給湯システム
【課題】貯湯タンクからの出湯開始直後の湯切れに伴って目標給湯温度よりも低い温度の湯水が供給されることを防止した給湯システムを提供する。
【解決手段】貯湯タンク３１からの出湯開始時に、貯湯タンク３１内の残湯量が燃焼給湯器１０側の出湯管２の水容量に基づいて予め設定された所定量以上であるか否かを判定し、当該所定の残湯量未満であって且つ貯湯タンク３１の湯切れがない場合は、バイパス弁３８を開弁状態として燃焼給湯器１０による加熱を行いつつ混合温調制御を実行する。
【解決手段】貯湯タンク３１からの出湯開始時に、貯湯タンク３１内の残湯量が燃焼給湯器１０側の出湯管２の水容量に基づいて予め設定された所定量以上であるか否かを判定し、当該所定の残湯量未満であって且つ貯湯タンク３１の湯切れがない場合は、バイパス弁３８を開弁状態として燃焼給湯器１０による加熱を行いつつ混合温調制御を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、循環加熱された湯を貯留する貯湯タンクの下流側に、瞬間加熱式の燃焼給湯器を直列に接続した給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプ等の加熱手段によって湯水を加熱して貯湯タンクに貯留する貯湯タンクユニットの下流側に、瞬間加熱式の燃焼給湯器を直列に接続した給湯システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。このように、貯湯タンクユニットと燃焼給湯器を直列に接続することによって、貯湯タンクの湯切れが生じたときであっても、燃焼給湯器を作動させることで目標給湯温度での給湯を継続して行うことができる。
【０００３】
更に、上記従来の給湯システムにおいては、燃焼給湯器を迂回して燃焼給湯器の上流側と下流側で出湯管を連通するバイパス管を設け、貯湯タンクからの湯をバイパス管を経由してカラン等に供給することが行われる。これによれば、貯湯タンクの湯切れが生じていないときには、燃焼給湯器側には湯が供給されず、燃焼給湯器を流通することによる湯の放熱を回避することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３２９４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来の構成によると、貯湯タンクに十分な量の湯が溜められている場合には、バイパス管を湯が通過している間に、バイパス管の上流側から分岐した湯が燃焼給湯器に向かい、このときの湯によりガス給湯器の内部の水が湯に置換される。
【０００６】
しかし、バイパス管に比べて、燃焼給湯器の内部（具体的には熱交換器等）を通過する際の湯の圧力損失が大きいために、非燃焼時の燃焼給湯器の内部が湯に置換されるまでに比較的長い時間を要する。そして、貯湯タンクからの出湯が開始された直後に貯湯タンクの湯切れが生じると、燃焼給湯器の内部における水から湯への置換が不十分となり、貯湯タンクの湯切れと同時に燃焼給湯器の燃焼運転を開始しても、貯湯タンクの湯が出きった段階で燃焼給湯器の内部の湯に置換されなかった水（即ち、目標給湯温度よりも低い温度の湯水）がカラン等に供給されてしまい、湯が供給され始めた直後に水が供給されて使用者に不快感を与えるおそれがある。
【０００７】
上記の点に鑑み、本発明は、貯湯タンクからの出湯開始直後の湯切れに伴って目標給湯温度よりも低い温度の湯水が供給されることを防止した給湯システム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】
【０００８】
本発明の給湯システムは、貯湯タンクと、前記貯湯タンクの上部に接続された出湯管と、前記貯湯タンクの下部及び前記出湯管と接続された給水管と、前記貯湯タンクの上部及び下部に接続されたタンク循環路と、前記タンク循環路に設けられて前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクから前記出湯管に供給される湯水と、前記給水管から前記出湯管に供給される水との混合比を変更する混合比変更手段と、前記貯湯タンクの湯切れを検出する湯切れ検出手段と、前記貯湯タンク内の残湯量を検出する残湯量検出手段と、前記出湯管と前記給水管との接続箇所の下流側で前記出湯管の途中に設けられ、前記出湯管を流通する湯水をバーナにより加熱する燃焼給湯器と、前記燃焼給湯器をバイパスして、前記出湯管を前記燃焼給湯器の上流側と下流側とで連通させる出湯バイパス管と、前記出湯バイパス管を開閉するバイパス弁と、目標給湯温度を設定する給湯温度設定手段と、前記貯湯タンクからの出湯中に、前記湯切れ検出手段により貯湯タンクの湯切れが検出されない場合は、前記バイパス弁を開弁状態とし、出湯管から前記目標給湯温度の湯が供給されるように、前記混合比変更手段により前記混合比を調節する混合温調制御を実行し、前記貯湯タンクからの出湯中に、前記湯切れ検出手段により前記貯湯タンクの湯切れが検出された場合は、前記バイパス弁を閉弁状態として、前記出湯管から前記目標給湯温度の湯が供給されるように、前記燃焼給湯器による加熱を行う加熱温調制御を実行する給湯制御手段とを備え、前記給湯制御手段は、前記貯湯タンクからの出湯開始時に、前記残湯量検出手段を介して前記貯湯タンク内の残湯量が前記出湯バイパス管の両端に接続された前記燃焼給湯器側の出湯管の水容量に基づいて予め設定された所定量以上であるか否かを判定し、当該所定の残湯量未満であって且つ前記湯切れ検出手段により貯湯タンクの湯切れが検出されない場合は、前記バイパス弁を開弁状態として前記燃焼給湯器による加熱を行いつつ前記混合温調制御を実行することを特徴とする。
【０００９】
上記構成の給湯システムにおいては、貯湯タンクからの出湯開始時に、給湯制御手段が、貯湯タンク内の残湯量を確認する。そして、貯湯タンク内の残湯量が燃焼給湯器側の出湯管の水容量に基づいて予め設定された所定量以上であるときと、所定量未満であるときとで異なる制御を行う。
【００１０】
先ず、貯湯タンクからの出湯開始時に、給湯制御手段が、貯湯タンク内の残湯量が前記所定量以上であると判定した場合について説明する。この場合には、貯湯タンクが湯切れしていないことにより、給湯制御手段は、バイパス弁を開弁状態とする。これにより、貯湯タンクからの湯の大半は燃焼給湯器を介さずに出湯バイパス管を流れて、カラン或いはシャワー等の出湯管の出口へ向かう。
【００１１】
そして、給湯制御手段は、カラン或いはシャワー等の出湯管の出口から目標給湯温度の湯が得られるように、出湯管と給水管との接続箇所で貯湯タンクからの湯水と給水管からの水とを混合させる混合温調制御を実行する。
【００１２】
一方、出湯バイパス管を流通する湯に比べて少量の湯が燃焼給湯器側の出湯管に流れ込む。即ち、燃焼給湯器側の出湯管は、バーナによる加熱のために熱交換器等を経ることにより比較的長い距離にわたって設けられており、出湯バイパス管よりも湯水の圧力損失が大きい。これに伴い、燃焼給湯器側の出湯管は湯水の流動抵抗が大きくなる。従って、バイパス弁が開弁したときには大半の湯が出湯バイパス管を流れると同時に、出湯バイパス管の始端から分岐する燃焼給湯器側の出湯管には少量の湯が流れ込む。
【００１３】
そして、燃焼給湯器側の出湯管内の非加熱状態の水は、燃焼給湯器側の出湯管に流れ込む湯によって、徐々に置換される。こうして、燃焼給湯器側の出湯管内を流れた湯水は、出湯バイパス管の終端で合流し、カラン或いはシャワー等の出湯管の出口へ向かう。従って、貯湯タンク内の残湯量を判定するための残湯量（前記所定量）は、燃焼給湯器側の出湯管の水が湯に置換されるまでに貯湯タンクから導出された湯の量に対応していればよい。
【００１４】
なお、このときには、例えば、出湯バイパス管の終端よりも下流側の出湯管を流れる湯水の温度を検出し、その温度に基づいて前記混合温調制御を行うことが好ましく、これによって高精度な混合温調制御が行える。
【００１５】
その後、貯湯タンクからの出湯中に貯湯タンクが湯切れしたときには、湯切れ検出手段によって湯切れが検出されるので、給湯制御手段は、バイパス弁を閉弁状態とし、燃焼給湯器の燃焼を行う。バイパス弁が閉弁したことにより、湯切れした貯湯タンクから導出される温度の低い湯水は、出湯バイパス管には流れ込まずに燃焼給湯器側の出湯管を流れる。そして、給湯制御手段は、カラン或いはシャワー等の出湯管の出口から目標給湯温度の湯が得られるように、燃焼給湯器側の出湯管を流れる湯水を加熱する加熱温調制御を実行する。
【００１６】
このとき既に燃焼給湯器側の出湯管内の水は、湯切れする前の貯湯タンクから供給された湯に置換されているので、カラン或いはシャワー等の出湯管の出口からは切れ目なく湯が供給される。これにより、湯の使用中に湯が途切れて水が出るといった事態が回避でき、使用者は貯湯タンクの湯切れを全く意識することなく、目標給湯温度の湯を得ることができる。
【００１７】
次に、貯湯タンクからの出湯開始時に、給湯制御手段が、貯湯タンク内の残湯量が前記所定量未満であると判定した場合について説明する。
【００１８】
ここで、貯湯タンクからの出湯開始時に貯湯タンクが湯切れしている場合には、貯湯タンク内の残湯量が前記所定量未満であるか否かにかかわらず、給湯制御手段は、前述した貯湯タンクからの出湯中の湯切れと同様に、バイパス弁を閉弁状態とし、前記燃焼給湯器による加熱を行う加熱温調制御を実行する。
【００１９】
それとは異なり、貯湯タンクからの出湯開始時に、貯湯タンク内の残湯量が前記所定量未満であり、且つ貯湯タンクが湯切れしていない場合には、給湯制御手段は、バイパス弁を開弁状態として燃焼給湯器による加熱を行いつつ前記混合温調制御を実行する。
【００２０】
貯湯タンク内の残湯量が前記所定量未満であるときには、湯切れは生じていないものの、短時間のうちに湯切れが生じることが予想される。そして、この場合には、燃焼給湯器側の出湯管に流れ込む湯によって燃焼給湯器側の出湯管の全体にわたる水を湯に置換することは期待できない。
【００２１】
そこで、本発明においては、貯湯タンクから出湯する湯をバイパス弁を開弁状態として出湯バイパス管に流す一方で、同時に、燃焼給湯器の燃焼を行って燃焼給湯器側の出湯管の湯水を加熱する。
【００２２】
こうすることにより、貯湯タンクに湯切れが生じるまでは、出湯バイパス管を介して目標給湯温度の湯を供給することができ、この間に、燃焼給湯器の燃焼により燃焼給湯器側の出湯管の湯水を加熱することができる。
【００２３】
そして、続いて貯湯タンクからの出湯中に湯切れが生じ、前記湯切れ検出手段による湯切れの検出に応じてバイパス弁が閉弁しても、燃焼給湯器の燃焼により燃焼給湯器側の出湯管の湯水が既に加熱されているため、カラン或いはシャワー等の出湯管の出口からは連続して湯が供給された状態となる。これにより、給湯を開始して短時間のうちに貯湯タンクの湯切れが生じたとしても、湯の使用中に湯が途切れて水が出るといった事態が回避でき、使用者は貯湯タンクの湯切れを全く意識することなく、目標給湯温度の湯を得ることができる。
【００２４】
なお、本発明における前記残湯量検出手段としては、所定の残湯量に対応する高さ位置に設けた温度センサを採用することができる。これによれば、温度センサから得られる温度が所定の残湯検出温度未満であるときには、貯湯タンクの残湯量が所定量未満であると容易に判断することができる。
【００２５】
また、それ以外に、本発明における前記残湯量検出手段は、前記貯湯タンクからの出湯量を検出するタンク流量センサと、前記給湯制御手段に設けられて前記タンク流量センサにより検出されたタンクからの出湯量に基づいて前記貯湯タンク内の残湯量を算出する残湯量算出手段とによって構成することができる。タンク流量センサは貯湯タンクからの出湯量を検出しているので、例えば、貯湯タンクの容量から前回使用時の出湯量を残湯量算出手段により減算することで、次回使用時の出湯開始時における貯湯タンクの残湯量を容易に求めることができる。従って、残湯量算出手段により算出した残湯量から、その残湯量が所定量未満であるか否かを容易に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態における給湯システムの構成図。
【図２】図１に示した給湯システムにおける主要な作動を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１を参照して、本実施形態の給湯システムは、瞬間加熱式の燃焼給湯器１０と、タンクユニット３０と、ヒートポンプユニット６０とにより構成されている。
【００２８】
ヒートポンプユニット６０は、圧縮機７１、凝縮器７２、減圧器７３、及び蒸発器７４を、冷媒循環路７５で接続して構成されたヒートポンプ７０（本発明の加熱手段に相当する）を備えている。凝縮器７２は、貯湯タンク３１の上部及び下部に接続されたタンク循環路６４と接続され、冷媒循環路７５内の冷媒とタンク循環路６４内の湯水とを熱交換させることによって、タンク循環路６４内の湯水を加熱する。
【００２９】
タンク循環路６４には、貯湯タンク３１に貯められた湯水をタンク循環路６４内に循環させるための循環ポンプ６５と、凝縮器７２から貯湯タンク３１に供給される湯水の温度を検出する往きサーミスタ６６と、貯湯タンク３１から凝縮器７２に供給される湯水の温度を検出する戻りサーミスタ４１とが設けられている。
【００３０】
そして、マイクロコンピュータ等により構成されたヒートポンプコントローラ８０に、往きサーミスタ６６による温度検出信号が入力される。また、ヒートポンプコントローラ８０から出力される制御信号によって、ヒートポンプ７０と循環ポンプ６５の作動が制御される。
【００３１】
ヒートポンプコントローラ８０は、タンクコントローラ５０と通信可能に接続され、タンクコントローラ５０から貯湯加熱指示信号を受信したときに、タンクコントローラ５０から送信される貯湯上限温度及び戻りサーミスタ４１の検出温度のデータを用いて、往きサーミスタ６６の検出温度及び戻りサーミスタ４１の検出温度と、貯湯上限温度とに基づいて、循環ポンプ６５とヒートポンプ７０を作動させて貯湯タンク３１内の湯水を貯湯上限温度まで加熱する。
【００３２】
次に、タンクユニット３０は、貯湯タンク３１と、貯湯タンク３１の上部に接続された出湯管２と、貯湯タンク３１の下部及び出湯管２に接続された給水管１と、燃焼給湯器１０をバイパスして出湯管２を燃焼給湯器１０の上流側と下流側で連通する出湯バイパス管３７とを備えている。出湯バイパス管３７の終端が接続された出湯管２の出口にはカラン３が設けられている。
【００３３】
さらに、タンクユニット３０は、貯湯タンク３１からヒートポンプユニット６０に供給される湯水の温度を検出する戻りサーミスタ４１と、貯湯タンク３１の上部の湯切れ検出位置の湯水の温度を検出する貯湯サーミスタ３２（本発明の湯切れ検出手段に相当する）と、貯湯サーミスタ３２の下方の所定の残湯量検出位置の湯水の温度を検出する中間サーミスタ４２（本発明の残湯量検出手段に相当する）と、出湯管２の給水管１との接続箇所Ｘの上流側の付近に設けられた入湯サーミスタ３３と、給水管１の通水流量を検出する入水流量センサ４３と、貯湯タンク３１から出湯管２に出湯される湯の流量を検出するタンク流量センサ４６と、給水管１に設けられた入水サーミスタ４４と、貯湯タンク３１から出湯管２に供給される湯水の流量を変更する湯量可変弁３４と、給水管１から出湯管２に供給される水の流量を変更する水量可変弁３５と、給水管１に設けられた逆止弁付きの減圧弁４０と、出湯管２と給水管１との接続箇所Ｘと出湯バイパス管３７との間に設けられた混合サーミスタ３６と、出湯バイパス管３７を開閉するバイパス弁３８と、出湯バイパス管３７と出湯管２との接続箇所Ｙの下流側に供給される湯水の温度を検出する給湯出口サーミスタ３９とを備えている。
【００３４】
なお、本実施形態においては、湯量可変弁３４と水量可変弁３５とにより、本発明の混合比変更手段が構成されている。
【００３５】
そして、マイクロコンピュータ等により構成されたタンクコントローラ５０に、貯湯サーミスタ３２、中間サーミスタ４２、入湯サーミスタ３３、入水サーミスタ４４、混合サーミスタ３６、給湯サーミスタ３９、及び戻りサーミスタ４１による温度検出信号と、入水流量センサ４３及びタンク流量センサ４６による通水流量の検出信号とが入力される。また、タンクコントローラ５０から出力される制御信号によって、湯量可変弁３４、水量可変弁３５、及びバイパス弁３８の作動が制御される。
【００３６】
タンクコントローラ５０は、貯湯サーミスタ３２の検出温度を監視し、貯湯サーミスタ３２の検出温度が予め設定された貯湯下限温度以下になったとき、ヒートポンプコントローラ８０に対して、上述した貯湯加熱指示信号を送信する。そして、これにより、貯湯タンク３１内の湯水が、ヒートポンプユニット６０によって貯湯上限温度まで加熱される。
【００３７】
また、タンクコントローラ５０には、使用者の操作に応じて、希望する給湯温度（出湯管２の出口から供給される湯の温度）と風呂温度（後述する湯張り管１８を経由して浴槽に供給される湯の温度）を設定するための温度スイッチ（図示しない）や、一般給湯モード（後述する湯張り弁１９を閉弁して出湯管２の出口から湯を供給するモード）と、湯張りモード（湯張り弁１９を開弁して湯張り管１８から浴槽に湯を供給するモード）とを切換えるためのモード切換スイッチ（図示しない）等を備えたリモコン５１（本発明の給湯温度設定手段の機能を含む）が接続されている。
【００３８】
ここで、出湯管２は貯湯タンク３１の上部に接続され、給水管１は貯湯タンク３１の下部に接続されている。そのため、貯湯タンク３１から出湯管２に湯水が供給されると、それに応じて、貯湯タンク３１の下部に給水管１から水が供給される。そして、貯湯タンク３１内では、上部に高温の湯の層ができると共に下部に水の層ができる。貯湯タンク３１から湯を供給するに従って上部の高温の湯の層が減少していき、貯湯サーミスタ３２の検出温度が、予め設定された湯切れ判定温度以下となった場合に湯切れ状態となる。なお、本実施形態においては、貯湯タンク３１の容量が５０リットルであり、貯湯サーミスタ３２は、貯湯タンク３１の高温の湯の層が残り約４リットルとなる高さ位置に設けられている。従って、貯湯タンク３１内の湯が減少して湯切れが検出された時点の残湯量は約４リットルとなる。
【００３９】
タンクコントローラ５０は、貯湯サーミスタ３２の検出温度が予め設定された湯切れ判定温度以下であるときに、貯湯タンク３１が湯切れ状態であると判断する。なお、本実施形態においては、湯切れ判定温度は、リモコン５１により設定された目標給湯温度（一般給湯モードではリモコン５１により設定された給湯設定温度、湯張りモードではリモコン５１により設定された風呂設定温度）に設定される。
【００４０】
タンクコントローラ５０は、貯湯サーミスタ３２の検出温度が湯切れ判定温度よりも高いとき（湯切れが検出されないとき）に、入水流量センサ４３により所定の下限流量以上の通水が検出された場合には、混合サーミスタ３６又は給湯出口サーミスタ３９の検出温度が目標温度となるように、湯量可変弁３４と水量可変弁３５の開度を制御する混合温調制御を行う。このとき、タンクコントローラ５０は、一般給湯モードではバイパス弁３８を開弁し、湯張りモードではバイパス弁３８を閉弁する。
【００４１】
一方、貯湯サーミスタ３２の検出温度が湯切れ判定温度以下であるとき（湯切れが検出されたとき）に、入水流量センサ４３により下限水量以上の通水が検出された場合には、タンクコントローラ５０は、バイパス弁３８を閉弁して、貯湯タンク３１及び給水管１からの湯水を全て燃焼給湯器１０に供給する。この場合には、燃焼給湯器１０において、後述する給湯コントローラ２０による加熱温調制御が実行される。
【００４２】
また、タンクコントローラ５０は、中間サーミスタ４２の検出温度に基づいて、貯湯タンク３１内の残湯量が所定量以上となっているか否かを判定する。なお、本実施形態においては、中間サーミスタ４２は、貯湯タンク３１の高温の湯の層が残り約１２リットルとなる高さ位置に設けられている。
【００４３】
タンクコントローラ５０は、中間サーミスタ４２の検出温度が予め設定された残湯量判定温度（通常、湯切れ判定温度と同じ温度に設定される）以上であるときに、貯湯タンク３１の残湯量が約１２リットル以上であると判定し、残湯量判定温度未満であるときに、貯湯タンク３１の残湯量が約１２リットル未満であると判定する。この判定動作は、詳しくは後述するように、貯湯タンク３１からの出湯開始時にのみ行う。
【００４４】
タンクコントローラ５０が判定に用いる残湯量（約１２リットル）は、燃焼給湯器１０側の出湯管２の水容量に基づいて予め設定された量である。即ち、バイパス弁３８が開弁状態にあるとき、出湯管２と給水管１との接続箇所Ｘから供給される湯は、出湯バイパス管３７と燃焼給湯器１０側の出湯管２とに分岐し、出湯バイパス管３７と出湯管２との接続箇所Ｙで合流する。接続箇所Ｘを通過する湯の大半は、出湯バイパス管３７に向かうが、このときに出湯バイパス管３７に向かう湯量と燃焼給湯器１０側の出湯管２に向かう湯量との比率が、本実施形態の場合３：１となっている（この比率は燃焼給湯器１０側の出湯管２を流れる湯水の圧力損失により決まる）。そして、出湯バイパス管３７の始端から終端（接続箇所Ｙ）までの燃焼給湯器１０側の出湯管２の水容量が、本実施形態の場合約３リットルであるから、燃焼給湯器１０側の出湯管２に分岐した湯が接続箇所Ｙに達するまでに出湯バイパス管３７を通過した湯量に、燃焼給湯器１０側の出湯管２の水容量を加算すると約１２リットルなる。こうして、本実施形態においては、タンクコントローラ５０が判定に用いる残湯量を約１２リットルとし、この残湯量に対応する貯湯タンク３１の高さ位置に中間サーミスタ４２を設けている。
【００４５】
なお、本実施形態においては、中間サーミスタ４２（本発明における温度センサに相当する）を設けることによって、貯湯タンク３１の残湯量が所定量（約１２リットル）か否かを極めて簡単に判定できる例を示しているが、これに限るものではない。例えば、貯湯タンク３１から出湯管２に出湯される湯の流量を検出するタンク流量センサ４６を用いることで、中間サーミスタ４２を用いなくても、貯湯タンク３１の残湯量の判定を行うことが可能である。即ち、簡単に説明すれば、タンクコントローラ５０は、タンク流量センサ４６により貯湯タンク３１からの出湯量を計測し、貯湯タンク３１の全容量から前回使用時の出湯量を、タンクコントローラ５０に備える図示しない演算部（本発明の残湯量算出手段に相当する）により減算する。これにより、次回使用時の出湯開始時における貯湯タンク３１の残湯量が算出できるるので、この算出した残湯量を用いて、貯等タンク３１の残湯量が所定量（約１２リットル）であるか否かを判定することができる。
【００４６】
次に、燃焼給湯器１０は、出湯管２の途中に設けられた熱交換器１１と、熱交換器１１を加熱するバーナ１２と、熱交換器１１をバイパスして、出湯管２を熱交換器１１の上流側と下流側で連通する給湯バイパス管１３と、出湯管２と給湯バイパス管１３の接続箇所Ｚの下流側で、浴槽（図示しない）と出湯管２を接続した湯張り管１８とを備えている。
【００４７】
出湯管２には、熱交換器１１側に供給される湯水の流量と給湯バイパス管１３側に供給される湯水の流量との分配比を変更するバイパスサーボ１４と、燃焼給湯器１０に供給される湯水の流量を調節する水量サーボ１５と、熱交換器１１及び給湯バイパス管１３に供給される湯水の流量を検出する給湯器流量センサ２１と、出湯管２と給湯バイパス管１３の接続箇所Ｚの下流側に供給される湯の温度を検出する給湯器サーミスタ１６と、逆止弁１７とが設けられている。また、湯張り管１８には、湯張り管１８の通水流量を検出する湯張り流量センサ２２と、湯張り管１８を開閉する湯張り弁１９とが備えられている。
【００４８】
そして、マイクロコンピュータ等により構成された給湯コントローラ２０に、給湯器サーミスタ１６による温度検出信号と、給湯器流量センサ２１による通水流量の検出信号と、湯張り流量センサ２２による通水流量の検出信号とが入力される。また、給湯コントローラ２０から出力される制御信号によって、バイパスサーボ１４と、水量サーボ１５と、バーナ１２と、湯張り弁１９の作動が制御される。
【００４９】
給湯コントローラ２０は、タンクコントローラ５０と通信可能に接続され、タンクコントローラ５０から加熱許可を指示する信号を受信したときに加熱許可状態となる。そして、給湯器流量センサ２１により所定の下限流量以上の通水が検出されているときに、給湯器サーミスタ１６の検出温度が目標給湯温度となるように、バーナ１２の燃焼量を制御する加熱温調制御を実行する。また、給湯コントローラ２０は、タンクコントローラ５０から加熱禁止を指示する信号を受信したときに加熱禁止状態となり、加熱温調制御の実行が禁止される。
【００５０】
また、給湯コントローラ２０は、浴槽（図示しない）に所定量の湯を供給する湯張り運転を行なうとき（湯張りモード）には、湯張り弁１９を開弁して、湯張り流量センサ２２により検出される浴槽への湯の供給量を累積する。そして、浴槽への湯の供給量の累積値が前記所定量に達したときに、湯張り弁１９を閉弁して湯張り運転を終了する。
【００５１】
なお、本実施形態においては、給湯コントローラ２０とタンクコントローラ５０とにより、本発明の給湯制御手段が構成されている。
【００５２】
次に、本発明の給湯制御手段である給湯コントローラ２０及びタンクコントローラ５０の作動を説明する。
【００５３】
図２のＳＴＥＰ１でタンクユニット３０の電源がＯＮされるとＳＴＥＰ２に進み、タンクコントローラ５０は、湯量可変弁３４を全閉にし、更にＳＴＥＰ３に進んで水量可変弁３５を全開にする。そして、タンクコントローラ５０は、続くＳＴＥＰ４でバイパス弁３８を開弁する。また、ＳＴＥＰ５で給湯コントローラ２０に対して加熱禁止を指示する信号を送信し、これにより燃焼給湯器１０による加熱温調制御の実行が禁止される。
【００５４】
次のＳＴＥＰ６で、タンクコントローラ５０は、入水流量センサ４３により下限流量以上の通水が検出される通水状態となるのを待つ。そして、通水状態となったときにＳＴＥＰ６からＳＴＥＰ７に進む。
【００５５】
タンクコントローラ５０は、ＳＴＥＰ７で、中間サーミスタ４２の検出温度に基づいて、貯湯タンク３１内の残湯量が１２リットル以上となっているか否かを判定する。そして、１２リットル以上である場合には、ＳＴＥＰ８へ進み、１２リットル未満である場合には、ＳＴＥＰ１３へ進む。
【００５６】
タンクコントローラ５０は、ＳＴＥＰ８へ進んだとき、バイパス弁３８を開弁し、更に、ＳＴＥＰ９で給湯コントローラ２０に対して加熱禁止を指示する信号を送信する。そして、ＳＴＥＰ１０で混合温調制御を行う。混合温調制御では、出湯管２の出口の温度が目標給湯温度となるように、湯量可変弁３４と水量可変弁３５の開度を制御し、貯湯タンク３１から出湯管２に供給される湯と給水管１から出湯管２に供給される水との混合比を調節する。
【００５７】
次いで、タンクコントローラ５０は、ＳＴＥＰ１１で、貯湯サーミスタ３２の検出温度によって貯湯タンク３１が湯切れしたか否かを判定する。そして、貯湯タンク３１が湯切れした場合にはＳＴＥＰ１４へ進み、貯湯タンク３１が湯切れしていない場合にはＳＴＥＰ１２へ進む。ＳＴＥＰ１２に進んで、入水流量センサ４３により下限流量以上の通水が検出されていない止水状態となったとき、タンクコントローラ５０は、ＳＴＥＰ４に戻る。このとき、タンクコントローラ５０は、湯量可変弁３４と水量可変弁３５の動作を停止して現時点での開度に維持する。
【００５８】
また、タンクコントローラ５０は、ＳＴＥＰ７で、貯湯タンク３１内の残湯量が１２リットル未満であったことによりＳＴＥＰ１３へ進むと、貯湯サーミスタ３２の検出温度によって貯湯タンク３１が湯切れしているか否かを判定する。貯湯タンク３１が湯切れしていた場合には、タンクコントローラ５０は、ＳＴＥＰ１４でバイパス弁３８を閉弁し、ＳＴＥＰ１５で給湯コントローラ２０に対して加熱許可を指示する信号を送信する。
【００５９】
そして、ＳＴＥＰ１６で、加熱温調制御を行う。即ち、タンクコントローラ５０は、混合サーミスタ３６の検出温度が混合設定温度となるように、湯量可変弁３４と水量可変弁３５の開度を調節すると共に、燃焼給湯器１０側で、給湯器サーミスタ１６の検出温度が目標給湯温度となるように、バーナ１２の燃焼量が制御される。なお、ＳＴＥＰ１６においては、給湯設定温度から最小能力温度を減じて算出した混合設定温度を用いて、貯湯タンク３１から出湯管２に供給される湯と給水管１から出湯管２に供給される水との混合比を調節する制御を行う。ここで、最小能力温度とは、現水量（給湯器流量センサ２１により検出されている現在の通水流量）の湯水を、燃焼給湯器１０により最小能力で加熱したときの湯水の上昇温度である。
【００６０】
そして、タンクコントローラ５０は、ＳＴＥＰ１７で、入水流量センサ４３により下限流量以上の通水が検出されていない止水状態となるまでＳＴＥＰ１４〜ＳＴＥＰ１６を繰り返し、止水状態となったとき、ＳＴＥＰ４に戻る。
【００６１】
一方、ＳＴＥＰ１３において貯湯タンク３１が湯切れしていないとき、タンクコントローラ５０は、ＳＴＥＰ１８でバイパス弁３８を開弁し、ＳＴＥＰ１９で給湯コントローラ２０に対して加熱許可を指示する信号を送信する。そして、タンクコントローラ５０は、ＳＴＥＰ２０で、前述のＳＴＥＰ１６と同様の制御を行う。なお、ＳＴＥＰ２０においては、ＳＴＥＰ１８を経ていることによって、バイパス弁３８が開弁した状態となっている。
【００６２】
これは、ＳＴＥＰ１８を実行する状態は、貯湯タンク３１の残湯量が１２リットル以上あって、貯湯タンク３１が湯切れしていない状態である。従って、貯湯タンク３１は、出湯開始して短時間のうちに湯切れが生じる状態である。そして、このような状態は、上述したように、燃焼給湯器１０側の出湯管２内の水が貯湯タンク３１から出湯された湯によって置換されきらないうちに、貯湯タンク３１が湯切れする状態である。そこで、ＳＴＥＰ１８〜ＳＴＥＰ２０を実行することにより、貯湯タンク３１から出湯された湯によって置換されきらない分の、燃焼給湯器１０側の出湯管２内の水は、出湯バイパス管３７の湯と混合されて出湯管２の出口では目標給湯温度とされる。
【００６３】
そして、タンクコントローラ５０は、ＳＴＥＰ２１で、貯湯タンク３１が湯切れしていないときには、ＳＴＥＰ２２へ進む。ＳＴＥＰ２２では、入水流量センサ４３により下限流量以上の通水が検出されていない止水状態となるまでＳＴＥＰ１８〜ＳＴＥＰ２１を繰り返して、止水状態となったとき、ＳＴＥＰ４に戻る。また、ＳＴＥＰ２１で、貯湯タンク３１が湯切れしたときには、タンクコントローラ５０は、ＳＴＥＰ１４へ進む。
【００６４】
このとき既に、燃焼給湯器１０は燃焼を行っており、燃焼給湯器１０側の出湯管２から湯が供給されるので、カラン３において湯の使用中に湯が途切れて水が出るといった事態は生じない。
【００６５】
なお、本実施形態では、湯張り管１８と湯張り弁１９を備えることにより湯張りが行える給湯システムを示したが、湯張り管を備えずにカラン３等からの給湯のみを行う場合にも、本発明の適用が可能である。
【００６６】
また、本実施形態では、貯湯タンク内の湯水の加熱手段としてヒートポンプを使用する給湯システムを示したが、ソーラーシステム等の他の加熱手段を用いてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１…給水管、２…出湯管、１０…燃焼給湯器、１２…バーナ、２０…給湯コントローラ（給湯制御手段）、３１…貯湯タンク、３２…貯湯サーミスタ（湯切れ検出手段）、３４…湯量可変弁（混合比変更手段）、３５…水量可変弁（混合比変更手段）、３７…出湯バイパス管、３８…バイパス弁、４２…中間サーミスタ（残湯量検出手段、温度センサ）、４６…タンク流量センサ、５０…タンクコントローラ（給湯制御手段、残湯量算出手段）、５１…リモコン（給湯温度設定手段）、６４…タンク循環路、７０…ヒートポンプ（加熱手段）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、循環加熱された湯を貯留する貯湯タンクの下流側に、瞬間加熱式の燃焼給湯器を直列に接続した給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプ等の加熱手段によって湯水を加熱して貯湯タンクに貯留する貯湯タンクユニットの下流側に、瞬間加熱式の燃焼給湯器を直列に接続した給湯システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。このように、貯湯タンクユニットと燃焼給湯器を直列に接続することによって、貯湯タンクの湯切れが生じたときであっても、燃焼給湯器を作動させることで目標給湯温度での給湯を継続して行うことができる。
【０００３】
更に、上記従来の給湯システムにおいては、燃焼給湯器を迂回して燃焼給湯器の上流側と下流側で出湯管を連通するバイパス管を設け、貯湯タンクからの湯をバイパス管を経由してカラン等に供給することが行われる。これによれば、貯湯タンクの湯切れが生じていないときには、燃焼給湯器側には湯が供給されず、燃焼給湯器を流通することによる湯の放熱を回避することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３２９４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来の構成によると、貯湯タンクに十分な量の湯が溜められている場合には、バイパス管を湯が通過している間に、バイパス管の上流側から分岐した湯が燃焼給湯器に向かい、このときの湯によりガス給湯器の内部の水が湯に置換される。
【０００６】
しかし、バイパス管に比べて、燃焼給湯器の内部（具体的には熱交換器等）を通過する際の湯の圧力損失が大きいために、非燃焼時の燃焼給湯器の内部が湯に置換されるまでに比較的長い時間を要する。そして、貯湯タンクからの出湯が開始された直後に貯湯タンクの湯切れが生じると、燃焼給湯器の内部における水から湯への置換が不十分となり、貯湯タンクの湯切れと同時に燃焼給湯器の燃焼運転を開始しても、貯湯タンクの湯が出きった段階で燃焼給湯器の内部の湯に置換されなかった水（即ち、目標給湯温度よりも低い温度の湯水）がカラン等に供給されてしまい、湯が供給され始めた直後に水が供給されて使用者に不快感を与えるおそれがある。
【０００７】
上記の点に鑑み、本発明は、貯湯タンクからの出湯開始直後の湯切れに伴って目標給湯温度よりも低い温度の湯水が供給されることを防止した給湯システム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】
【０００８】
本発明の給湯システムは、貯湯タンクと、前記貯湯タンクの上部に接続された出湯管と、前記貯湯タンクの下部及び前記出湯管と接続された給水管と、前記貯湯タンクの上部及び下部に接続されたタンク循環路と、前記タンク循環路に設けられて前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、前記貯湯タンクから前記出湯管に供給される湯水と、前記給水管から前記出湯管に供給される水との混合比を変更する混合比変更手段と、前記貯湯タンクの湯切れを検出する湯切れ検出手段と、前記貯湯タンク内の残湯量を検出する残湯量検出手段と、前記出湯管と前記給水管との接続箇所の下流側で前記出湯管の途中に設けられ、前記出湯管を流通する湯水をバーナにより加熱する燃焼給湯器と、前記燃焼給湯器をバイパスして、前記出湯管を前記燃焼給湯器の上流側と下流側とで連通させる出湯バイパス管と、前記出湯バイパス管を開閉するバイパス弁と、目標給湯温度を設定する給湯温度設定手段と、前記貯湯タンクからの出湯中に、前記湯切れ検出手段により貯湯タンクの湯切れが検出されない場合は、前記バイパス弁を開弁状態とし、出湯管から前記目標給湯温度の湯が供給されるように、前記混合比変更手段により前記混合比を調節する混合温調制御を実行し、前記貯湯タンクからの出湯中に、前記湯切れ検出手段により前記貯湯タンクの湯切れが検出された場合は、前記バイパス弁を閉弁状態として、前記出湯管から前記目標給湯温度の湯が供給されるように、前記燃焼給湯器による加熱を行う加熱温調制御を実行する給湯制御手段とを備え、前記給湯制御手段は、前記貯湯タンクからの出湯開始時に、前記残湯量検出手段を介して前記貯湯タンク内の残湯量が前記出湯バイパス管の両端に接続された前記燃焼給湯器側の出湯管の水容量に基づいて予め設定された所定量以上であるか否かを判定し、当該所定の残湯量未満であって且つ前記湯切れ検出手段により貯湯タンクの湯切れが検出されない場合は、前記バイパス弁を開弁状態として前記燃焼給湯器による加熱を行いつつ前記混合温調制御を実行することを特徴とする。
【０００９】
上記構成の給湯システムにおいては、貯湯タンクからの出湯開始時に、給湯制御手段が、貯湯タンク内の残湯量を確認する。そして、貯湯タンク内の残湯量が燃焼給湯器側の出湯管の水容量に基づいて予め設定された所定量以上であるときと、所定量未満であるときとで異なる制御を行う。
【００１０】
先ず、貯湯タンクからの出湯開始時に、給湯制御手段が、貯湯タンク内の残湯量が前記所定量以上であると判定した場合について説明する。この場合には、貯湯タンクが湯切れしていないことにより、給湯制御手段は、バイパス弁を開弁状態とする。これにより、貯湯タンクからの湯の大半は燃焼給湯器を介さずに出湯バイパス管を流れて、カラン或いはシャワー等の出湯管の出口へ向かう。
【００１１】
そして、給湯制御手段は、カラン或いはシャワー等の出湯管の出口から目標給湯温度の湯が得られるように、出湯管と給水管との接続箇所で貯湯タンクからの湯水と給水管からの水とを混合させる混合温調制御を実行する。
【００１２】
一方、出湯バイパス管を流通する湯に比べて少量の湯が燃焼給湯器側の出湯管に流れ込む。即ち、燃焼給湯器側の出湯管は、バーナによる加熱のために熱交換器等を経ることにより比較的長い距離にわたって設けられており、出湯バイパス管よりも湯水の圧力損失が大きい。これに伴い、燃焼給湯器側の出湯管は湯水の流動抵抗が大きくなる。従って、バイパス弁が開弁したときには大半の湯が出湯バイパス管を流れると同時に、出湯バイパス管の始端から分岐する燃焼給湯器側の出湯管には少量の湯が流れ込む。
【００１３】
そして、燃焼給湯器側の出湯管内の非加熱状態の水は、燃焼給湯器側の出湯管に流れ込む湯によって、徐々に置換される。こうして、燃焼給湯器側の出湯管内を流れた湯水は、出湯バイパス管の終端で合流し、カラン或いはシャワー等の出湯管の出口へ向かう。従って、貯湯タンク内の残湯量を判定するための残湯量（前記所定量）は、燃焼給湯器側の出湯管の水が湯に置換されるまでに貯湯タンクから導出された湯の量に対応していればよい。
【００１４】
なお、このときには、例えば、出湯バイパス管の終端よりも下流側の出湯管を流れる湯水の温度を検出し、その温度に基づいて前記混合温調制御を行うことが好ましく、これによって高精度な混合温調制御が行える。
【００１５】
その後、貯湯タンクからの出湯中に貯湯タンクが湯切れしたときには、湯切れ検出手段によって湯切れが検出されるので、給湯制御手段は、バイパス弁を閉弁状態とし、燃焼給湯器の燃焼を行う。バイパス弁が閉弁したことにより、湯切れした貯湯タンクから導出される温度の低い湯水は、出湯バイパス管には流れ込まずに燃焼給湯器側の出湯管を流れる。そして、給湯制御手段は、カラン或いはシャワー等の出湯管の出口から目標給湯温度の湯が得られるように、燃焼給湯器側の出湯管を流れる湯水を加熱する加熱温調制御を実行する。
【００１６】
このとき既に燃焼給湯器側の出湯管内の水は、湯切れする前の貯湯タンクから供給された湯に置換されているので、カラン或いはシャワー等の出湯管の出口からは切れ目なく湯が供給される。これにより、湯の使用中に湯が途切れて水が出るといった事態が回避でき、使用者は貯湯タンクの湯切れを全く意識することなく、目標給湯温度の湯を得ることができる。
【００１７】
次に、貯湯タンクからの出湯開始時に、給湯制御手段が、貯湯タンク内の残湯量が前記所定量未満であると判定した場合について説明する。
【００１８】
ここで、貯湯タンクからの出湯開始時に貯湯タンクが湯切れしている場合には、貯湯タンク内の残湯量が前記所定量未満であるか否かにかかわらず、給湯制御手段は、前述した貯湯タンクからの出湯中の湯切れと同様に、バイパス弁を閉弁状態とし、前記燃焼給湯器による加熱を行う加熱温調制御を実行する。
【００１９】
それとは異なり、貯湯タンクからの出湯開始時に、貯湯タンク内の残湯量が前記所定量未満であり、且つ貯湯タンクが湯切れしていない場合には、給湯制御手段は、バイパス弁を開弁状態として燃焼給湯器による加熱を行いつつ前記混合温調制御を実行する。
【００２０】
貯湯タンク内の残湯量が前記所定量未満であるときには、湯切れは生じていないものの、短時間のうちに湯切れが生じることが予想される。そして、この場合には、燃焼給湯器側の出湯管に流れ込む湯によって燃焼給湯器側の出湯管の全体にわたる水を湯に置換することは期待できない。
【００２１】
そこで、本発明においては、貯湯タンクから出湯する湯をバイパス弁を開弁状態として出湯バイパス管に流す一方で、同時に、燃焼給湯器の燃焼を行って燃焼給湯器側の出湯管の湯水を加熱する。
【００２２】
こうすることにより、貯湯タンクに湯切れが生じるまでは、出湯バイパス管を介して目標給湯温度の湯を供給することができ、この間に、燃焼給湯器の燃焼により燃焼給湯器側の出湯管の湯水を加熱することができる。
【００２３】
そして、続いて貯湯タンクからの出湯中に湯切れが生じ、前記湯切れ検出手段による湯切れの検出に応じてバイパス弁が閉弁しても、燃焼給湯器の燃焼により燃焼給湯器側の出湯管の湯水が既に加熱されているため、カラン或いはシャワー等の出湯管の出口からは連続して湯が供給された状態となる。これにより、給湯を開始して短時間のうちに貯湯タンクの湯切れが生じたとしても、湯の使用中に湯が途切れて水が出るといった事態が回避でき、使用者は貯湯タンクの湯切れを全く意識することなく、目標給湯温度の湯を得ることができる。
【００２４】
なお、本発明における前記残湯量検出手段としては、所定の残湯量に対応する高さ位置に設けた温度センサを採用することができる。これによれば、温度センサから得られる温度が所定の残湯検出温度未満であるときには、貯湯タンクの残湯量が所定量未満であると容易に判断することができる。
【００２５】
また、それ以外に、本発明における前記残湯量検出手段は、前記貯湯タンクからの出湯量を検出するタンク流量センサと、前記給湯制御手段に設けられて前記タンク流量センサにより検出されたタンクからの出湯量に基づいて前記貯湯タンク内の残湯量を算出する残湯量算出手段とによって構成することができる。タンク流量センサは貯湯タンクからの出湯量を検出しているので、例えば、貯湯タンクの容量から前回使用時の出湯量を残湯量算出手段により減算することで、次回使用時の出湯開始時における貯湯タンクの残湯量を容易に求めることができる。従って、残湯量算出手段により算出した残湯量から、その残湯量が所定量未満であるか否かを容易に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態における給湯システムの構成図。
【図２】図１に示した給湯システムにおける主要な作動を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１を参照して、本実施形態の給湯システムは、瞬間加熱式の燃焼給湯器１０と、タンクユニット３０と、ヒートポンプユニット６０とにより構成されている。
【００２８】
ヒートポンプユニット６０は、圧縮機７１、凝縮器７２、減圧器７３、及び蒸発器７４を、冷媒循環路７５で接続して構成されたヒートポンプ７０（本発明の加熱手段に相当する）を備えている。凝縮器７２は、貯湯タンク３１の上部及び下部に接続されたタンク循環路６４と接続され、冷媒循環路７５内の冷媒とタンク循環路６４内の湯水とを熱交換させることによって、タンク循環路６４内の湯水を加熱する。
【００２９】
タンク循環路６４には、貯湯タンク３１に貯められた湯水をタンク循環路６４内に循環させるための循環ポンプ６５と、凝縮器７２から貯湯タンク３１に供給される湯水の温度を検出する往きサーミスタ６６と、貯湯タンク３１から凝縮器７２に供給される湯水の温度を検出する戻りサーミスタ４１とが設けられている。
【００３０】
そして、マイクロコンピュータ等により構成されたヒートポンプコントローラ８０に、往きサーミスタ６６による温度検出信号が入力される。また、ヒートポンプコントローラ８０から出力される制御信号によって、ヒートポンプ７０と循環ポンプ６５の作動が制御される。
【００３１】
ヒートポンプコントローラ８０は、タンクコントローラ５０と通信可能に接続され、タンクコントローラ５０から貯湯加熱指示信号を受信したときに、タンクコントローラ５０から送信される貯湯上限温度及び戻りサーミスタ４１の検出温度のデータを用いて、往きサーミスタ６６の検出温度及び戻りサーミスタ４１の検出温度と、貯湯上限温度とに基づいて、循環ポンプ６５とヒートポンプ７０を作動させて貯湯タンク３１内の湯水を貯湯上限温度まで加熱する。
【００３２】
次に、タンクユニット３０は、貯湯タンク３１と、貯湯タンク３１の上部に接続された出湯管２と、貯湯タンク３１の下部及び出湯管２に接続された給水管１と、燃焼給湯器１０をバイパスして出湯管２を燃焼給湯器１０の上流側と下流側で連通する出湯バイパス管３７とを備えている。出湯バイパス管３７の終端が接続された出湯管２の出口にはカラン３が設けられている。
【００３３】
さらに、タンクユニット３０は、貯湯タンク３１からヒートポンプユニット６０に供給される湯水の温度を検出する戻りサーミスタ４１と、貯湯タンク３１の上部の湯切れ検出位置の湯水の温度を検出する貯湯サーミスタ３２（本発明の湯切れ検出手段に相当する）と、貯湯サーミスタ３２の下方の所定の残湯量検出位置の湯水の温度を検出する中間サーミスタ４２（本発明の残湯量検出手段に相当する）と、出湯管２の給水管１との接続箇所Ｘの上流側の付近に設けられた入湯サーミスタ３３と、給水管１の通水流量を検出する入水流量センサ４３と、貯湯タンク３１から出湯管２に出湯される湯の流量を検出するタンク流量センサ４６と、給水管１に設けられた入水サーミスタ４４と、貯湯タンク３１から出湯管２に供給される湯水の流量を変更する湯量可変弁３４と、給水管１から出湯管２に供給される水の流量を変更する水量可変弁３５と、給水管１に設けられた逆止弁付きの減圧弁４０と、出湯管２と給水管１との接続箇所Ｘと出湯バイパス管３７との間に設けられた混合サーミスタ３６と、出湯バイパス管３７を開閉するバイパス弁３８と、出湯バイパス管３７と出湯管２との接続箇所Ｙの下流側に供給される湯水の温度を検出する給湯出口サーミスタ３９とを備えている。
【００３４】
なお、本実施形態においては、湯量可変弁３４と水量可変弁３５とにより、本発明の混合比変更手段が構成されている。
【００３５】
そして、マイクロコンピュータ等により構成されたタンクコントローラ５０に、貯湯サーミスタ３２、中間サーミスタ４２、入湯サーミスタ３３、入水サーミスタ４４、混合サーミスタ３６、給湯サーミスタ３９、及び戻りサーミスタ４１による温度検出信号と、入水流量センサ４３及びタンク流量センサ４６による通水流量の検出信号とが入力される。また、タンクコントローラ５０から出力される制御信号によって、湯量可変弁３４、水量可変弁３５、及びバイパス弁３８の作動が制御される。
【００３６】
タンクコントローラ５０は、貯湯サーミスタ３２の検出温度を監視し、貯湯サーミスタ３２の検出温度が予め設定された貯湯下限温度以下になったとき、ヒートポンプコントローラ８０に対して、上述した貯湯加熱指示信号を送信する。そして、これにより、貯湯タンク３１内の湯水が、ヒートポンプユニット６０によって貯湯上限温度まで加熱される。
【００３７】
また、タンクコントローラ５０には、使用者の操作に応じて、希望する給湯温度（出湯管２の出口から供給される湯の温度）と風呂温度（後述する湯張り管１８を経由して浴槽に供給される湯の温度）を設定するための温度スイッチ（図示しない）や、一般給湯モード（後述する湯張り弁１９を閉弁して出湯管２の出口から湯を供給するモード）と、湯張りモード（湯張り弁１９を開弁して湯張り管１８から浴槽に湯を供給するモード）とを切換えるためのモード切換スイッチ（図示しない）等を備えたリモコン５１（本発明の給湯温度設定手段の機能を含む）が接続されている。
【００３８】
ここで、出湯管２は貯湯タンク３１の上部に接続され、給水管１は貯湯タンク３１の下部に接続されている。そのため、貯湯タンク３１から出湯管２に湯水が供給されると、それに応じて、貯湯タンク３１の下部に給水管１から水が供給される。そして、貯湯タンク３１内では、上部に高温の湯の層ができると共に下部に水の層ができる。貯湯タンク３１から湯を供給するに従って上部の高温の湯の層が減少していき、貯湯サーミスタ３２の検出温度が、予め設定された湯切れ判定温度以下となった場合に湯切れ状態となる。なお、本実施形態においては、貯湯タンク３１の容量が５０リットルであり、貯湯サーミスタ３２は、貯湯タンク３１の高温の湯の層が残り約４リットルとなる高さ位置に設けられている。従って、貯湯タンク３１内の湯が減少して湯切れが検出された時点の残湯量は約４リットルとなる。
【００３９】
タンクコントローラ５０は、貯湯サーミスタ３２の検出温度が予め設定された湯切れ判定温度以下であるときに、貯湯タンク３１が湯切れ状態であると判断する。なお、本実施形態においては、湯切れ判定温度は、リモコン５１により設定された目標給湯温度（一般給湯モードではリモコン５１により設定された給湯設定温度、湯張りモードではリモコン５１により設定された風呂設定温度）に設定される。
【００４０】
タンクコントローラ５０は、貯湯サーミスタ３２の検出温度が湯切れ判定温度よりも高いとき（湯切れが検出されないとき）に、入水流量センサ４３により所定の下限流量以上の通水が検出された場合には、混合サーミスタ３６又は給湯出口サーミスタ３９の検出温度が目標温度となるように、湯量可変弁３４と水量可変弁３５の開度を制御する混合温調制御を行う。このとき、タンクコントローラ５０は、一般給湯モードではバイパス弁３８を開弁し、湯張りモードではバイパス弁３８を閉弁する。
【００４１】
一方、貯湯サーミスタ３２の検出温度が湯切れ判定温度以下であるとき（湯切れが検出されたとき）に、入水流量センサ４３により下限水量以上の通水が検出された場合には、タンクコントローラ５０は、バイパス弁３８を閉弁して、貯湯タンク３１及び給水管１からの湯水を全て燃焼給湯器１０に供給する。この場合には、燃焼給湯器１０において、後述する給湯コントローラ２０による加熱温調制御が実行される。
【００４２】
また、タンクコントローラ５０は、中間サーミスタ４２の検出温度に基づいて、貯湯タンク３１内の残湯量が所定量以上となっているか否かを判定する。なお、本実施形態においては、中間サーミスタ４２は、貯湯タンク３１の高温の湯の層が残り約１２リットルとなる高さ位置に設けられている。
【００４３】
タンクコントローラ５０は、中間サーミスタ４２の検出温度が予め設定された残湯量判定温度（通常、湯切れ判定温度と同じ温度に設定される）以上であるときに、貯湯タンク３１の残湯量が約１２リットル以上であると判定し、残湯量判定温度未満であるときに、貯湯タンク３１の残湯量が約１２リットル未満であると判定する。この判定動作は、詳しくは後述するように、貯湯タンク３１からの出湯開始時にのみ行う。
【００４４】
タンクコントローラ５０が判定に用いる残湯量（約１２リットル）は、燃焼給湯器１０側の出湯管２の水容量に基づいて予め設定された量である。即ち、バイパス弁３８が開弁状態にあるとき、出湯管２と給水管１との接続箇所Ｘから供給される湯は、出湯バイパス管３７と燃焼給湯器１０側の出湯管２とに分岐し、出湯バイパス管３７と出湯管２との接続箇所Ｙで合流する。接続箇所Ｘを通過する湯の大半は、出湯バイパス管３７に向かうが、このときに出湯バイパス管３７に向かう湯量と燃焼給湯器１０側の出湯管２に向かう湯量との比率が、本実施形態の場合３：１となっている（この比率は燃焼給湯器１０側の出湯管２を流れる湯水の圧力損失により決まる）。そして、出湯バイパス管３７の始端から終端（接続箇所Ｙ）までの燃焼給湯器１０側の出湯管２の水容量が、本実施形態の場合約３リットルであるから、燃焼給湯器１０側の出湯管２に分岐した湯が接続箇所Ｙに達するまでに出湯バイパス管３７を通過した湯量に、燃焼給湯器１０側の出湯管２の水容量を加算すると約１２リットルなる。こうして、本実施形態においては、タンクコントローラ５０が判定に用いる残湯量を約１２リットルとし、この残湯量に対応する貯湯タンク３１の高さ位置に中間サーミスタ４２を設けている。
【００４５】
なお、本実施形態においては、中間サーミスタ４２（本発明における温度センサに相当する）を設けることによって、貯湯タンク３１の残湯量が所定量（約１２リットル）か否かを極めて簡単に判定できる例を示しているが、これに限るものではない。例えば、貯湯タンク３１から出湯管２に出湯される湯の流量を検出するタンク流量センサ４６を用いることで、中間サーミスタ４２を用いなくても、貯湯タンク３１の残湯量の判定を行うことが可能である。即ち、簡単に説明すれば、タンクコントローラ５０は、タンク流量センサ４６により貯湯タンク３１からの出湯量を計測し、貯湯タンク３１の全容量から前回使用時の出湯量を、タンクコントローラ５０に備える図示しない演算部（本発明の残湯量算出手段に相当する）により減算する。これにより、次回使用時の出湯開始時における貯湯タンク３１の残湯量が算出できるるので、この算出した残湯量を用いて、貯等タンク３１の残湯量が所定量（約１２リットル）であるか否かを判定することができる。
【００４６】
次に、燃焼給湯器１０は、出湯管２の途中に設けられた熱交換器１１と、熱交換器１１を加熱するバーナ１２と、熱交換器１１をバイパスして、出湯管２を熱交換器１１の上流側と下流側で連通する給湯バイパス管１３と、出湯管２と給湯バイパス管１３の接続箇所Ｚの下流側で、浴槽（図示しない）と出湯管２を接続した湯張り管１８とを備えている。
【００４７】
出湯管２には、熱交換器１１側に供給される湯水の流量と給湯バイパス管１３側に供給される湯水の流量との分配比を変更するバイパスサーボ１４と、燃焼給湯器１０に供給される湯水の流量を調節する水量サーボ１５と、熱交換器１１及び給湯バイパス管１３に供給される湯水の流量を検出する給湯器流量センサ２１と、出湯管２と給湯バイパス管１３の接続箇所Ｚの下流側に供給される湯の温度を検出する給湯器サーミスタ１６と、逆止弁１７とが設けられている。また、湯張り管１８には、湯張り管１８の通水流量を検出する湯張り流量センサ２２と、湯張り管１８を開閉する湯張り弁１９とが備えられている。
【００４８】
そして、マイクロコンピュータ等により構成された給湯コントローラ２０に、給湯器サーミスタ１６による温度検出信号と、給湯器流量センサ２１による通水流量の検出信号と、湯張り流量センサ２２による通水流量の検出信号とが入力される。また、給湯コントローラ２０から出力される制御信号によって、バイパスサーボ１４と、水量サーボ１５と、バーナ１２と、湯張り弁１９の作動が制御される。
【００４９】
給湯コントローラ２０は、タンクコントローラ５０と通信可能に接続され、タンクコントローラ５０から加熱許可を指示する信号を受信したときに加熱許可状態となる。そして、給湯器流量センサ２１により所定の下限流量以上の通水が検出されているときに、給湯器サーミスタ１６の検出温度が目標給湯温度となるように、バーナ１２の燃焼量を制御する加熱温調制御を実行する。また、給湯コントローラ２０は、タンクコントローラ５０から加熱禁止を指示する信号を受信したときに加熱禁止状態となり、加熱温調制御の実行が禁止される。
【００５０】
また、給湯コントローラ２０は、浴槽（図示しない）に所定量の湯を供給する湯張り運転を行なうとき（湯張りモード）には、湯張り弁１９を開弁して、湯張り流量センサ２２により検出される浴槽への湯の供給量を累積する。そして、浴槽への湯の供給量の累積値が前記所定量に達したときに、湯張り弁１９を閉弁して湯張り運転を終了する。
【００５１】
なお、本実施形態においては、給湯コントローラ２０とタンクコントローラ５０とにより、本発明の給湯制御手段が構成されている。
【００５２】
次に、本発明の給湯制御手段である給湯コントローラ２０及びタンクコントローラ５０の作動を説明する。
【００５３】
図２のＳＴＥＰ１でタンクユニット３０の電源がＯＮされるとＳＴＥＰ２に進み、タンクコントローラ５０は、湯量可変弁３４を全閉にし、更にＳＴＥＰ３に進んで水量可変弁３５を全開にする。そして、タンクコントローラ５０は、続くＳＴＥＰ４でバイパス弁３８を開弁する。また、ＳＴＥＰ５で給湯コントローラ２０に対して加熱禁止を指示する信号を送信し、これにより燃焼給湯器１０による加熱温調制御の実行が禁止される。
【００５４】
次のＳＴＥＰ６で、タンクコントローラ５０は、入水流量センサ４３により下限流量以上の通水が検出される通水状態となるのを待つ。そして、通水状態となったときにＳＴＥＰ６からＳＴＥＰ７に進む。
【００５５】
タンクコントローラ５０は、ＳＴＥＰ７で、中間サーミスタ４２の検出温度に基づいて、貯湯タンク３１内の残湯量が１２リットル以上となっているか否かを判定する。そして、１２リットル以上である場合には、ＳＴＥＰ８へ進み、１２リットル未満である場合には、ＳＴＥＰ１３へ進む。
【００５６】
タンクコントローラ５０は、ＳＴＥＰ８へ進んだとき、バイパス弁３８を開弁し、更に、ＳＴＥＰ９で給湯コントローラ２０に対して加熱禁止を指示する信号を送信する。そして、ＳＴＥＰ１０で混合温調制御を行う。混合温調制御では、出湯管２の出口の温度が目標給湯温度となるように、湯量可変弁３４と水量可変弁３５の開度を制御し、貯湯タンク３１から出湯管２に供給される湯と給水管１から出湯管２に供給される水との混合比を調節する。
【００５７】
次いで、タンクコントローラ５０は、ＳＴＥＰ１１で、貯湯サーミスタ３２の検出温度によって貯湯タンク３１が湯切れしたか否かを判定する。そして、貯湯タンク３１が湯切れした場合にはＳＴＥＰ１４へ進み、貯湯タンク３１が湯切れしていない場合にはＳＴＥＰ１２へ進む。ＳＴＥＰ１２に進んで、入水流量センサ４３により下限流量以上の通水が検出されていない止水状態となったとき、タンクコントローラ５０は、ＳＴＥＰ４に戻る。このとき、タンクコントローラ５０は、湯量可変弁３４と水量可変弁３５の動作を停止して現時点での開度に維持する。
【００５８】
また、タンクコントローラ５０は、ＳＴＥＰ７で、貯湯タンク３１内の残湯量が１２リットル未満であったことによりＳＴＥＰ１３へ進むと、貯湯サーミスタ３２の検出温度によって貯湯タンク３１が湯切れしているか否かを判定する。貯湯タンク３１が湯切れしていた場合には、タンクコントローラ５０は、ＳＴＥＰ１４でバイパス弁３８を閉弁し、ＳＴＥＰ１５で給湯コントローラ２０に対して加熱許可を指示する信号を送信する。
【００５９】
そして、ＳＴＥＰ１６で、加熱温調制御を行う。即ち、タンクコントローラ５０は、混合サーミスタ３６の検出温度が混合設定温度となるように、湯量可変弁３４と水量可変弁３５の開度を調節すると共に、燃焼給湯器１０側で、給湯器サーミスタ１６の検出温度が目標給湯温度となるように、バーナ１２の燃焼量が制御される。なお、ＳＴＥＰ１６においては、給湯設定温度から最小能力温度を減じて算出した混合設定温度を用いて、貯湯タンク３１から出湯管２に供給される湯と給水管１から出湯管２に供給される水との混合比を調節する制御を行う。ここで、最小能力温度とは、現水量（給湯器流量センサ２１により検出されている現在の通水流量）の湯水を、燃焼給湯器１０により最小能力で加熱したときの湯水の上昇温度である。
【００６０】
そして、タンクコントローラ５０は、ＳＴＥＰ１７で、入水流量センサ４３により下限流量以上の通水が検出されていない止水状態となるまでＳＴＥＰ１４〜ＳＴＥＰ１６を繰り返し、止水状態となったとき、ＳＴＥＰ４に戻る。
【００６１】
一方、ＳＴＥＰ１３において貯湯タンク３１が湯切れしていないとき、タンクコントローラ５０は、ＳＴＥＰ１８でバイパス弁３８を開弁し、ＳＴＥＰ１９で給湯コントローラ２０に対して加熱許可を指示する信号を送信する。そして、タンクコントローラ５０は、ＳＴＥＰ２０で、前述のＳＴＥＰ１６と同様の制御を行う。なお、ＳＴＥＰ２０においては、ＳＴＥＰ１８を経ていることによって、バイパス弁３８が開弁した状態となっている。
【００６２】
これは、ＳＴＥＰ１８を実行する状態は、貯湯タンク３１の残湯量が１２リットル以上あって、貯湯タンク３１が湯切れしていない状態である。従って、貯湯タンク３１は、出湯開始して短時間のうちに湯切れが生じる状態である。そして、このような状態は、上述したように、燃焼給湯器１０側の出湯管２内の水が貯湯タンク３１から出湯された湯によって置換されきらないうちに、貯湯タンク３１が湯切れする状態である。そこで、ＳＴＥＰ１８〜ＳＴＥＰ２０を実行することにより、貯湯タンク３１から出湯された湯によって置換されきらない分の、燃焼給湯器１０側の出湯管２内の水は、出湯バイパス管３７の湯と混合されて出湯管２の出口では目標給湯温度とされる。
【００６３】
そして、タンクコントローラ５０は、ＳＴＥＰ２１で、貯湯タンク３１が湯切れしていないときには、ＳＴＥＰ２２へ進む。ＳＴＥＰ２２では、入水流量センサ４３により下限流量以上の通水が検出されていない止水状態となるまでＳＴＥＰ１８〜ＳＴＥＰ２１を繰り返して、止水状態となったとき、ＳＴＥＰ４に戻る。また、ＳＴＥＰ２１で、貯湯タンク３１が湯切れしたときには、タンクコントローラ５０は、ＳＴＥＰ１４へ進む。
【００６４】
このとき既に、燃焼給湯器１０は燃焼を行っており、燃焼給湯器１０側の出湯管２から湯が供給されるので、カラン３において湯の使用中に湯が途切れて水が出るといった事態は生じない。
【００６５】
なお、本実施形態では、湯張り管１８と湯張り弁１９を備えることにより湯張りが行える給湯システムを示したが、湯張り管を備えずにカラン３等からの給湯のみを行う場合にも、本発明の適用が可能である。
【００６６】
また、本実施形態では、貯湯タンク内の湯水の加熱手段としてヒートポンプを使用する給湯システムを示したが、ソーラーシステム等の他の加熱手段を用いてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１…給水管、２…出湯管、１０…燃焼給湯器、１２…バーナ、２０…給湯コントローラ（給湯制御手段）、３１…貯湯タンク、３２…貯湯サーミスタ（湯切れ検出手段）、３４…湯量可変弁（混合比変更手段）、３５…水量可変弁（混合比変更手段）、３７…出湯バイパス管、３８…バイパス弁、４２…中間サーミスタ（残湯量検出手段、温度センサ）、４６…タンク流量センサ、５０…タンクコントローラ（給湯制御手段、残湯量算出手段）、５１…リモコン（給湯温度設定手段）、６４…タンク循環路、７０…ヒートポンプ（加熱手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの上部に接続された出湯管と、
前記貯湯タンクの下部及び前記出湯管と接続された給水管と、
前記貯湯タンクの上部及び下部に接続されたタンク循環路と、
前記タンク循環路に設けられて前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、
前記貯湯タンクから前記出湯管に供給される湯水と、前記給水管から前記出湯管に供給される水との混合比を変更する混合比変更手段と、
前記貯湯タンクの湯切れを検出する湯切れ検出手段と、
前記貯湯タンク内の残湯量を検出する残湯量検出手段と、
前記出湯管と前記給水管との接続箇所の下流側で前記出湯管の途中に設けられ、前記出湯管を流通する湯水をバーナにより加熱する燃焼給湯器と、
前記燃焼給湯器をバイパスして、前記出湯管を前記燃焼給湯器の上流側と下流側とで連通させる出湯バイパス管と、
前記出湯バイパス管を開閉するバイパス弁と、
目標給湯温度を設定する給湯温度設定手段と、
前記貯湯タンクからの出湯中に、前記湯切れ検出手段により貯湯タンクの湯切れが検出されない場合は、前記バイパス弁を開弁状態とし、出湯管から前記目標給湯温度の湯が供給されるように、前記混合比変更手段により前記混合比を調節する混合温調制御を実行し、前記貯湯タンクからの出湯中に、前記湯切れ検出手段により前記貯湯タンクの湯切れが検出された場合は、前記バイパス弁を閉弁状態として、前記出湯管から前記目標給湯温度の湯が供給されるように、前記燃焼給湯器による加熱を行う加熱温調制御を実行する給湯制御手段とを備え、
前記給湯制御手段は、前記貯湯タンクからの出湯開始時に、前記残湯量検出手段を介して前記貯湯タンク内の残湯量が前記出湯バイパス管の両端に接続された前記燃焼給湯器側の出湯管の水容量に基づいて予め設定された所定量以上であるか否かを判定し、当該所定の残湯量未満であって且つ前記湯切れ検出手段により貯湯タンクの湯切れが検出されない場合は、前記バイパス弁を開弁状態として前記燃焼給湯器による加熱を行いつつ前記混合温調制御を実行することを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
前記残湯量検出手段は、前記所定の残湯量に対応する高さ位置に設けた温度センサであ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】
前記残湯量検出手段は、前記貯湯タンクからの出湯量を検出するタンク流量センサと、前記給湯制御手段に設けられて前記タンク流量センサにより検出されたタンクからの出湯量に基づいて前記貯湯タンク内の残湯量を算出する残湯量算出手段とによって構成されてい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１】
貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの上部に接続された出湯管と、
前記貯湯タンクの下部及び前記出湯管と接続された給水管と、
前記貯湯タンクの上部及び下部に接続されたタンク循環路と、
前記タンク循環路に設けられて前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、
前記貯湯タンクから前記出湯管に供給される湯水と、前記給水管から前記出湯管に供給される水との混合比を変更する混合比変更手段と、
前記貯湯タンクの湯切れを検出する湯切れ検出手段と、
前記貯湯タンク内の残湯量を検出する残湯量検出手段と、
前記出湯管と前記給水管との接続箇所の下流側で前記出湯管の途中に設けられ、前記出湯管を流通する湯水をバーナにより加熱する燃焼給湯器と、
前記燃焼給湯器をバイパスして、前記出湯管を前記燃焼給湯器の上流側と下流側とで連通させる出湯バイパス管と、
前記出湯バイパス管を開閉するバイパス弁と、
目標給湯温度を設定する給湯温度設定手段と、
前記貯湯タンクからの出湯中に、前記湯切れ検出手段により貯湯タンクの湯切れが検出されない場合は、前記バイパス弁を開弁状態とし、出湯管から前記目標給湯温度の湯が供給されるように、前記混合比変更手段により前記混合比を調節する混合温調制御を実行し、前記貯湯タンクからの出湯中に、前記湯切れ検出手段により前記貯湯タンクの湯切れが検出された場合は、前記バイパス弁を閉弁状態として、前記出湯管から前記目標給湯温度の湯が供給されるように、前記燃焼給湯器による加熱を行う加熱温調制御を実行する給湯制御手段とを備え、
前記給湯制御手段は、前記貯湯タンクからの出湯開始時に、前記残湯量検出手段を介して前記貯湯タンク内の残湯量が前記出湯バイパス管の両端に接続された前記燃焼給湯器側の出湯管の水容量に基づいて予め設定された所定量以上であるか否かを判定し、当該所定の残湯量未満であって且つ前記湯切れ検出手段により貯湯タンクの湯切れが検出されない場合は、前記バイパス弁を開弁状態として前記燃焼給湯器による加熱を行いつつ前記混合温調制御を実行することを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
前記残湯量検出手段は、前記所定の残湯量に対応する高さ位置に設けた温度センサであ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】
前記残湯量検出手段は、前記貯湯タンクからの出湯量を検出するタンク流量センサと、前記給湯制御手段に設けられて前記タンク流量センサにより検出されたタンクからの出湯量に基づいて前記貯湯タンク内の残湯量を算出する残湯量算出手段とによって構成されていることを特徴とする請求項１記載の給湯システム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１５３７９６（Ｐ２０１１−１５３７９６Ａ）
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６９５０（Ｐ２０１０−１６９５０）
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【出願人】（０００１１５８５４）リンナイ株式会社 (1,534)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【出願人】（０００１１５８５４）リンナイ株式会社 (1,534)
【Ｆターム（参考）】
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