JP2019163884A - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】浴槽に湯を張る湯張り運転において、貯湯タンク内の中温水を最大限に利用することのできる貯湯式給湯機を提供する。【解決手段】貯湯式給湯機は、貯湯タンクの上部口に連通する高温配管と、貯湯タンクの中間口に連通する中温配管と、貯湯タンクの下部口又は給水配管の途中に連通する低温配管と、浴槽に連通する風呂配管と、これらの配管の連通状態を切り替え可能な切替装置と、切替装置を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、浴槽へ設定温度及び設定湯量の湯を張る湯張り運転を行う場合、制御装置を制御して、貯湯タンクから中温配管を通って供給される中温水を浴槽へ単独で供給する中温水単独湯張り動作と、貯湯タンクから高温配管を通って供給される高温湯及び低温配管を通って供給される低温水の何れか一方又は両方を浴槽へ供給する差し湯動作と、を順に実行するように構成される。【選択図】図１０

Description

本発明は、貯湯タンクに貯えられた湯を利用して浴槽への湯張りを行う貯湯式給湯機に関する。

特許文献１には、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に関する技術が開示されている。この装置は、具体的には中温水混合弁と、風呂混合弁とを備えている。中温水混合弁は、貯湯タンクの中間位置付近の中温水と貯湯タンクの上端に接続された出湯管からの高温水とを混合することで、風呂混合弁へ供給する高温湯を温度調節する。風呂混合弁は、上記の高温湯と給水管からの低温水を混合することで、風呂設定温度の湯を浴槽へ供給する。この技術によれば、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。これにより、沸き上げ効率の低下が防がれる。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、高温水の使用が抑えられる。

特開２００９−０６８８１８号公報

上記特許文献１の技術では、中温水の温度が高温湯の設定温度よりも低い温度であるときに、中温水を最大限に利用できないという課題がある。すなわち、中温水は、風呂設定温度よりも高温に温度調整される高温湯の湯源として利用される。このため、中温水の温度が高温湯の設定温度よりも低い温度であるときには、中温水と貯湯タンクの上端から取り出した高温水とを混合して高温湯を設定温度に調整する必要がある。生成された高温湯は、風呂混合弁において低温水と混合された後に浴槽へと供給される。このような一連の湯張り動作によれば、浴槽に供給される湯は、高温湯、中温水及び低温水の全てが混合されることとなり、中温水を最大限に利用できているとは言い難い。

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、浴槽に湯を張る湯張り運転において、貯湯タンク内の中温水を最大限に利用することのできる貯湯式給湯機を提供することを目的とする。

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、水源の水を貯湯タンクへ供給する給水配管と、中間口よりも低位の下部口又は給水配管の途中に連通する低温配管と、浴槽に連通する風呂配管と、中温配管と風呂配管とを連通させる第一流路形態と、高温配管及び低温配管の何れか一方又は両方を風呂配管へ連通させる第二流路形態と、を切り替え可能な切替装置と、切替装置を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、浴槽へ設定温度及び設定湯量の湯を張る湯張り運転を行う場合、切替装置を第一流路形態に切り替えて貯湯タンクから中温配管を通って供給される中温水を浴槽へ単独で供給する中温水単独湯張り動作と、切替装置を第二流路形態に切り替えて貯湯タンクから高温配管を通って供給される高温湯及び低温配管を通って供給される低温水の何れか一方又は両方を浴槽へ供給する差し湯動作と、を順に実行するように構成されている。

本発明の貯湯式給湯機によれば、浴槽に湯を張る湯張り運転において、貯湯タンク内の中温水を最大限に利用することのできる貯湯式給湯機を提供することが可能となる。

実施の形態１の貯湯式給湯機の構成を示す図である。 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。 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。 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。 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。 実施の形態１の貯湯式給湯機において中温水単独湯張り動作を実行するときの回路構成図である。 実施の形態１の貯湯式給湯機において高温差し湯動作を実行するときの回路構成図である。 実施の形態１の貯湯式給湯機において低温差し湯動作を実行するときの回路構成図である。 実施の形態１の貯湯式給湯機において混合差し湯動作を実行するときの回路構成図である。 実施の形態１の貯湯式給湯機において実行されるルーチンのフローチャートである。

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。

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、風呂配管１４５，１４６を介して浴槽３００と接続されている。

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。

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、低温配管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。

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。

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。

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、風呂配管１４５，１４６の一端がそれぞれ接続されている。風呂配管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。風呂配管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。

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。

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。

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の途中には、第三温度センサ１６３が設けられている。第三温度センサ１６３は、水源から供給される低温水の温度を検出する。給水配管１３９の下流側は、給水配管１３８及び低温配管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。

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。

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。

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。

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。低温配管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、低温配管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。

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、低温配管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、低温配管１４１からの低温水が配管１６２へ流れる。以下の説明では、給水配管１３９から低温配管１４１を通って混合弁１１５へ流れる経路を「第一経路」と称する。

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、給水配管１３９から中温配管１１２を通って混合弁１１５の水側入口へ流れる経路を「第二経路」と称する。

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。

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、風呂混合弁１１５ｂの湯出口に接続された風呂配管１１９に流入する。風呂配管１１９を通る湯は、風呂電磁弁１１７、風呂流量センサ１１８、風呂配管１２０，１２５，１４５，１４６を経由して浴槽３００に供給される。

本実施の形態の貯湯式給湯機１は、制御装置としての制御部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。

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。

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。

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、上記の貯湯運転によって貯湯タンク１０１に貯留された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。

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、風呂配管１４５、風呂戻り口１５２、風呂配管１２５、追いだき熱交換器１２１、風呂配管１２０、風呂往き口１５３、風呂配管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によって検出することで制御部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。

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、給湯混合弁１１５ａの湯出口から配管１４４へ流れる湯の温度が給湯設定温度となるように、給湯混合弁１１５ａでの混合比を調整する。

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。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、低温配管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。

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。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への入水温度を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。

５.貯湯式給湯機による中温水を利用した湯張り運転
次に、実施の形態１の特徴である中温水を利用した湯張り運転について説明する。本実施の形態の貯湯式給湯機１は、中温水を利用した湯張り運転を実行できる。この湯張り運転では、制御部１０２への湯張り指示を検出すると、制御部１０２は、第四流路切替弁１６１及び風呂混合弁１１５ｂを制御して浴槽３００内に設定温度及び設定湯量の湯を張る。

より詳しくは、湯張り運転は、中温水単独湯張り動作と差し湯動作とにより構成されている。湯張り運転における中温水単独湯張り動作は、貯湯タンク１０１の第一中間口１０１ｆから中温配管１１２へ流出した中温水を単独で浴槽３００へと供給する動作である。また、湯張り運転における差し湯動作は、貯湯タンク１０１の第一上部口１０１ａから高温配管１１３へ流出した高温湯及び給水口１５１から給水配管１３９、低温配管１４１へ流出した低温水との何れか一方又はこれら両方を浴槽３００へと供給する動作である。湯張り運転では、中温水単独湯張り動作と差し湯動作とを順に実行する。

図６は、実施の形態１の貯湯式給湯機において中温水単独湯張り動作を実行するときの回路構成図である。中温水単独湯張り動作では、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へ流出した中温水が風呂混合弁１１５ｂの水側入口へと流入する。また、中温水単独湯張り動作では、風呂混合弁１１５ｂは、水側入口と湯出口が連通し湯側入口と湯出口の連通が遮断されるように混合比が調整される。以下の説明では、第四流路切替弁１６１及び風呂混合弁１１５ｂによって中温配管１１２と風呂配管１１９とを連通させた流路形態を「第一流路形態」と称する。第一流路形態では、風呂混合弁１１５ｂの水側入口へと流入した中温水は、湯側入口に流入する高温湯と混合されることなく湯出口から導出される。風呂混合弁１１５ｂから導出された中温水は、風呂電磁弁１１７、風呂配管１１９，１２０，１２５，１４５，１４６を通って浴槽アダプタ３０１から浴槽３００内へと供給される。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。中温水単独湯張り動作であれば、貯湯タンク１０１から中温配管１１２へ流出する中温水をそのまま湯張りに利用可能であるので、貯湯タンク１０１内の中温水を最大限に低減できる。このため、ヒートポンプユニット２００への入水温度を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。

上述の中温水単独湯張り動作では、貯湯タンク１０１内の中温水がそのまま浴槽３００へと供給されるため、浴槽３００内の湯温を調整することができない。そこで、実施の形態１の湯張り運転では、中温水単独湯張り動作の前又は後に、浴槽３００内の湯の温度を設定温度に近づけるための差し湯動作が行われる。差し湯動作には、高温差し湯動作、低温差し湯動作、そして混合差し湯動作が含まれる。

高温差し湯動作は、貯湯タンク１０１の第一上部口１０１ａから高温配管１１３へ流出した高温湯を浴槽３００へと供給する動作である。図７は、実施の形態１の貯湯式給湯機において高温差し湯動作を実行するときの回路構成図である。高温差し湯動作では、風呂混合弁１１５ｂは、湯側入口と湯出口が連通し水側入口と湯出口の連通が遮断されるように混合比が調整される。つまり、風呂混合弁１１５ｂの湯側入口へと流入した高温湯は、水側入口に流入する水と混合されることなく湯出口から導出される。風呂混合弁１１５ｂから導出された高温湯は、風呂電磁弁１１７、風呂配管１１９，１２０，１２５，１４５，１４６を通って浴槽アダプタ３０１から浴槽３００内へと供給される。このような高温差し湯動作によれば、中温水単独湯張り動作により浴槽３００に供給された中温水に高温湯が差し湯されるので、浴槽３００内の湯の温度を上昇させることができる。

次に、低温差し湯動作は、給水口１５１から給水配管１３９、低温配管１４１へ流出した低温水を浴槽３００へと供給する動作である。図８は、実施の形態１の貯湯式給湯機において低温差し湯動作を実行するときの回路構成図である。低温差し湯動作では、第四流路切替弁１６１が「低温位置」にされることにより、低温配管１４１へ流出した低温水が風呂混合弁１１５ｂの水側入口へと流入する。また、低温差し湯動作では、風呂混合弁１１５ｂは、水側入口と湯出口が連通し湯側入口と湯出口の連通が遮断されるように混合比が調整される。つまり、風呂混合弁１１５ｂの水側入口へと流入した低温水は、湯側入口に流入する高温湯と混合されることなく湯出口から導出される。風呂混合弁１１５ｂから導出された低温水は、風呂電磁弁１１７、風呂配管１１９，１２０，１２５，１４５，１４６を通って浴槽アダプタ３０１から浴槽３００内へと供給される。このような低温差し湯動作によれば、中温水単独湯張り動作により浴槽３００に供給された中温水に低温水が差し湯されるので、浴槽３００内の湯の温度を下降させることができる。

更に、混合差し湯動作は、貯湯タンク１０１の第一上部口１０１ａから高温配管１１３へ流出した高温湯と、給水口１５１から給水配管１３９、低温配管１４１へ流出した低温水とを混合して浴槽３００へと供給する動作である。図９は、実施の形態１の貯湯式給湯機において混合差し湯動作を実行するときの回路構成図である。混合差し湯動作では、第四流路切替弁１６１が「低温位置」にされることにより、低温配管１４１へ流出した低温水が風呂混合弁１１５ｂの水側入口へと流入する。また、混合差し湯動作では、風呂混合弁１１５ｂは、水側入口へと流入した低温水と湯側入口に流入した高温湯とが任意の混合比で混合されて、湯出口から導出される。風呂混合弁１１５ｂから導出された混合湯は、風呂電磁弁１１７、風呂配管１１９，１２０，１２５，１４５，１４６を通って浴槽アダプタ３０１から浴槽３００内へと供給される。このような混合差し湯動作によれば、中温水単独湯張り動作により浴槽３００に供給された中温水に任意の温度に調整された混合湯が差し湯されるので、浴槽３００内の湯の温度を細かく調整することができる。

このように、高温差し湯動作では、第四流路切替弁１６１及び風呂混合弁１１５ｂによって、高温配管１１３と風呂配管１１９を連通させた流路が形成される。また、低温差し湯動作では、第四流路切替弁１６１及び風呂混合弁１１５ｂによって、低温配管１４１と風呂配管１１９を連通させた流路が形成される。さらに、混合差し湯動作では、第四流路切替弁１６１及び風呂混合弁１１５ｂによって、高温配管１１３及び低温配管１４１の両方と風呂配管１１９とを連通させた流路が形成される。以下の説明では、これらの流路の形態を全て含めて「第二流路形態」と称する。また、第一流路形態と第二流路形態との切り替えを行う第四流路切替弁１６１及び風呂混合弁１１５ｂの構成を、「切替装置」とも称する。

６.湯張り運転において実行される具体的処理
図１０は、実施の形態１の貯湯式給湯機において実行されるルーチンのフローチャートである。なお、図１０に示すルーチンは、設定温度及び設定湯量の湯張り運転の開始が指示された場合に制御部１０２によって実行されるルーチンである。図１０に示すルーチンのステップＳ２では、第一温度センサ１６４にて検出された中温水温度が、設定温度±２℃の範囲内か否かが判定される。ここでの±２℃は、中温水単独湯張り動作に利用可能な中温水温度の許容温度範囲である。この許容温度範囲は、貯湯式給湯機の性能評価のためのＪＩＳ規格に定められた許容変動上限及び下限に基づき定めてもよい。また、許容温度範囲は、安全面と使用者の不快感低減を考慮して決定してもよい。ステップＳ２の判定において成立が認められない場合にはステップＳ４へ移行し、成立が認められた場合にはステップＳ６へと移行する。

ステップＳ２の判定において成立が認められない場合には、中温水を湯張り運転に利用できないと判断されてステップＳ４へ移行する。ステップＳ４では、通常の湯張り動作が行われる。通常の湯張り動作では、第四流路切替弁１６１が「低温位置」にされることにより、低温配管１４１へ流出した低温水が風呂混合弁１１５ｂの水側入口へと流入する。風呂混合弁１１５ｂでは、水側入口へと流入した低温水と湯側入口へと流入した高温湯とが混合される。この際、風呂混合弁１１５ｂの湯出口から導出される湯の設定温度となるように、風呂混合弁１１５ｂの混合比が調整される。

一方、ステップＳ２の判定において成立が認められた場合には、中温水を湯張り運転に利用可能と判断されてステップＳ６へ移行する。ステップＳ６では、中温水温度が設定温度よりも高いか否かが判定される。その結果、判定の成立が認められた場合には、差し湯動作として低温差し湯動作を行う必要があると判断されてステップＳ８へと移行する。ステップＳ８では、中温水単独湯張り動作における中温水湯張り量と、低温差し湯動作における差し湯量が次式（１）及び（２）に基づき算出される。なお次式（１）及び（２）において、目標湯張り量は設定湯量を用いることができ、湯張り目標温度は設定温度を用いることができる。また、中温水湯張り温度は第一温度センサ１６４によって検出された中温水温度を用いることができ、差し湯温度は第三温度センサ１６３によって検出された低温水温度を用いることができる。

中温水湯張り量［Ｌ］＝（目標湯張り量［Ｌ］−湯張り量［Ｌ］）×（湯張り目標温度［℃］−差し湯温度［℃］）÷（中温水湯張り温度［℃］−差し湯温度［℃］） ・・・（１）
差し湯量［Ｌ］＝（目標湯張り量［Ｌ］−湯張り量［Ｌ］）−中温水湯張り量［Ｌ］ ・・・（２）
ただし、湯張り量[Ｌ]は、浴槽内にたまっている湯の量

ステップＳ８の処理が完了すると、次にステップＳ１０へと移行する。ステップＳ１０では、ステップＳ８において算出された差し湯量に基づいて、低温差し湯動作が行われる。低温差し湯動作が完了すると、次のステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２では、ステップＳ８において算出された中温水湯張り量に基づいて、中温水単独湯張り動作が行われる。

低温差し湯動作が完了すると、次のステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４では、浴槽３００内に張られた浴水が循環される。ここでは、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、風呂配管１４５、風呂戻り口１５２、風呂配管１２５、追いだき熱交換器１２１、風呂配管１２０、風呂往き口１５３、風呂配管１４６で構成される循環回路を循環する。これにより、浴槽３００内に張られた浴水が撹拌されて浴槽３００内の浴水の温度分布が均一化される。以下の説明では、ステップＳ１４の処理を撹拌動作とも称する。

一方、ステップＳ６において判定の成立が認められない場合には、差し湯動作として高温差し湯動作を行う必要があると判断されてステップＳ１６へと移行する。ステップＳ１６では、中温水単独湯張り動作における中温水湯張り量と、高温差し湯動作における差し湯量が式（１）及び（２）に基づき算出される。なお式（１）及び（２）において、差し湯温度は第二温度センサ１６５によって検出される高温湯の温度を用いることができる。

ステップＳ１６の処理が完了すると、次にステップＳ１８へと移行する。ステップＳ１８では、ステップＳ１６において算出された中温水湯張り量に基づいて、中温水単独湯張り動作が行われる。中温水単独湯張り動作が完了すると、次のステップＳ２０に移行する。ステップＳ２０では、ステップＳ１６において算出された差し湯量に基づいて、高温差し湯動作が行われる。高温差し湯動作が完了すると、ステップＳ１４に移行して、浴槽３００内に張られた浴水を循環させる撹拌動作が行われる。

以上説明したように、実施の形態１の貯湯式給湯機１において実行される湯張り運転によれば、中温水単独湯張り動作によって中温水を最大限に利用することができる。これにより、貯湯タンク１０１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が防がれる。また、貯湯タンク内の中温水を湯張りに利用することができるので、高温水の使用が抑えられる。

また、実施の形態１の貯湯式給湯機１において実行される湯張り運転によれば、中温水温度が許容温度範囲に属していない場合、中温水単独湯張り動作の実施が制限される。これにより、湯張り運転での安全の確保と使用者の不快感低減を図ることができる。

また、実施の形態１の貯湯式給湯機１において実行される湯張り運転によれば、中温水温度が設定温度よりも高いか否かによって、高温差し湯動作及び低温湯張り動作の何れを実行すべきかを判断することができる。また、高温差し湯動作を行う場合、中温水単独湯張り動作の後に高温差し湯動作が行われる。これにより、浴水が張られていない浴槽３００に高温差し湯動作による高温湯が供給されることを防ぐことができる。また、低温差し湯動作を行う場合、中温水単独湯張り動作の前に低温差し湯動作が行われる。これにより、浴水が張られていない浴槽３００に設定温度よりも高温の中温水が供給されることを防ぐことができる。

７. 貯湯式給湯機の変形例
実施の形態１の貯湯式給湯機１は、以下のように変形した態様を採用してもよい。

ステップＳ１０での低温差し湯動作及びステップＳ１６での高温差し湯動作は、混合差し湯動作に置換してもよい。混合差し湯動作によれば、任意の温度に調節された混合湯を差し湯することができるため、例えば入浴中の使用者が不快とならない温度の差し湯を行うことも可能となる。

ステップＳ１０における低温差し湯動作は、ステップＳ１２における中温水単独湯張り動作の後に実行する形態でもよい。また、ステップＳ２０における高温差し湯動作についても同様に、ステップＳ１８における中温水単独湯張り動作の前に実行する形態でもよい。

ステップＳ１２における中温水単独湯張り動作及びステップＳ２０における高温差し湯動作では、設定温度よりも高温の湯が浴槽３００に供給される。そこで、これらのステップでは、報知手段を用いて設定温度よりも高温の湯が浴槽３００に供給されていることを使用者に報知することとしてもよい。このような報知手段としては、例えば、リモコンの画面への警告表示、音声での警告などを採用することができる。

湯張り運転では、通常の湯張り動作と中温水単独湯張り動作を組み合わせて実行することとしてもよい。例えば、図１０に示すルーチンでは、中温水温度が設定温度±２℃の範囲よりも高温である場合、通常の湯張り動作が行われる。通常の湯張り動作が行われると、貯湯タンク１０１から高温湯が出湯させることによって中温水温度は低下する。そこで、湯張り運転では、中温水温度を常に監視し、通常の湯張り動作の途中で中温水温度が設定温度±２℃の範囲内になった場合には、通常の湯張り動作から中温水単独湯張り動作へと移行することとしてもよい。これにより、湯張り運転における中温水単独湯張り動作の機会を増やすことができる。

中温水温度は湯張り運転の最中に変動する。そこで、中温水湯張り量と差し湯量は、湯張り運転の最中に都度更新する構成でもよい。これにより、浴槽３００の浴水の温度を設定温度に近づけることができる。

風呂混合弁１１５ｂ及び第四流路切替弁１６１は、流路を切り替える１つの切替装置として構成されていてもよい。具体的には、切替装置は、第四流路切替弁１６１の中温入口、低温入口、及び風呂混合弁１１５ｂの高温入口に対応する３つの入口と、風呂混合弁１１５ｂの湯出口に対応する１つの出口を有し、３つの入口と１つの出口との連通状態を切り替え可能な構成を備えていればよい。

低温配管１４１は、貯湯タンク１０１の第一中間口１０１ｆよりも低位の下部口と第四流路切替弁１６１のｎポートとを接続するように構成されていてもよい。このような構成によれば、貯湯タンク１０１の下部口から低温配管１４１を通って供給される低温水は、第四流路切替弁１６１のｎポートに流入する。このため、第四流路切替弁１６１が「低温位置」にされることにより、貯湯タンク１０１の下部口から低温配管１４１へ流出した低温水を風呂混合弁１１５ｂの水側入口へと流入させることができる。

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、 １０３，１０４，１０６，１０７，１０９，１１０，１１１，１２６，１２８，１３０，１３１，１３２，１３３，１３４，１３６，１３７，１４４，１６２，２０２，２０４ 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、 １１５ 混合弁、 １１５ａ 給湯混合弁、 １１５ｂ 風呂混合弁、 １１８ 風呂流量センサ、 １１９，１２０，１２５，１４５，１４６ 風呂配管、 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 給水配管、 １４１ 低温配管、 １４０ 減圧弁、 １４３ 給湯用流量センサ、 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、 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

Claims (9)

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、
   水源の水を前記貯湯タンクへ供給する給水配管と、
   前記中間口よりも低位の下部口又は前記給水配管の途中に連通する低温配管と、
   浴槽に連通する風呂配管と、
   前記中温配管と前記風呂配管とを連通させる第一流路形態と、前記高温配管及び前記低温配管の何れか一方又は両方を前記風呂配管へ連通させる第二流路形態と、を切り替え可能な切替装置と、
   前記切替装置を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記浴槽へ設定温度及び設定湯量の湯を張る湯張り運転を行う場合、前記切替装置を前記第一流路形態に切り替えて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を前記浴槽へ単独で供給する中温水単独湯張り動作と、前記切替装置を前記第二流路形態に切り替えて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及び前記低温配管を通って供給される低温水の何れか一方又は両方を前記浴槽へ供給する差し湯動作と、を順に実行するように構成されていることを特徴とする貯湯式給湯機。
2. 前記差し湯動作は、前記低温配管を通って供給される低温水を前記浴槽へ供給する低温差し湯動作を含んで構成され、
   前記制御装置は、
   前記湯張り運転において前記中温水の温度が前記設定温度よりも高い場合、前記中温水単独湯張り動作と前記低温差し湯動作とを順に実行するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯機。
3. 前記制御装置は、
   前記湯張り運転において前記中温水単独湯張り動作と前記低温差し湯動作を行う場合、前記低温差し湯動作を実行した後に前記中温水単独湯張り動作を実行するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の貯湯式給湯機。
4. 前記差し湯動作は、前記高温配管を通って供給される高温湯を前記浴槽へ供給する高温差し湯動作を含んで構成され、
   前記制御装置は、
   前記湯張り運転において前記中温水の温度が前記設定温度よりも低い場合、前記中温水単独湯張り動作と前記高温差し湯動作とを順に実行するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯機。
5. 前記制御装置は、
   前記湯張り運転において前記中温水単独湯張り動作と前記高温差し湯動作を行う場合、前記中温水単独湯張り動作を実行した後に前記高温差し湯動作を実行するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の貯湯式給湯機。
6. 前記制御装置は、前記中温水単独湯張り動作及び前記差し湯動作の実行後、前記浴槽に張られた浴水を撹拌する撹拌動作を実行するように構成されてい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。
7. 前記切替装置は、
   前記中温配管に接続された中温入口と、前記低温配管に接続された低温入口と、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、
   前記高温配管に接続された湯側入口と、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、前記風呂配管に接続された湯出口とを有し、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低温水の混合比を調整した湯を前記湯出口から導出可能な風呂混合弁と、を含んで構成され、
   前記流路切替弁を前記中温位置に切り替えるとともに、前記湯側入口から流入する高温湯が前記湯出口から導出されず前記水側入口から流入する低温水が前記湯出口から導出されるように前記風呂混合弁の混合比を調整することにより前記第一流路形態が形成され、
   前記流路切替弁を前記低温位置に切り替えるとともに前記風呂混合弁を任意の混合比に調整することにより前記第二流路形態が形成され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。
8. 前記中温水の温度、前記高温湯の温度及び前記低温水の温度をそれぞれ検出するための温度センサを更に備え、
   前記制御装置は、前記温度センサによって検出された温度に基づいて、前記湯張り運転において前記浴槽に張られる浴水の温度及び湯量が前記設定温度及び前記設定湯量となるように、前記中温水単独湯張り動作での湯張り量及び前記差し湯動作での差し湯量を決定するように構成され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。
9. 前記湯張り動作において、前記設定温度よりも高温の湯が前記浴槽に供給される場合に報知を行う報知手段を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項８の何れか１項に記載の貯湯式給湯機。

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