特許 5982238 貯湯式給湯機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5982238

(24)【登録日】2016年8月5日

(45)【発行日】2016年8月31日

(54)【発明の名称】貯湯式給湯機

(51)【国際特許分類】

   F24D 17/00 20060101AFI20160818BHJP

   F24H 1/18 20060101ALI20160818BHJP

【ＦＩ】

   F24D17/00 C

   F24H1/18 302J

   F24H1/18 A

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-209308(P2012-209308)

(22)【出願日】2012年9月24日

(65)【公開番号】特開2014-62717(P2014-62717A)

(43)【公開日】2014年4月10日

【審査請求日】2015年2月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000538

【氏名又は名称】株式会社コロナ

(72)【発明者】

【氏名】佐山 和也

(72)【発明者】

【氏名】阿久津 靖

(72)【発明者】

【氏名】上田 真典

【審査官】 杉山 豊博

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２７１１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２１０２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０３２０７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１０７８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭６２−０１９６６２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開昭５８−１０８３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−００３０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１８０１２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｄ １７／００

Ｆ２４Ｈ １／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、一次側を循環する前記貯湯タンク内の湯水を熱源として二次側の流水を加熱して給湯する給湯外熱交換器と、前記貯湯タンク上部と前記給湯外熱交換器の一次側入口とを接続する一次側往き管と、前記給湯外熱交換器の一次側出口と前記貯湯タンクとを接続する一次側戻り管と、前記一次側戻り管の途中に設けられて前記貯湯タンク内の湯水を前記給湯外熱交換器の一次側に循環させる一次側ポンプと、前記給湯外熱交換器の二次側入口に接続される給水管と、前記給湯外熱交換器の二次側出口に接続される給湯管と、給湯流量を検出する給湯流量センサとを備えた貯湯式給湯機において、前記一次側ポンプの下流側の前記一次側戻り管から分岐して前記一次側往き管へ接続されて前記給湯外熱交換器の一次側に前記一次側ポンプの下流からの湯水を合流させる再循環管と、前記給湯外熱交換器の一次側に流入する前記再循環管からの湯水と前記一次側往き管からの湯水との混合比率を調整する混合比調整弁と、前記給湯流量センサが最小作動流量未満を検出している給湯待機時に、前記一次側ポンプを駆動すると共に、前記一次側往き管からの湯水に前記再循環管からの湯水を混合するように前記混合比調整弁を制御して前記給湯外熱交換器の二次側に残留する湯水の温度を保つ予熱運転を行わせる予熱制御手段を設けたことを特徴とする貯湯式給湯機。

【請求項2】

前記予熱制御手段は、前記給湯外熱交換器の一次側入口温度が前記目標温度を超えないように前記混合比調整弁を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯機。

【請求項3】

前記予熱制御手段は、前記給湯外熱交換器の一次側入口温度が前記目標温度となるように前記混合比調整弁を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯機。

【請求項4】

前記予熱制御手段は、前記給湯外熱交換器の一次側出口温度が前記目標温度より一定温度α低い温度まで上昇すると、前記一次側ポンプを一時停止するようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の貯湯式給湯機。

【請求項5】

前記予熱制御手段は、前記一次側ポンプを一時停止した後に、前記給湯外熱交換器の一次側入口温度または一次側出口温度が前記目標温度より一定温度β（＞α）低い温度まで低下すると、前記一次側ポンプを駆動再開するようにしたことを特徴とする請求項４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、貯湯タンク内の湯を給湯外熱交換器の一次側に循環させて二次側を流れる流水を加熱して給湯する貯湯式給湯機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来よりこの種の給湯外熱交換器を有した貯湯式給湯機においては、特許文献１のように、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、一次側を循環する前記貯湯タンク内の湯水を熱源として二次側の流水を加熱して給湯する給湯外熱交換器と、前記貯湯タンク上部と前記給湯外熱交換器の一次側入口とを接続する一次側往き管と、前記給湯外熱交換器の一次側出口と前記貯湯タンクとを接続する一次側戻り管と、前記一次側戻り管の途中に設けられて前記貯湯タンク内の湯水を前記給湯外熱交換器の一次側に循環させる一次側ポンプと、前記給湯外熱交換器の二次側入口に接続される給水管と、前記給湯外熱交換器の二次側出口に接続される給湯管とを備えたものがあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１０７８４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、このような従来のものでは、大流量での給湯開始時には、給湯が開始されてから給湯外熱交換器の一次側に必要な流量が流れるまでに時間が掛かり、給湯温度が実際に給湯設定温度に達するまでに時間が掛かるものであった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

そこで、本発明は上記課題を解決するために、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱する加熱手段と、一次側を循環する前記貯湯タンク内の湯水を熱源として二次側の流水を加熱して給湯する給湯外熱交換器と、前記貯湯タンク上部と前記給湯外熱交換器の一次側入口とを接続する一次側往き管と、前記給湯外熱交換器の一次側出口と前記貯湯タンクとを接続する一次側戻り管と、前記一次側戻り管の途中に設けられて前記貯湯タンク内の湯水を前記給湯外熱交換器の一次側に循環させる一次側ポンプと、前記給湯外熱交換器の二次側入口に接続される給水管と、前記給湯外熱交換器の二次側出口に接続される給湯管と、給湯流量を検出する給湯流量センサとを備えた貯湯式給湯機において、前記一次側ポンプの下流側の前記一次側戻り管から分岐して前記一次側往き管へ接続されて前記給湯外熱交換器の一次側に前記一次側ポンプの下流からの湯水を合流させる再循環管と、前記給湯外熱交換器の一次側に流入する前記再循環管からの湯水と前記一次側往き管からの湯水との混合比率を調整する混合比調整弁と、前記給湯流量センサが最小作動流量未満を検出している給湯待機時に、前記一次側ポンプを駆動すると共に、前記一次側往き管からの湯水に前記再循環管からの湯水を混合するように前記混合比調整弁を制御して前記給湯外熱交換器の二次側に残留する湯水の温度を保つ予熱運転を行わせる予熱制御手段を設けた。

【0006】

また、前記予熱制御手段は、前記給湯外熱交換器の一次側入口温度が前記目標温度を超えないように前記混合比調整弁を制御するようにした。

【0007】

また、前記予熱制御手段は、前記給湯外熱交換器の一次側入口温度が前記目標温度となるように前記混合比調整弁を制御するようにした。

【0008】

また、前記予熱制御手段は、前記給湯外熱交換器の一次側出口温度が前記目標温度より一定温度α低い温度まで上昇すると、前記一次側ポンプを一時停止するようにした。

【0009】

また、前記予熱制御手段は、前記一次側ポンプを一時停止した後に、前記給湯外熱交換器の一次側入口温度または一次側出口温度が前記目標温度より一定温度β（＞α）低い温度まで低下すると、前記一次側ポンプを駆動再開するようにした。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、一次側ポンプが駆動している予熱運転状態で給湯動作が開始されるため、給湯に必要な一次側の流量まで一次側ポンプの回転数を上昇させるのに必要な時間が短縮され、給湯外熱交換器内に残る二次側の湯水が予熱されていることと併せて、給湯開始時の給湯温度の立ち上がりの向上およびアンダーシュートを抑制することができると共に、再循環管によって予熱時に貯湯タンクを経由して循環する湯量を減少することができ、貯湯タンク内の高温の湯の予熱に係る消費量を抑制することができる。

【0011】

また、給湯待機時の予熱中も給湯外熱交換器の一次側に流入または流出する湯水の温度を混合比調整弁によって調節するため、給湯開始初期から給湯設定温度の湯を安定して給湯することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態の概略構成図

【図2】同一実施形態の作動を説明するフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0013】

次に、本発明の一実施形態の貯湯式給湯機を図面に基づいて説明する。
１は湯水を貯湯する貯湯タンク２を備えたタンクユニット、３は貯湯タンク２内の湯水を熱源として給水を加熱するためのプレート式熱交換器よりなる給湯外熱交換器、４は貯湯タンク２内の湯水を給湯外熱交換器３の一次側に循環させる一次側循環回路で、この一次側循環回路４は、給湯外熱交換器３の一側入口３ａと貯湯タンク２上部とを接続する一次側往き管５と、給湯外熱交換器３の一次側出口３ｂと貯湯タンク２下部とを接続する一次側戻り管６とから構成され、一次側戻り管６途中には、貯湯タンク２上部から取り出した高温湯を給湯外熱交換器３の一次側に循環させる一次側ポンプ７が設けられている。

【0014】

８は給湯外熱交換器３の二次側入口３ｃに接続される給水管、９は給湯外熱交換器３の二次側出口３ｄと給湯栓１０とを接続する給湯管である。ここで、給水管８は市水から減圧弁を介することなく給湯外熱交換器３に直接接続されているものである。

【0015】

ここで、給湯外熱交換器３は、公知のプレート式熱交換器を立てた姿勢でタンクユニット１内に配置固定されており、一面のエンドプレートの下部に一次側入口３ａと二次側出口３ｄとが配置され、また同一面のエンドプレートの上部に一次側出口３ｂと二次側入口３ｃとが配置され、一次側と二次側とが略対向流で熱交換するものである。なお、この給湯外熱交換器３としては、プレート式熱交換器に限定されるものではない。

【0016】

１１は貯湯タンク２内の湯水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット、１２は貯湯タンク２内の湯水をヒートポンプユニット１１に循環させる加熱循環回路で、この加熱循環回路１２は、ヒートポンプユニット１１の入口側と貯湯タンク２下部とを接続する加熱往き管１３と、ヒートポンプユニット１１の出口側と貯湯タンク２上部とを接続する加熱戻り管１４とから構成され、加熱往き管１３途中には、貯湯タンク２下部から取り出した湯水をヒートポンプユニット１１の冷媒水熱交換器１５の水側に循環させる加熱循環ポンプ１６が設けられているものである。

【0017】

１７は冷媒を圧縮する圧縮機、１８は冷媒の圧力を減圧膨張する膨張弁、１９は液冷媒を蒸発させる蒸発器、２０は蒸発器１９へ熱源となる外気を送風する送風機、２１は冷媒水熱交換器１５の水側に流入する貯湯タンク２からの湯水の温度を検出する入水温度センサ、２２は冷媒水熱交換器１５の水側から流出するヒートポンプユニット１１で沸き上げられた湯水の温度を検出する沸き上げ温度センサ、２３は外気温度を検出する外気温度センサで、ヒートポンプユニット１１は蒸発器１９で吸熱した冷媒を圧縮機１７で圧縮して冷媒水熱交換器１５を介して水を加熱するようにしているものである。

【0018】

２４は加熱戻り管１４途中から分岐されて一次側戻り管６に接続される加熱分岐管、２５は加熱戻り管１４と加熱分岐管２４の分岐点に設けられて、ヒートポンプユニット１１からの湯水を貯湯タンク２上部に戻すか、加熱分岐管２４および一次側戻り管６を介して貯湯タンク２下部に戻すかを切り替える加熱切り替え弁である。

【0019】

２６は一次側戻り管６の一次側ポンプ７下流側から分岐して一次側往き管５に接続された再循環管で、給湯外熱交換器３で熱交換して温度低下した一次側の湯水を再度給湯外熱交換器３へ循環させるものである。

【0020】

２７は給湯外熱交換器３の一次側に流入する再循環管２６からの低温の湯水と一次側往き管５からの高温の湯水との混合比率を調整する混合比調節弁としての一次側混合弁で、一次側往き管５と再循環管２６の合流点に設けられているものである。

【0021】

２８は給湯管９から分岐されて一次側往き管５途中に接続される補水管、２９は補水管２８途中に設けられて給水圧を減圧する減圧弁、３０は一次側往き管５途中に接続され貯湯タンク２内の過圧を逃がす過圧逃がし弁である。

【0022】

３１は給水管８途中に設けられて給水温度を検出する給水温度センサ、３２は給湯管９途中に設けられて給湯外熱交換器３の二次側出口の給湯温度（二次側出口温度）を検出する二次出口温度センサとしての給湯温度センサ、３３は給湯管９途中に設けられて給湯流量を検出する給湯流量センサ、３４は一次側往き管５と再循環管２６の合流点と給湯外熱交換器３の間に設けられ給湯外熱交換器３へ流入する熱源としての湯水の温度を検出する一次入口温度センサ、３５は一次側戻り管６途中に設けられ給湯外熱交換器３から流出する一次側の湯水の温度を検出する一次出口温度センサ、３６は貯湯タンク２の側面上下に複数設けられてそれぞれ貯湯温度を検出する貯湯温度センサである。

【0023】

３７は、所望の給湯設定温度を設定する操作スイッチや給湯設定温度を表示する表示部を備えたリモコンである。

【0024】

３８は入水温度センサ２１、沸き上げ温度センサ２２、外気温度センサ２３、給水温度センサ３１、給湯温度センサ３２、給湯流量センサ３３、一次入口温度センサ３４、一次出口温度センサ３５、貯湯温度センサ３６の検出値が入力され、一次側ポンプ７、ヒートポンプユニット１１、加熱循環ポンプ１６、圧縮機１７、膨張弁１８、送風機２０、加熱切り替え弁２５、一次側混合弁２７の作動を制御すると共に、リモコン３７と通信可能に接続された制御手段である。この制御手段３８は、予め給湯機の作動を制御するためのプログラムが記憶されていると共に、演算、比較、記憶機能、時計機能を有しているものである。

【0025】

この制御手段３８には、一次側ポンプ７の回転数を制御する一次側ポンプ制御手段３９と、一次側混合弁２７の開度を制御する一次側混合弁制御手段４０と、給湯待機中に給湯外熱交換器３の一次側に貯湯タンク２内の湯水を循環させて、給湯外熱交換器３の二次側の湯水を予熱するよう一次側ポンプ７と一次側混合弁２７を制御する予熱制御手段４１とが設けられているものである。

【0026】

一次側ポンプ制御手段３９は、給湯外熱交換器３の二次側の目標温度としてのリモコン３７で設定された給湯設定温度と給水温度センサ３１で検出した給水温度と給湯流量センサ３３で検出した給湯流量（熱交二次側流量）とから給湯要求熱量を算出し、給水温度から推定した給湯外熱交換器３の一次側出口温度（推定一次側出口温度）と給湯要求熱量とから給湯外熱交換器３の一次側を流通させる流量（熱交一次側流量）を算出し、この熱交一次側流量を一次側ポンプ７の回転数（指示回転数）に換算し、一次側ポンプ７の回転数が指示回転数となるように制御することで給湯温度が給湯設定温度となるようにフィードフォワード制御すると共に、一次側ポンプ７の実回転数が指示回転数に達すると、給湯設定温度と給湯温度センサ３２で検出した給湯温度とから温度偏差を算出し、温度偏差から所定制御周期のＰＩ演算によって一次側ポンプ７の回転数（指示回転数）を算出し、一次側ポンプ７の回転数が指示回転数となるように制御することで給湯温度が給湯設定温度となるようにフィードバック制御するものである。

【0027】

また、一次側混合弁制御手段４０は、一次側ポンプ制御手段３９の指示する一次側ポンプ７の指示回転数が所定の最小回転数となり、かつ給湯温度センサ３２で検出する給湯温度（二次側出口温度）が給湯設定温度（目標出口温度）を所定値（ここでは１℃）以上上回った状態を所定時間（ここでは１秒）継続したら、一次側ポンプ７の回転数を所定の最小回転数に維持するよう一次側ポンプ制御手段３９に指示すると共に、給湯温度が給湯設定温度と一致するように一次側混合弁２７の開度を制御し、その後、一次側混合弁２７の開度が高温側１００％の開度となり、かつ給湯温度が給湯設定温度を所定値（ここでは１℃）以上下回った状態を所定時間（ここでは１秒）継続したら、一次側混合弁２７の開度を高温側１００％の状態で固定すると共に、一次側ポンプ制御手段３９に指示していた一次側ポンプ７の回転数を所定の最小回転数に維持させる指示を取り消して、給湯温度が給湯設定温度に一致するように一次側ポンプ７の回転数を制御させるようにしたものである。

【0028】

また、予熱制御手段４１は、給湯流量センサ３３が最小作動流量未満（流量なしを含む）を検出している給湯待機時の予熱運転が必要な場合に、一次側ポンプ７を所定回転数で駆動すると共に、一次側混合弁２７の開度を制御し、貯湯タンク２からの高温水と、給湯外熱交換器３で放熱した後の再循環管２６からの低中温水とを混合して給湯外熱交換器３の一次側に供給し、給湯外熱交換器３の二次側に残る湯水を給湯設定温度付近に予熱するもので、一次入口温度センサ３４の検出温度が給湯設定温度となるように一次側混合弁２７の開度を制御している。

【0029】

ここで予熱運転が必要な場合とは、所定流量以上の大出湯を行った実績のある時間帯を制御手段３８が学習してこれに基づいて設定される予熱時間帯に現在時刻が一致している場合、図示しない浴槽への設定量の自動湯はりに次いで所定時間の自動保温を行う風呂自動運転を実施可能としたものではシャワーを使う可能性の高い風呂自動運転中の場合、あるいは、浴槽水を昇温するために高温の湯を注湯する高温さし湯を行う場合等が挙げられるもので、予熱運転が不要な場合は、予めリモコン３７操作によって予熱運転を実施しないよう設定することも可能としているものである。

【0030】

＜沸き上げ動作＞
電力料金単価の安価な所定時間帯（深夜時間帯）の開始時刻になると、制御手段３６はそれまでの給湯負荷量に見合う湯量を沸き上げ開始するべく、ヒートポンプユニット１１と加熱循環ポンプ１６を駆動開始して貯湯タンク２下部から取り出した湯水を沸き上げ設定温度まで加熱開始する。

【0031】

このとき、制御手段３８は、沸き上げ温度センサ２２が検出する沸き上げ温度が沸き上げ設定温度より低い所定温度未満の間は、加熱切り替え弁２５を加熱分岐管２４側にしておき、温度の低い湯が貯湯タンク２上部から流入して貯湯温度を低下してしまうことを防止し、沸き上げ温度が沸き上げ設定温度より低い所定温度以上にまで達したら、加熱切り替え弁２５を貯湯タンク２上部側を連通するようにして沸き上げた湯を貯湯タンク２上部へ戻し、貯湯タンク２上部から沸き上げ設定温度の湯を積層状に貯湯する。

【0032】

そして、最下部の貯湯温度センサ３６が所定の沸き上げ終了判定温度を検出すると、制御手段３８は、ヒートポンプユニット１１と加熱循環ポンプ１６を駆動停止して沸き上げ運転を終了する。

【0033】

このとき、貯湯タンク２内の湯水の温度上昇に伴って貯湯されている湯水が膨張し、貯湯タンク２内の圧力が過圧逃がし弁３０の設定圧力を超過すると過圧逃がし弁３０が開いて膨張水が排水され、貯湯タンク２内の圧力が過圧逃がし弁３０の設定圧力以下になると過圧逃がし弁３０が閉じて排水が停止して、貯湯タンク２内を適正圧力に保つようにしている。

【0034】

そして、時間経過による貯湯タンク２内の湯水の自然放熱や後述する給湯に伴う貯湯タンク２内の湯水の温度低下に伴って貯湯されている湯水が収縮し、貯湯タンク２内の圧力が減圧弁２９の設定圧力より低くなると減圧弁２９を介して補水管２８から市水が貯湯タンク２内に流入し、貯湯タンク２内の圧力が減圧弁２９の設定圧力以上となると補水管２８からの市水の流入が停止して貯湯タンク２内を適正圧力での満水状態に保つようにしている。

【0035】

＜給湯動作＞
次に、給湯動作について説明すると、給湯栓１０が開かれると、給湯外熱交換器３の二次側に給水管８から市水が流入し、給湯外熱交換器３の二次側を通過した湯水が給湯管９から給湯栓１０に向けて流出する。このとき、給湯流量センサ３３が所定の最小作動水量以上を検出すると、一次側ポンプ制御手段３９は、給水温度センサ３１で検出している給水温度と、リモコン３７で設定された給湯設定温度と、給湯流量センサ３３で検出している給湯流量とから給湯要求熱量を算出し、給水温度から給湯外熱交換器３から流出する一次側の湯水の温度（推定一次側出口温度）を推定し、貯湯タンク２の最上部の貯湯温度センサ３６で検出する貯湯温度と推定一次側出口温度と給湯要求熱量とから給湯外熱交換器３の一次側を流す湯水の流量（一次側流量）を算出し、算出した一次側流量に応じた回転数（指示回転数）で一次側ポンプ７を駆動開始する。

【0036】

そして、一次側ポンプ制御手段３９は、一次側ポンプ７の実回転数が指示回転数に達したことを検知すると、給湯設定温度と給湯温度センサ３２で検出した給湯温度とから温度偏差を算出し、温度偏差から所定のＰＩ演算によって一次側ポンプ７の回転数（指示回転数）を算出し、一次側ポンプ７の回転数が指示回転数となるように制御することで給湯温度が給湯設定温度となるようにフィードバック制御して、給湯設定温度の給湯を行う。

【0037】

このとき、給湯要求熱量が小さく、かつ貯湯温度が高い状況で、一次側ポンプ７を最小回転数で駆動しても給湯温度が給湯設定温度よりも上回ってしまう場合がある。この場合には、一次側ポンプ制御手段３９の指示する一次側ポンプ７の指示回転数が所定の最小回転数となり、かつ給湯温度センサ３２で検出する給湯温度が給湯設定温度を所定値（ここでは１℃）以上上回った状態を所定時間（ここでは１秒）継続したことを一次側混合弁制御手段４０が検知したら、一次側混合弁制御手段４０は、一次側ポンプ７の回転数を所定の最小回転数に維持するよう一次側ポンプ制御手段３９に指示すると共に、給湯温度センサ３２で検出する給湯温度が給湯設定温度と一致するように一次側混合弁２７の開度をフィードバック制御する。

【0038】

このようにして、給湯要求熱量が小さく、かつ貯湯温度が高い状況で、一次側ポンプ７を最小回転数で駆動しても給湯温度が給湯設定温度よりも上回ってしまう場合には、一次側ポンプ制御手段３９は一次側ポンプ７の指示回転数を最小回転数に維持し、一次側混合弁制御手段４０は給湯温度と給湯設定温度と一致するように温度偏差から所定のＰＩ演算によって一次側混合弁２７の開度をフィードバック制御するので、給湯外熱交換器３の一次側から流出した温度低下した湯水が再循環管２６を介して給湯外熱交換器３の一次側の入口に再度循環されるため、給湯外熱交換器３の一次側入口から流入する湯水の温度が適切な温度まで低下され、一次側ポンプ７の回転数を最小回転数以下に落とすことなく、給湯外熱交換器３の加熱量を低下させることができ、給湯要求熱量が小さく、かつ貯湯温度が高い時でも、所望の給湯設定温度の湯水を安定して給湯することができる。

【0039】

このとき、給湯外熱交換器３の一次側に流入する湯水の温度を低下させるために用いられるのは、給湯外熱交換器３の一次側を流通して温度低下した湯水であるため、貯湯タンク２内が全て高温の湯水で満たされている状況においても、一次側ポンプ７の回転数を最小回転数以下に落とすことなく、給湯外熱交換器３の加熱量を低下させることができ、給湯要求熱量が小さく、かつ貯湯温度が高い時でも、所望の給湯設定温度の湯水を安定して給湯することができるものである。

【0040】

ここで、一次側混合弁制御手段４０による給湯温度制御が開始された後に、一次側混合弁２７の開度が高温側１００％の開度となり、かつ給湯温度が給湯設定温度を所定値（ここでは１℃）以上下回った状態を所定時間（ここでは１秒）継続したら、一次側ポンプ７を最小回転数より高い回転数で制御できる状況に復帰したと判断して、一次側混合弁２７の開度を高温側１００％の状態で固定すると共に、一次側ポンプ制御手段３９に指示していた一次側ポンプ７の回転数を所定の最小回転数に維持させる指示を取り消して、一次側ポンプ制御手段３９によって給湯温度が給湯設定温度に一致するように一次側ポンプ７の回転数を制御させるようにしている。

【0041】

このように、給湯要求熱量が大きくなって、一次側混合弁２７の開度が高温側１００％の開度となると、給湯外熱交換器３の一次側に流入する湯水の温度が低温の再循環分がなくなるために元の貯湯タンク２内の湯水の温度まで上昇するため、一次側ポンプ７の回転数が低下して、一次側ポンプ７の最大回転数を抑えることができる。

【0042】

そして、給湯栓１０が閉じられる等によって給湯流量センサ３３で検出する給湯流量が最小作動水量未満まで低下すると、制御手段３８は、一次側ポンプ７と一次側混合弁２７の作動を停止して給湯を終了する。

【0043】

このようにして、給湯外熱交換器３の一次側から流出した放熱後の湯水を給湯外熱交換器３の一次側に再循環管２６を介して再循環させるので、貯湯タンク２内の湯水が全量高温であったとしても、給湯外熱交換器３の一次側に供給する湯水の温度を給湯水の加熱に必要な温度まで低下させることができ、給湯要求熱量が小さい時でも、所望の給湯設定温度の湯水を安定して給湯することができる。

【0044】

＜給湯待機中＞
給湯停止後の給湯流量センサ３３が最小作動流量未満（流量なしを含む）を検出している給湯待機時の予熱運転が必要な場合には、図２のフローチャートに示すように、予熱制御手段４１は、一次側ポンプ７を最小回転数で駆動する（ステップＳ１）と共に、一次入口温度センサ３４の検出温度がリモコン３７で設定された給湯設定温度を超えないよう、具体的には給湯設定温度と一致するように、温度偏差から所定のＰＩ演算によって一次側混合弁２７の開度をフィードバック制御する（ステップＳ２）。

【0045】

このとき、給湯外熱交換器３の一次側から流出した温度低下した湯水が再循環管２６を介して給湯外熱交換器３の一次側の入口に再度循環されるため、給湯外熱交換器３の二次側に残留する湯水を給湯設定温度に保つことができ、さらに、貯湯タンク２から流出循環する高温の湯の量を再循環管２６がなかった場合に比べて減少させることができる。

【0046】

そして、一次出口温度センサ３５で検出する給湯外熱交換器３の一次側出口温度が給湯設定温度より一定温度α（ここでは１℃）低い温度以上にまで上昇したことを検知したら（ステップＳ３でＹｅｓ）、予熱制御手段４１は、給湯外熱交換器３の二次側に残留する湯水全部が給湯設定温度付近にまで予熱されているとして、一時的に一次側ポンプ７を停止すると共に（ステップＳ４）、一次側混合弁２７の制御も一時的に停止する（ステップＳ５）。

【0047】

給湯がないまま時間の経過により一次入口温度センサ３４または一次出口温度センサ３５の検出温度が給湯設定温度より一定温度β（＞α、ここでは３℃）低い温度以下まで低下したことを検出すると（ステップＳ６でＹｅｓ）、再度一次側ポンプ７を駆動して（ステップＳ７）、一次側混合弁２７の制御も再開する（ステップＳ８）。

【0048】

このように、給湯外熱交換器３の一次側に貯湯タンク２からの高温の湯と再循環管２６からの中低温の湯水とを混合して給湯外熱交換器３の一次側に供給して循環させるため、給湯外熱交換器３の二次側に残留する湯水を給湯設定温度付近に保つことができる。

【0049】

この予熱運転中に給湯が開始されると、前述の給湯動作が行われるが、このとき、一次側ポンプ７が駆動している予熱運転状態で給湯動作が開始されるため、給湯に必要な一次側の流量まで一次側ポンプ７の回転数を上昇させるのに必要な時間が短縮され、給湯外熱交換器３内に残る二次側の湯水が予熱されていることと併せて、給湯開始時の給湯温度の立ち上がり性の向上およびアンダーシュートを抑制することができる。

【0050】

また、給湯外熱交換器３の一次側に流入する湯水の温度が給湯設定温度を上限として制御されているため、給湯外熱交換器３の二次側に残留する湯水は給湯設定温度以上になることがなく、給湯開始時のオーバーシュートも抑えることができる。

【0051】

このようにして、一次側ポンプ７が駆動している予熱運転状態で給湯動作が開始されるため、給湯に必要な一次側の流量まで一次側ポンプ７の回転数を上昇させるのに必要な時間が短縮され、給湯外熱交換器３内に残る二次側の湯水が予熱されていることと併せて、給湯開始時の給湯温度の立ち上がりの向上およびアンダーシュートを抑制することができると共に、再循環管２６によって予熱時に貯湯タンク２を経由して循環する湯量を減少することができ、貯湯タンク２内の高温の湯の消費量を抑制することができ、さらには、予熱運転中は予熱に必要な熱量に相当する湯量だけが貯湯タンク２から循環されるよう一次側混合弁２７の開度が調節されるために、貯湯タンク２から消費される熱量を最小限に抑制することができると共に、給湯外熱交換器３の二次側に残留する湯水も給湯設定温度付近に適切に保持されるため、給湯開始初期から給湯設定温度の湯を安定して給湯することができるものである。

【0052】

なお、この実施形態では、混合比調整弁としての一次側混合弁２７を一次側往き管５と再循環管２６との合流点に配置したが、混合比調整弁の実施形態としてはこれに限らず、一次側混合弁２７を一次側戻り管６と再循環管２６の分岐点に配置してもよく、また、一次側混合弁２７の代わりに、流量調整弁を再循環管２６に設けるか、あるいは、合流前の一次側往き管５または分岐後の一次側戻り管６のいずれか一方と、再循環管２６と、に設けるようにしてもこの実施形態の一次側混合弁２７と同等の作用を発揮させることができるものである。

【0053】

また、予熱運転時の一次側ポンプの回転数を最小回転数として説明したが、これに限られず、風呂湯はり中の湯はり一次停止時等のすぐに大出湯されることが判明している状態の給湯待機時では、予熱運転時の一次側ポンプの回転数を最小回転数より大きい回転数としてもよく、この場合、大出湯再開時の一次側流量の立ち上がりが最小回転数時に比べて向上し、給湯温度の立ち上がり性をさらに向上させることができる。

【0054】

なお、本発明は上記一実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で改変可能なものであり、例えば、加熱手段はヒートポンプユニット１１のみに限られず、例えば、コージェネレーションによる排熱や太陽熱、あるいは電熱ヒータを加熱手段として用いても良いものである。

【符号の説明】

【0055】

２ 貯湯タンク
３ 給湯外熱交換器
３ａ 一次側入口
３ｂ 一次側出口
３ｃ 二次側入口
３ｄ 二次側出口
５ 一次側往き管
６ 一次側戻り管
７ 一次側ポンプ
８ 給水管
９ 給湯管
１１ ヒートポンプユニット（加熱手段）
２６ 再循環管
２７ 一次側混合弁（混合比調整弁）
４１ 予熱制御手段

【図1】

【図2】