閉じられることで、補助給湯器２に水が流れなくなるので、補助給湯器２はガスバーナーを消火して、動作を停止する。
【００３２】
上述のように給湯制御部たる制御盤３は、ヒートポンプを用いた主給湯器１の給湯能力が低下した場合に補助給湯器２からの給湯に切り替えるのであるが、給湯源を主給湯器１から補助給湯器２へ切り替える前に、補助給湯器２からの水を排水させている。そして、制御盤３は、排水動作後に主給湯器１から補助給湯器２へ給湯源を切り替えている。
【００３３】
これにより、給湯源を補助給湯器２に切り替える際に、補助給湯器２と給湯配管１４の間をつなぐ送湯配管１３に溜まった冷たい水が、給湯負荷２０に供給される可能性を低減できる。また、補助給湯器２の熱交換部が冷めている場合、出湯温度が上昇するまで時間がかかるが、補助給湯器２に切り替える前に補助給湯器２からの水を排水しているので、起動時に補助給湯器２から出る冷たい水が給湯負荷に供給される可能性を低減できる。また、主給湯器１の給湯能力が低下した場合に、補助給湯器２から給湯させることで、湯切れの発生が起こりにくくなる。尚、制御盤３の演算処理部３１は、排水開始から所定時間が経過すると、排水が完了したと判断して排水動作を終了させているが、所定量の水が排
水された時点や、補助給湯器２の出湯温度が所定温度以上となった時点で排水動作を終了してもよい。
【００３４】
また、給湯制御部たる制御盤３は、貯湯タンク１ｂの貯湯量を検出する湯量検出部の検出結果に基づいて、主給湯器１及び補助給湯器２の動作を制御する演算処理部３１を備えている。主給湯器１から給湯負荷２０に給湯している状態で、湯量検出部の検出した湯量が所定の第１閾値以下になると、演算処理部３１は、補助給湯器２からの水を排水させ、排水動作後、演算処理部３１は、給湯負荷２０への給湯源を主給湯器１から補助給湯器２に切り替えている。
【００３５】
これにより、給湯源を補助給湯器２に切り替える際に、補助給湯器２と給湯配管１４の間をつなぐ送湯配管１３に溜まった冷たい水や、起動時に補助給湯器２から出る冷たい水が給湯負荷２０に供給される可能性を低減できる。
【００３６】
また、演算処理部３１では、補助給湯器２からの水を排水させた後、主給湯器１及び補助給湯器２の両方で給湯させてから、補助給湯器２からの給湯に切り替えている。
【００３７】
これにより、補助給湯器２への切替時に、主給湯器１と補助給湯器２の両方から給湯される期間を設けることができ、主給湯器１からの温水と補助給湯器２からの湯を混合して給湯することで、給湯負荷２０へ冷たい水が供給される可能性をさらに低減できる。
【００３８】
また、補助給湯器２からの給湯に切り替えた状態で、湯量検出部の検出した湯量が所定の第２閾値以上になると、演算処理部３１は、給湯負荷２０への給湯源を補助給湯器２から主給湯器１へ切り替えるとともに、補助給湯器２を停止させている。
【００３９】
これにより、ランニングコストが安く、また二酸化炭素の排出量が少ないヒートポンプを用いた主給湯器１から給湯させることができる。
【００４０】
ところで、制御盤３では、貯湯タンク１ｂに貯められた湯量が低下すると、給湯源を主給湯器１から補助給湯器２に切り替えているが、湯の消費量が少ない夏期は主給湯器１のみで給湯が行われ、補助給湯器２が長期間使用されない可能性がある。補助給湯器２が長期間停止していると、補助給湯器２が備えるガスバーナーの点火不良が発生したり、補助給湯器２と給湯配管１４とをつなぐ送湯配管１３の水が腐敗する可能性がある。
【００４１】
そこで、制御盤３の演算処理部３１では、タイマ３３により所定の排水時間間隔のカウント動作を行わせる。タイマ３３がカウントアップした時点で、補助給湯器２が給湯動作を行っていなければ、演算処理部３１は、排水弁６を開状態にする制御信号を駆動回路３４に出力するとともに、タイマ３３に所定の排水時間（例えば１分間）のカウント動作を開始させる。この時、駆動回路３４によって排水弁６が開状態に切り替えられ、送湯配管１３内にたまっていた水が排水される。また、補助給湯器２に流れる水量が一定量以上になるので、補助給湯器２はガスバーナに点火し、熱交換部によって水を加熱する動作を行わせる。
【００４２】
そして、タイマ３３が排水時間のカウント動作を完了すると、演算処理部３１は、排水弁６を閉状態に切り替える制御信号を駆動回路３４に出力した後、タイマ３３に排水時間間隔のカウント動作を開始させる。この時、駆動回路３４が排水弁６を閉状態に切り替えることによって排水が停止され、補助給湯器２に水が流れなくなるので、補助給湯器２はガスバーナーを消火して、動作を停止する。
【００４３】
尚、タイマ３３による排水時間間隔のカウント動作が完了した時点で、補助給湯器２か
ら給湯を行っている場合、演算処理部３１は、排水弁６を閉状態のままとし、タイマ３３をリセットして、排水時間間隔のカウント動作を再度実行させる。
【００４４】
上述のように演算処理部３１は、補助給湯器２からの給湯が所定期間（上記の排水時間間隔）なされなかった場合、補助給湯器２からの水を排水させている。
【００４５】
これにより、補助給湯器２からの給湯が所定期間（上記の排水時間間隔）なされなかった場合は、補助給湯器２からの水が排水されるので、補助給湯器２を定期的に動作させることで、補助給湯器２の動作不良が起こりにくくなる。また、補助給湯器２と給湯配管１４の間をつなぐ配管内の水が定期的に排水されるから、この配管に長期間水が溜まったままの状態になることはなく、送湯配管１３内の水が腐敗する可能性を低減できる。
【符号の説明】
【００４６】
Ａ  給湯システム
１  主給湯器
１ａ  ヒートポンプ
１ｂ  貯湯タンク
２  補助給湯器
３  制御盤（給湯制御部）
４  開閉弁（第１の開閉弁）
５  開閉弁（第２の開閉弁）
６  排水弁（第３の開閉弁）
７  温度センサ（湯量検出部）
１２  送湯配管（第１の配管）
１３  送湯配管（第２の配管）
１５  排水用配管
２０  給湯負荷
３１  演算処理部（給湯制御部、湯量検出部）
３２  メモリ
３３  タイマ
３４  駆動回路
【図１】
0005821002.tif 000002
【図２】
0005821002.tif 000003
【図３】
0005821002.tif 000004