(57)【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熱源機と、前記貯湯タンクの垂直方向に複数個設けられた残湯量検出手段と、前記貯湯タンクの下部に設けた給水管と、前記貯湯タンクの上部に設けた出湯管と、前記出湯管より供給される高温水と前記給水管から分岐して供給される水を混合する混合弁とを備え、給湯停止時に最上部の残湯量検出手段が所定温度以上を検出している時は、前記混合弁の開度を直前の給湯運転の開度で保持し、給湯停止時に最上部の残湯量検出手段が所定温度未満を検出している時は、前記混合弁の開度を直前の給湯運転中の開度より水側に駆動することを特徴とする貯湯式給湯機。
【請求項２】
給湯停止時に最上部の残湯量検出手段が所定温度未満を検出しているときにおいて、前記熱源機が停止している時は、前記混合弁の開度を、直前の給湯運転の開度のまま保持し、前記熱源機が沸き上げ運転を行っている時は、前記混合弁の開度を、直前の給湯運転の開度より水側に駆動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】
前記混合弁の開度を、直前の給湯運転の開度より水側に駆動する時は、給湯運転から給湯停止になって所定時間経過するまでは、直前の給湯運転の開度のまま保持し、前記所定時間経過後に前記混合弁の開度を、直前の給湯運転の開度より水側に駆動することを特徴とする請求項１または２に記載の貯湯式給湯機。
【請求項４】
前記混合弁の開度が、水側全開であることを検出する水位置検出手段を備え、前記混合弁の開度を、直前の給湯運転の開度より水側に駆動する時は、一旦、前記混合弁を水側が全開となる位置まで駆動した後に、湯側に駆動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の貯湯式給湯機。
【請求項５】
運転状況および設定内容を表示する表示部を有したリモコンを備え、前記混合弁を水側が全開となる位置まで駆動しても、前記水位置検出手段によって水側に全開に駆動していることを検出できなければ、前記表示部に混合弁が故障したことの表示を行うことを特徴とする請求項４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、貯湯タンクを有した貯湯式給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の貯湯式給湯機は、給湯停止時の混合弁の開度を水側全開位置まで駆動し保持している。よって、使用者が再給湯を行うと、水全開位置から所望する給湯温度になるように混合弁の開度コントロールを行うものであった（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１２５７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の構成では、水全開位置から所望する給湯温度になるように混合弁の開度コントロールを行うため、所望する温度で安定するまでに時間を要するものであった。また、湯量が少ないときに給湯運転を行うと、貯湯タンク内の湯温が低下してくるため、混合弁の開度は、徐々に湯側に駆動してくる。そして給湯運転の開度のまま、給湯停止中に沸き上げを実行すると、貯湯タンク上部には沸き上げたばかりの高温の湯が貯えられるため、混合弁の位置まで高温の湯が到達してしまい、次回の再給湯運転をしたときには、給湯温度がオーバーシュートする可能性があった。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、使用者が再給湯を行うときに、所望する給湯温度に早く安定する貯湯式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】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の貯湯式給湯機は、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熱源機と、前記貯湯タンクの垂直方向に複数個設けられた残湯量検出手段と、前記貯湯タンクの下部に設けた給水管と、前記貯湯タンクの上部に設けた出湯管と、前記出湯管より供給される高温水と前記給水管から分岐して供給される水を混合する混合弁とを備え、給湯停止時に最上部の残湯量検出手段が所定温度以上を検出している時は、前記混合弁の開度を直前の給湯運転の開度で保持し、給湯停止時に最上部の残湯量検出手段が所定温度未満を検出している時は、前記混合弁の開度を直前の給湯運転中の開度より水側に駆動することで、使用者が再給湯を行うときに湯切れが発生していたとしても所望する給湯温度に早く安定することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、使用者が再給湯を行うときに、所望する給湯温度に早く安定する貯湯式給湯機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
第１の発明の貯湯式給湯機は、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熱源機と、前記貯湯タンクの垂直方向に複数個設けられた残湯量検出手段と、前記貯湯タンクの下部に設けた給水管と、前記貯湯タンクの上部に設けた出湯管と、前記出湯管より供給される高温水と前記給水管から分岐して供給される水を混合する混合弁とを備え、給湯停止時に最上部の残湯量検出手段が所定温度以上を検出している時は、前記混合弁の開度を直前の給湯運転の開度で保持し、給湯停止時に最上部の残湯量検出手段が所定温度未満を検出している時は、前記混合弁の開度を直前の給湯運転中の開度より水側に駆動することにより、湯切れが発生していない状況で使用者が再給湯を行うときは、前回の給湯運転中の開度から給湯運転を行うことで、所望する給湯温度に早く安定すること
ができ、湯切れが発生している状況で再給湯を行うときは、給湯温度のオーバーシュートを発生させることなく給湯運転を行うことができる。
【０００８】
第２の発明の貯湯式給湯機は、特に第１の発明において、給湯停止時に最上部の残湯量検出手段が所定温度未満を検出しているときにおいて、前記熱源機が停止している時は、前記混合弁の開度を、直前の給湯運転の開度のまま保持し、前記熱源機が沸き上げ運転を行っている時は、前記混合弁の開度を、直前の給湯運転の開度より水側に駆動することで、湯切れが発生している状況においても、熱源機による沸き上げ運転が行われておらず、貯湯タンク内の湯温が変化していない場合は、使用者が再給湯を行っても前回の給湯運転中の開度から給湯運転を行うことで、所望する給湯温度に早く安定することができ、熱源機による沸き上げ運転が行われていて、貯湯タンク内の湯温が上昇している場合は、再給湯を行うと給湯温度のオーバーシュートを発生させることなく給湯運転を行うことができる。
【０００９】
第３の発明の貯湯式給湯機は、特に第１〜２の発明において、前記混合弁の開度を、直前の給湯運転の開度より水側に駆動する時は、給湯運転から給湯停止になって所定時間経過するまでは、直前の給湯運転の開度のまま保持し、前記所定時間経過後に前記混合弁の開度を、直前の給湯運転の開度より水側に駆動することで、熱源機による沸き上げ運転などが行われていても、貯湯タンク内の湯温が上昇するにはある程度の時間を要するので、給湯運転が停止した直後に使用者が再給湯を行っても混合弁は給湯運転中の開度のまま保持されているので、アンダーシュートが発生することなく給湯運転を行うことができる。
【００１０】
第４の発明の貯湯式給湯機は、特に第１〜３の発明において、前記混合弁の開度が、水側全開であることを検出する水位置検出手段を備え、前記混合弁の開度を、直前の給湯運転の開度より水側に駆動する時は、一旦、前記混合弁を水側が全開となる位置まで駆動した後に、湯側に駆動させることで、混合弁が正常に動作していることが判定できる。
【００１１】
第５の発明の貯湯式給湯機は、特に第４の発明において、運転状況および設定内容を表示する表示部を有したリモコンを備え、前記混合弁を水側が全開となる位置まで駆動しても、前記水位置検出手段によって水側に全開に駆動していることを検出できなければ、前記表示部に混合弁が故障したことの表示を行うことで、使用者の所望する給湯温度を供給することが出来なくなったことを告知することができる。
【００１２】
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。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は本実施の形態における貯湯式給湯機の構成図である。本実施の形態の貯湯式給湯機は、湯を貯える貯湯タンク１と、貯湯タンク１に貯えられた湯水を循環する循環ポンプ２と、冷媒と湯水が熱交換を行う水冷媒熱交換器３とを順次環状に沸き上げ配管で接続し、図１に太線で示す沸き上げ回路４を有し、さらに貯湯タンク１内の湯水を加熱する熱源機２１として、水冷媒熱交換器３と、冷媒を圧縮する圧縮機５と、外気から熱を吸熱する蒸発器６と、冷媒を減圧する膨張弁７とを順次環状に冷媒配管で接続し、図１に太線で示す冷媒回路８を有する。また、サーミスタ（外気温度検出手段）２０を備えており、外気温度を検出している。なお、図１に示す矢印は湯水または冷媒が循環する方向を示している。
【００１４】
また、貯湯タンク１の上部には、高温を出湯する出湯管９が接続されており、貯湯タンク１の下部には、水を供給するための給水管１０が、上水道からの水道圧を減圧させる減圧弁１１を介して接続されている。
【００１５】
次に、沸き上げ回路４について説明する。貯湯タンク１内の湯水の沸き上げ時には、循環ポンプ２が駆動することにより、貯湯タンク１の下部に配設されたヒートポンプ往き口から貯湯タンク１内の湯水が出水され水冷媒熱交換器３に流れる。水冷媒熱交換器３では湯水と冷媒とが熱交換することで高温の温が生成され、貯湯タンク１の上部に配設されたヒートポンプ戻り口から貯湯タンク１内に返流される。そして貯湯タンク１内では比重差によって、上部が高温、下部が低温の湯温の温度層が形成される。
【００１６】
次に、冷媒回路８について説明する。本実施の形態において冷媒回路８は、水冷媒熱交換器３、圧縮機５、蒸発器６、膨張弁７が冷媒配管によって環状に接続され、冷媒には二酸化炭素を使用しているため、高圧側が臨界圧力を超える。そのため、水冷媒熱交換器３を流通する水に熱を奪われて温度が低下しても凝縮することがなく、水冷媒熱交換器で冷媒と水との間で温度差を形成しやすくなり、高温の湯が得られ、かつ、熱交換効率を高くすることができる。また、比較的安価でかつ安定な二酸化炭素を冷媒に使用しているので、製品コストを抑えるとともに、信頼性を向上させることができる。また、二酸化炭素はオゾン破壊係数がゼロであり、地球温暖化係数も代替冷媒ＨＦＣ−４０７Ｃの約１７００分の１と非常に小さいため、地球環境に優しい製品を提供できる。また、圧縮機５で冷媒が圧縮され、圧縮機５から吐出された冷媒が水冷媒熱交換器３で放熱し、膨張弁７で減圧されたあと、蒸発器６で空気から熱を吸収し、ガス状態で再び圧縮機５に吸入される。
【００１７】
次に、給湯動作について説明する。本実施の形態において、出湯管９は、給水管１０から分岐された給水管１２と混合弁１３にて接続され、混合弁１３にて適温に混合された後、カラン１４やシャワー１５から給湯される。また、混合弁１３の下流側の配管には、サーミスタ（給湯温度検出手段）１７が配設されており、混合弁１３は、給湯温度検出手段１７が目標温度になるように開度をコントロールされている。カラン１４（シャワー１５）から給湯すると貯湯タンク１内に貯えられている高温の湯が使用され、それに伴い給水管１０から貯湯タンク１内に給水されるため、貯湯タンク１内は常に湯水で満たされた状態となっている。
【００１８】
貯湯タンク１には、貯湯タンク１内の湯水の温度を検出する複数のサーミスタ（残湯量検出手段）１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄが配置されている。残湯量検出手段１６ａ〜１６ｄの検出温度によって湯と水が分離している境界を判定し、貯湯タンク１内の貯湯量を判断している。なお、本実施の形態においては残湯量検出手段として４つのサーミスタを用いているが、これに限定されることはなく、タンクの容量や各制御を鑑みた上で、残湯量検出手段の数を変更しても問題はない。
【００１９】
次に、時間帯による沸き上げ制御について説明する。本実施の形態の貯湯式給湯機は、昼間時間帯の電気料金と夜間時間帯の電気料金とが異なっているため、それぞれの時間帯によって沸き上げ動作が異なっている。夜間時間帯では、安価な深夜電力を利用して貯湯タンク１内の湯水を全量沸き上げている（以下、夜間沸き上げとする）。よって通常、夜間沸き上げによって作られた湯を、昼間時間帯の給湯に利用していることになる。
【００２０】
しかしながら、昼間時間帯の給湯量によっては、湯量が不足する場合がある。そのときには、残湯量検出手段によって、貯湯タンク１内の湯が減少したことを検出すると、湯切れを防止するために、割高な昼間電力を利用して沸き上げ運転を行うこととなる（以下、昼間沸き上げとする）。なお、昼間時間帯および夜間時間帯は電力会社毎に用意されている料金プランによって異なり、使用者と電力会社の契約によって決定されるものである。本実施の形態では、昼間時間帯を７時から２３時までとし、夜間時間帯を２３時から翌７時までとする。
【００２１】
次に、本実施の形態における給湯運転時の混合弁１３の挙動を説明する。図２は、本実施の形態における給湯運転の制御フローチャートである。
【００２２】
（ステップ１）使用者により給湯運転が開始したかどうかの判断を行い、給湯運転中であればステップ２へ進み、給湯停止中であればステップ６へ進む。
【００２３】
（ステップ２）給湯温度検出手段１７と使用者の所望する目標温度との比較を行い、目標温度より高温のお湯が給湯されている場合はステップ３へ進み、そうでなければステップ４へ進む。
【００２４】
（ステップ３）目標温度より高温のお湯が給湯されている場合は、混合弁１３を水側に駆動することで給湯温度を下げる動作を行い、ステップ６へ進む。
【００２５】
（ステップ４）給湯温度検出手段１７と使用者の所望する目標温度との比較を行い、目標温度より低温のお湯が給湯されている場合はステップ５へ進み、そうでなければステップ６へ進む。
【００２６】
（ステップ５）目標温度より低温のお湯が給湯されている場合は、混合弁１３を湯側に駆動することで給湯温度を上げる動作を行い、ステップ６へ進む。
【００２７】
（ステップ６）給湯運転中は混合弁開度記憶部２３に混合弁１３の開度を記憶させ、ステップ１へ戻る。
【００２８】
（ステップ７）給湯停止中は前回の給湯運転が終了してからの経過時間を判断し、所定時間が経過していなければステップ１へ戻り、再給湯開始の判断を行う。所定時間経過していればステップ８へ進む。このステップの判断により、給湯運転が停止した直後に使用者が再給湯を行っても、混合弁１３は給湯運転中の開度のまま保持されているので、アンダーシュートが発生することなく給湯運転を行うことができる。
【００２９】
（ステップ８）最上部の残湯量検出手段１６ａが所定温度未満を検出しているかどうかの判断を行い、所定温度未満であればステップ９に進み、そうでなければステップ１に戻る。このステップの判断により、湯切れが発生していない状況で使用者が再給湯を行うときは、前回の給湯運転中の開度から給湯運転を行うことで、所望する給湯温度に早く安定することができる、湯切れが発生している状況で再給湯を行うときは、ステップ８の判断と組み合わせることで、給湯温度のオーバーシュートを発生させることなく給湯運転を行うことができる。
【００３０】
（ステップ９）熱源機２１による沸き上げ運転が行われているかどうかの判断を行い、沸き上げ運転中であればステップ１０へ進み、そうでなければステップ１へ戻る。このステップの判断により、湯切れが発生している状況においても、熱源機２１による沸き上げ運転が行われておらず、貯湯タンク１内の湯温が変化していない場合は、使用者が再給湯を行っても前回の給湯運転中の開度から給湯運転を行うことで、所望する給湯温度に早く安定することができ、また熱源機２１による沸き上げ運転が行われていれば、貯湯タンク１内の湯温が上昇しているので、以下で述べるステップ１０、ステップ１１での制御を行うことにより、再給湯を行うと給湯温度のオーバーシュートを発生させることなく給湯運転を行うことができる。
【００３１】
（ステップ１０）混合弁開度記憶部２３に記憶された開度より水側の位置を所定開度とし、現在の開度が所定開度より湯側位置であるかどうかの判断を行う。現在の開度が所定開度よりも湯側位置であった場合はステップ１１へ進み、そうでなければステップ１へ戻
る。なお、所定開度は、記憶された開度よりも水側の位置の開度で定義され、前回の給湯運転の開度よりも水側の開度であればどのような算出方法であってもよい。
【００３２】
（ステップ１１）混合弁１３の開度を給湯運転中の開度より水側に駆動する動作を行い、ステップ１へ戻る。
【００３３】
以上のように給湯停止時に混合弁１３を駆動することで、使用者が再給湯を行うときに湯切れが発生していたとしても、所望する給湯温度に早く安定する給湯運転を行うことができる。
【００３４】
次に、ステップ１１での動作を図３の制御フローチャートを用いて説明する。
【００３５】
（ステップ２０）まず、混合弁１３を水側に駆動し、ステップ２１へ進む。
【００３６】
（ステップ２１）混合弁１３に備えられている水位置検出手段２４によって、水側全開位置まで駆動されたかどうかの判断を行う。水側全開位置が検出されれば、ステップ２２へ進み、そうでなければステップ２４へ進む。
【００３７】
（ステップ２２）混合弁１３を湯側に駆動し、ステップ１０で決定された所定開度の位置まで駆動する。つまりステップ２２の動作を行うことによって、直前の給湯運転の混合弁の開度よりは水側であるけれども、水側全開位置よりは湯側に駆動させた状態にする。そして、ステップ２３へ進む。
【００３８】
（ステップ２３）給湯運転中の開度より水側の位置（ステップ１０で決定された所定開度）を目標位置とし、目標位置に到達したかどうかの判断を行い到達すれば処理を終了し、そうでなければステップ２２へ戻る。
【００３９】
（ステップ２４）水側全開位置を未検出の時間が所定時間経過したかどうかの判断を行い、所定時間経過していればステップ２５へ進み、そうでなければステップ２０へ戻る。このとき混合弁１３の駆動がステッピングモータによるものであれば、時間経過の代わりに駆動ステップ数で判断しても良い。
【００４０】
（ステップ２５）所定時間経過しても水側全開位置が検出できなければ、混合弁１３が故障していると判断し、リモコン２２の表示部２５に混合弁１３が故障したことのメッセージを表示し、処理を終了する。
【００４１】
以上のように駆動し表示を行うことで、使用者の所望する給湯温度を供給することが出来なくなったことを告知することができる
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明はヒートポンプ式の貯湯式給湯機に限らず、電気、ガス、石油、燃料電池などいずれの方式においても、貯湯タンクから給湯運転を行う貯湯式給湯機に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施の形態１における貯湯式給湯機の構成図
【図２】実施の形態１における混合弁の制御フローチャート
【図３】実施の形態１における混合弁の制御フローチャート
【符号の説明】
【００４４】
１  貯湯タンク
９  出湯管
１０  給水管
１６ａ〜１６ｄ  残湯量検出手段
１３  混合弁
２１  熱源機
２２  リモコン
２４  水位置検出手段
２５  表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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