JP5549645B2 - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Description

この発明は、貯湯式給湯機に関する。

従来の貯湯式給湯機では、風呂湯張り開始時、停止時において、湯張り流量を徐々に変化させることで、給湯温度の安定化を図るものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、具体的には、貯湯タンク内の湯を給湯栓から出湯する経路と、貯湯タンク内の湯を浴槽へ湯張りする経路とを備えている。そして、浴槽へ湯張りする経路の途中には、弁体の回動によって通水経路を切り換える四方弁が配設されており、当該四方弁の弁体位置によって浴槽へ湯張りされる流量が変化する。このような装置によれば、風呂湯張り開始時、停止時において、湯張り流量を徐々に増加、減少させることができるので、使用中のシャワーや給湯栓から思わぬ高温の湯が放出される事態が防止される。

特開２００９−９２３０４号公報

しかしながら、上述した構成を用いても給湯機のシステム構成によっては、以下のような課題を生じる。例えば、給湯動作中に沸き上げ運転への移行があった場合、回路切り替えによりヒートポンプ出口配管に残留していた低温水やヒートポンプユニットで沸き上げられた高温水が急激に給湯用の配管に流入することで、配管内の湯温変動が発生することが想定される。この場合、ユーザの所望湯温を維持するための湯温補正制御が追従できず、極端な給湯湯温変動が生じるおそれがある。

また、例えば、ヒートポンプ出口配管に残留していた低温水が給湯用の配管に流入した場合、瞬時的に外部水栓等に供給される湯水の温度低下が生じる。また、同様にヒートポンプユニットで沸き上げられた高温水が、給湯用の配管に流入した場合、供給される湯水の温度上昇が生じる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、給湯動作中に沸き上げ運転を実行した場合に、極端な給湯湯温の変動を防止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。

この発明に係る貯湯式給湯機は、温水を貯留させる貯湯タンクと、所定の加熱手段を利用して貯湯タンク内の水を加熱して高温水とする沸き上げ用熱交換器と、一端が貯湯タンクの上部に接続され、途中に沸き上げ用熱交換器が設置され、他端が貯湯タンクの第１下部に接続された沸き上げ水循環回路と、沸き上げ水循環回路における貯湯タンクの上部と沸き上げ用熱交換器との間に設置され、弁体の回動によって流路を切り替える流路切替手段と、流路切替手段と貯湯タンクの第２下部とを接続するタンク戻し流路と、沸き上げ水循環回路における第１下部と沸き上げ用熱交換器との間に設置された循環ポンプと、一端が貯湯タンクの上部に接続された混合湯側流路の他端と、一端が給水源に接続された混合水側流路の他端と、一端が給湯端末に接続された給湯流路の他端と、が接続された給湯混合弁と、貯湯タンク内の湯水を給湯端末から出湯する給湯動作時に、給湯混合弁を制御して、混合湯流路の湯と混合水流路の水とを混合させて所定温度の湯水を給湯流路へ供給する給湯動作時制御手段と、貯湯タンク内の水を沸き上げる沸き上げ運転時に、弁体を沸き上げ用熱交換器とタンク戻し流路とが沸き上げ水循環回路を介して連通する流路形態を形成する開始位置から沸き上げ用熱交換器と貯湯タンクの上部とが沸き上げ水循環回路を介して連通する流路形態を形成する終了位置まで回動するように流路切替手段を制御し、且つ、循環ポンプが作動するように制御する沸き上げ運転時制御手段と、を備え、沸き上げ運転時制御手段は、給湯動作の実行中に沸き上げ運転の要求が出された場合には、給湯動作の非実行中に沸き上げ運転の要求が出された場合に比して、弁体を開始位置から終了位置まで回動するために要する時間を長期化する制御手段を備えるものである。

この発明によれば、給湯動作中に沸き上げ運転を実行した場合であっても、極端な給湯湯温の変動を防止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。

本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の構成図である。 本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の沸き上げ単独運転時の回路構成図である。 本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の給湯動作時の回路構成図である。 本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機の給湯動作と沸き上げ運転との同時運転時の回路構成図である。 本発明の実施の形態１における四方弁の斜視図である。 本発明の実施の形態１における四方弁の水平断面図である。 本発明の実施の形態１における四方弁の水平断面図である。 本発明の実施の形態１における四方弁の水平断面図である。 本発明の実施の形態１における四方弁を切り替えた場合に各ポートから吐出される湯水の循環流量を示す循環流量特性図であり、（Ａ）はａポートの循環流量特性を、（Ｂ）はｄポートの循環流量特性を、それぞれ示している。 通常の流路切り替えにおける四方弁の弁体位置変化特性を示す図である。 給湯動作中の流路切り替えにおける四方弁の弁体位置変化特性を示す図である。 本発明の実施の形態１における四方弁の弁体位置を弁体位置９０°から弁体位置１８０°へ回動させた場合の弁体位置変化特性を示す図である。 本発明の実施の形態１における四方弁の弁体位置を弁体位置９０°から弁体位置１８０°へ回動させた場合の弁体位置変化特性を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。尚、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。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機１００の構成図である。図１に示す貯湯式給湯機１００は、貯湯タンクユニット１と、ヒートポンプサイクルを利用するように構成されたヒートポンプユニット６０とを備えている。２つのユニット１、６０は、ヒートポンプ入口配管４１とヒートポンプ出口配管４２とによって接続されている。また、貯湯タンクユニット１には、制御部７０が内蔵されている。貯湯タンクユニット１およびヒートポンプユニット６０が備える各種の弁類、ポンプ類等の作動は、これらと電気的に接続された制御部７０により制御される。以下、貯湯式給湯機１００の各構成要素について説明する。

ヒートポンプユニット６０は、貯湯タンクユニット１から導かれた低温水を加熱する（沸き上げる）ための加熱手段として機能するものである。ヒートポンプユニット６０は、圧縮機６１、沸き上げ用熱交換器６２、膨張弁６３、空気熱交換器６４を冷媒循環配管６５にて環状に接続し、冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を構成している。沸き上げ用熱交換器６２は、ヒートポンプサイクルを構成する冷媒循環配管６５を流れる冷媒と貯湯タンクユニット１から導かれた低温水との間で熱交換を行うためのものである。また、ＨＰ出口側サーミスタ６６は、沸き上げ用熱交換器６２で加熱した高温水の温度を検知するための温度センサーであり、ヒートポンプ出口配管４２に設けられている。ヒートポンプユニット６０で高温水を得るためには、ヒートポンプサイクルは、冷媒として二酸化炭素を用い、臨界圧を越える圧力で運転することが好ましい。

一方、貯湯タンクユニット１には、以下の各種部品や配管などが内蔵されている。貯湯タンク１０は、湯水を貯留するためのものである。貯湯タンク１０の下部には、市水を供給するための給水配管２が接続されており、貯湯タンク１０の上部には、貯留した湯水を給湯機外部へ供給するための給湯湯側配管３が後述するタンク上部配管４３から分岐されて接続されている。尚、貯湯タンク１０には、ヒートポンプユニット６０を用いて加熱された高温水がタンク上部から流入されるとともに、給水配管２を介して低温水をタンク下部から流入させることにより、タンク内の上部と下部で温度差が生じるように湯水が貯留される。また、貯湯タンク１０の表面の上部および下部には、貯湯タンク１０内の湯水の温度分布を検知するための残湯サーミスタ１１、１２がそれぞれ取り付けられている。これらの残湯サーミスタ１１、１２により取得された温度分布に基づいて、貯湯タンク１０内の残湯量が把握され、ヒートポンプユニット６０による貯湯タンク１０内の湯水の沸き上げ運転の開始および停止などが制御される。

タンク上部配管４３から分岐されて接続されている給湯湯側配管３は、給水配管２から分岐した給湯水側配管４とともに給湯混合弁３３に接続されている。給湯混合弁３３は、給湯湯側配管３を流れる湯と給湯水側配管４を流れる水とを混合し、所定の温度に調整された湯水を給湯配管５から外部水栓等の給湯端末へ供給する。また、給湯配管５には、給湯混合弁３３から出た給湯水の温度を検知するための給湯温度サーミスタ６が取り付けられている。

また、貯湯タンクユニット１内には、循環ポンプ２１および利用側熱交換器２２が内蔵されている。循環ポンプ２１は、貯湯タンクユニット１内の後述する各種配管に湯水を循環させるためのポンプである。利用側熱交換器２２は、貯湯タンク１０やヒートポンプユニット６０から供給される高温水を利用して、２次側の加熱対象水（浴槽循環水や暖房用循環水など）を加熱するための熱交換器である。尚、本実施形態では、利用側熱交換器２２の２次側の構成として、浴槽５０内の湯水を循環させる浴槽水循環回路５１を例に挙げて説明する。上記利用側熱交換器２２は、浴槽水循環回路５１の途中に設置されている。また、浴槽水循環回路５１の途中には、浴槽水を循環させるための２次側循環ポンプ５２と、浴槽５０から出た浴槽水の温度を検知するための浴槽出口側サーミスタ５３と、浴槽水循環回路５１の水流を検知するための水流検知スイッチ５４がそれぞれ設置されている。

次に、貯湯タンクユニット１が備える弁類および配管類について説明する。貯湯タンクユニット１は、三方弁３１および四方弁３２を有している。三方弁３１は、湯水が流入する２つの入口（ａポート、ｂポート）と、湯水が流出する１つの出口（ｃポート）とを有する流路切替手段であり、ａポートもしくはｂポートのどちらかから湯水が流入するように湯水の経路を切り替え可能に構成されている。四方弁３２は、湯水が流入する２つの入口（ｂポート、ｃポート）と、湯水が流出する２つの出口（ａポート、ｄポート）とを有する流路切替手段であり、３つの経路、すなわち、ｃ−ａ経路、ｃ−ｄ経路、およびｂ−ａ経路の間で流路形態を切り替え可能に構成されている。尚、四方弁３２の構成については詳細を後述する。

また、貯湯タンクユニット１は、タンク下部配管４０、上記ヒートポンプ入口配管４１、上記ヒートポンプ出口配管４２、タンク上部配管４３、タンク戻し配管４４、利用側熱交換器１次側（熱源側）入口配管４５、利用側熱交換器１次側出口配管４６およびバイパス配管４７を有している。

より具体的には、タンク下部配管４０は、貯湯タンク１０の第１下部と三方弁３１のａポートとを接続する流路であり、ヒートポンプ入口配管４１は、三方弁３１のｃポートとヒートポンプユニット６０の入口側とを接続する流路であり、ヒートポンプ出口配管４２は、ヒートポンプユニット６０の出口側と四方弁３２のｃポートとを接続する流路であり、タンク上部配管４３は、四方弁３２のｄポートと貯湯タンク１０上部とを接続する流路であり、タンク戻し配管４４は、四方弁３２のａポートと貯湯タンク１０の中央部から下部の間に設けられた戻し口（第２下部）とを接続する流路である。また、利用側熱交換器１次側入口配管４５は、タンク上部配管４３における貯湯タンク上部と四方弁３２との間から分岐し、利用側熱交換器２２の１次側入口に接続される流路であり、利用側熱交換器１次側出口配管４６は、利用側熱交換器２２の１次側出口と三方弁３１のｂポートとを接続する流路である。更に、バイパス配管４７は、ヒートポンプ入口配管４１における循環ポンプ２１の出口側の部位と四方弁３２のｂポートとを接続する流路である。尚、上記循環ポンプ２１は、ヒートポンプ入口配管４１上におけるバイパス配管４７との接続部と三方弁３１との間に設置されている。

次に、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機１００において実行される運転動作について説明する。本実施形態の貯湯式給湯機１００では、以下の図２〜図４に示す運転状態に応じて上記三方弁３１を制御して、次の第１および第２の２つの流路形態の間で、貯湯タンクユニット１内の湯水の流路を切り替えて使用するようになっている。より具体的には、三方弁３１により選択可能な「第１流路形態」とは、貯湯タンク１０の第１下部と沸き上げ用熱交換器６２とがタンク下部配管４０およびヒートポンプ入口配管４１を介して連通する流路形態のことであり、「第２流路形態」とは、利用側熱交換器１次側出口配管４６と沸き上げ用熱交換器６２とがヒートポンプ入口配管４１を介して連通する流路形態のことである。

更に、本実施形態の貯湯式給湯機１００では、以下の図２〜図４に示す運転状態に応じて上記四方弁３２を制御して、次の第１〜第３の３つの流路形態の間で、貯湯タンクユニット１内の湯水の流路を切り替えて使用するようになっている。より具体的には、四方弁３２により選択可能な「第１流路形態」とは、沸き上げ用熱交換器６２と貯湯タンク１０の上部とがヒートポンプ出口配管４２およびタンク上部配管４３を介して連通する流路形態のことであり、「第２流路形態」とは、沸き上げ用熱交換器６２とタンク戻し配管４４とがヒートポンプ出口配管４２を介して連通する流路形態であり、「第３流路形態」とは、バイパス配管４７とタンク戻し配管４４とが連通する流路形態のことである。

図２は、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機１００の沸き上げ単独運転時の回路構成図である。尚、ここでいう沸き上げ単独運転とは、ヒートポンプユニット６０を利用して貯湯タンク１０内の水を沸き上げる沸き上げ運転が単独で行われるもののことである。この沸き上げ単独運転時には、三方弁３１は、ａポートとｃポートとが連通しｂポートが閉状態となるように（すなわち、三方弁３１の上記第１流路形態が選択されるように）制御される。これにより、タンク下部配管４０とヒートポンプ入口配管４１とが連通するとともに、利用側熱交換器１次側出口配管４６側を閉として利用側熱交換器２２からの流路が遮断される。また、沸き上げ単独運転時には、四方弁３２は、ｃポートとｄポートとが連通しａポートとｂポートとが閉状態となるように（すなわち、四方弁３２の上記第１流路形態が選択されるように）制御される。これにより、ヒートポンプ出口配管４２とタンク上部配管４３とが連通するとともに、タンク戻し配管４４側を閉として貯湯タンク１０の第２下部への流路が遮断される。

沸き上げ単独運転は、上記のように三方弁３１および四方弁３２が制御された状態で、循環ポンプ２１とヒートポンプユニット６０の運転を開始することにより実行される。その結果、貯湯タンク１０の第１下部から流出する低温水は、タンク下部配管４０、三方弁３１、循環ポンプ２１およびヒートポンプ入口配管４１を経由してヒートポンプユニット６０に導かれ、沸き上げ用熱交換器６２において加熱されて高温水となった後、ヒートポンプ出口配管４２、四方弁３２およびタンク上部配管４３を経由して、貯湯タンク１０の上部から当該貯湯タンク１０内に流入し貯えられる。ここでは、図２に示す湯水の循環経路を「沸き上げ水循環回路」と称する。このような沸き上げ単独運転が実行されることで、貯湯タンク１０の内部では、上層部から高温水が貯えられていき、この高温水層が徐々に厚くなる。

図３は、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機１００の給湯動作時の回路構成図である。尚、ここでいう給湯動作とは、貯湯タンク１０内に貯えられた高温水をユーザの所望する湯温に調整した上で給湯配管５を通じて外部の水栓やシャワーに給湯する動作のことである。この給湯動作は、ユーザが任意の水栓を開くことで開始され、貯湯タンク１０内に貯えられた高温水と給水配管２から給水された水とが、それぞれ給湯湯側配管３と給湯水側配管４とを通じて給湯混合弁３３に供給される。給湯混合弁３３では、供給された高温水と水との混合比率を制御することで、給湯水の湯温がユーザの所望する湯温に調整される。尚、給湯動作中は、給湯水の湯温を給湯温度サーミスタ６により常に監視し、給湯量の変動、貯湯タンク１０から供給される高温水の温度変動、および給水配管２から供給される水の温度変動に応じて給湯混合弁３３の混合比率を常に制御することで、一定の湯温に調整された湯水が外部の水栓やシャワーへ供給される。

また、この給湯動作中には、三方弁３１は、上記第１流路形態が選択されるように制御される。これにより、タンク下部配管４０とヒートポンプ入口配管４１とが連通するとともに、利用側熱交換器１次側出口配管４６側を閉として利用側熱交換器２２からの流路が遮断される。また、給湯動作中には、四方弁３２は、上記第２流路形態が選択されるように制御される。これにより、ヒートポンプ出口配管４２とタンク戻し配管４４とが連通するとともに、タンク上部配管４３側を閉として貯湯タンク１０の上部への流路が遮断される。このように、利用側熱交換器２２からの流路および貯湯タンク１０の上部への流路が遮断されることにより、これらの機器への湯水の流入が防止される。

図４は、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機１００の給湯動作と沸き上げ運転との同時運転時の回路構成図である。尚、ここでいう給湯動作と沸き上げ運転との同時運転とは、図３に示した給湯動作と図４に示した沸き上げ単独運転とを同時に行う運転動作であって、例えば、給湯動作中にユーザ操作によって沸き上げ運転要求が出された場合や、給湯動作中に貯湯タンク１０内の高温水が減少することにより沸き上げ運転要求が出された場合などに実施される同時運転である。この給湯動作と沸き上げ運転との同時運転時には、三方弁３１は第１流路形態に制御される。これにより、タンク下部配管４０とヒートポンプ入口配管４１とが連通するとともに、利用側熱交換器１次側出口配管４６側を閉として利用側熱交換器２２からの流路が遮断される。また、給湯動作と沸き上げ運転の同時運転時には、四方弁３２は第１流路形態に制御される。これにより、ヒートポンプ出口配管４２とタンク上部配管４３とが連通するとともに、タンク戻し配管４４側を閉として貯湯タンク１０の第２下部への流路が遮断される。この給湯動作と沸き上げ運転との同時運転では、図３に示した給湯動作と異なり、給湯湯側配管３には貯湯タンク１０からの高温水とヒートポンプユニット６０からの循環水との混合水が供給される。尚、給湯動作と沸き上げ運転との同時運転中であっても、給湯動作を単独で実行している時と同様に給湯混合弁３３が制御されて、給湯水を所望の湯温に調整する動作が実行される。

ここで、四方弁３２の構成について、図５〜図８を用いて詳細に説明する。図５は本発明の実施の形態１における四方弁３２の斜視図であり、図６乃至図８は図５に示す四方弁３２の水平断面図である。これらの図に示すとおり、四方弁３２は、ａ，ｂ，ｃ，ｄポートの配管３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ、弁枠３２ｅ、ステッピングモータ３２ｆ、回転軸３２ｇ、および弁体３２ｈによって構成されている。弁体３２ｈは弁枠３２ｅ内に収納されており、回転軸３２ｇを介してステッピングモータ３２ｆと接続されている。ステッピングモータ３２ｆが駆動されると、回転軸３２ｇを中心として弁体３２ｈが回動する。これにより、弁体３２ｈ内に成形された連通部３２ｉを通じて連通するポートが切り替えられる。尚、図６に示す弁体位置は、四方弁３２のａポートとｃポートとが連通し、ｂポートとｄポートとが閉状態となる位置（以下、この弁体位置を「弁体位置９０°」と称する）を表し、例えば、給湯動作時はこの弁体位置９０°に制御される。また、図７に示す弁体位置は、四方弁３２のｃポートとｄポートとが連通し、ａポートとｂポートとが閉状態となる位置（以下、この弁体位置を「弁体位置１８０°」と称する）を表し、例えば、沸き上げ運転時は、図６に示す弁体位置９０°から図７に示す弁体位置１８０°へと弁体３２ｈが回動される。更に、図８に示す弁体位置は、弁体位置９０°から弁体位置１８０°へ切り替わる途中過程の弁体位置１３５°を表している。弁体位置１３５°では、ａポートとｃポートとｄポートとが連通し、ｂポートが閉状態となる。

図９は、四方弁３２を弁体位置９０°から弁体位置１８０°へ切り替えた場合に各ポートから吐出される湯水の循環流量を示す循環流量特性図であり、（Ａ）はａポートの循環流量特性を、（Ｂ）はｄポートの循環流量特性を、それぞれ示している。この図に示すとおり、この四方弁３２の特徴は、例えば図６に示す弁体位置９０°から図７に示す弁体位置１８０°へ回路切替えを実施した場合、ａポートの循環流量は図９（Ａ）に示すように減少傾向となり、最終的に弁体位置１８０°までに閉塞状態となる。一方において、ｄポートの循環流量は、図９（Ｂ）に示すように増加傾向となり、最終的に弁体位置１８０°で最大流量に達する。

次に、本発明の実施の形態１における貯湯式給湯機１００の特徴的動作について説明する。図１０は、通常の流路切り替えにおける四方弁３２の弁体位置変化特性を示す図である。この図に示すとおり、ユーザ操作または制御部７０からの沸き上げ運転指示があった場合には、循環ポンプ２１を動作させると共に、四方弁３２が弁体位置９０°から弁体位置１８０°へ切り替えられる。この際、給湯動作が行われていない場合には、四方弁３２を弁体位置９０°から弁体位置１８０°へ素早く（例えば１０秒）切り替える通常流路切替が実施される。

一方、図１１は、給湯動作中の流路切り替えにおける四方弁３２の弁体位置変化特性を示す図である。この図に示すとおり、ユーザ操作または制御部７０からの沸き上げ運転指示があった場合において、給湯動作が行われている場合には、図１０に示す通常流路切替時に比して弁体３２ｈの回動速度を遅らせて、切り替えに要する時間が長期化（例えば４０秒）される。上述したとおり、四方弁３２を弁体位置９０°から弁体位置１８０°へ切り替える場合のｄポートの循環流量は、回動するにつれて増加する傾向にある。したがって、図１１に示すとおり、四方弁３２の弁体３２ｈの回動速度を通常流路切替時と比較して遅くすることで、四方弁３２のｄポートの循環流量の極端な流量変動を抑制することが可能となる。これにより、ヒートポンプ出口配管４２に残留していた低温水やヒートポンプユニット６０で沸き上げられた高温水が給湯湯側配管３内に多量に流れ込むことによる当該給湯湯側配管３内の急激な湯温変動を抑制することができるので、給湯混合弁３３の湯温補正制御を十分に追従させて、使用中の給湯温度変動を極めて小さく抑えることが可能となる。

尚、四方弁３２の弁体位置変化特性は、給湯動作時の給湯流量に応じて変化させることとしてもよい。すなわち、例えば、給湯動作時の給湯流量が１０リットル／分時の場合には弁体３２ｈの回動時間を６０秒とし、給湯流量が５リットル／分時の場合には弁体３２ｈの回動時間を９０秒とすることで、給湯流量全体に対する、ヒートポンプユニット６０側からの流れ込みの量の割合を流量が少ない場合と多い場合とで大きく変わらないようにして給湯湯側配管３内を流れる湯水の温度変動を抑えて給湯温度を安定させることができる。

また、給湯動作時の流路切り替え動作は、断続的に実施することとしてもよい。図１２は、四方弁３２の弁体位置を弁体位置９０°から弁体位置１８０°へ回動させた場合の弁体位置変化特性を示す図である。この図に示すとおり、所定時間毎(例えば１０秒)に、断続的に流路切り替えを実施することにより、切り替えに要する時間を有効に長期化することができ、上記同様の効果を得ることができる。

給湯動作時の流路切り替え動作を断続的に実施する例としては、例えば、給湯温度サーミスタ６により給湯温度を常に監視し、ユーザの所望する温度が給湯されている場合は、四方弁３２を一定開度(例えば１０°)回動させ、ユーザの所望する温度が給湯されていない場合は、給湯混合弁３３の温度補正制御によりユーザの所望する温度に安定するまで回動を待機することとしてもよい。

また、給湯動作時の流路切り替え動作を断続的に実施する他の例としては、回動待機時の時間に制限（例えば２０秒）を設け、ユーザの所望する温度が給湯されている場合は、四方弁３２を一定開度(例えば１０°)回動させ、ユーザの所望する温度が給湯されていない場合は、設定された回動待機時間が経過するまで回動を待機することとしてもよい。

さらに、図９に示すように、四方弁３２は、極端に流量が増加する開度領域と極端に流量が変化しない開度領域がある。そこで、このような四方弁３２を用いて給湯動作時の流路切り替え動作を実施する場合には、四方弁３２の弁体３２ｈの開度による流量特性に応じて所定時間毎(例えば１０秒)の回動幅を可変に設定してもよい。具体的には、例えば、極端に流量が増加する開度領域は小さい開度(例えば５°)に設定し、極端に流量が変化しない開度領域は大きい開度(例えば２０°)に設定することとしてもよい。これにより、四方弁３２の回動に起因する給湯湯側配管３内を流れる湯水の温度変動をより抑えることができ給湯温度を安定させることができる。

また、四方弁３２の弁体３２ｈの開度による流量特性を利用して断続動作の回数を可変に設定してもよい。図１３は、四方弁３２の弁体位置を弁体位置９０°から弁体位置１８０°へ回動させた場合の弁体位置変化特性を示す図である。この図に示すとおり、切り替え開始から完了までの動作を複数の領域に分割し、切替初期から極端な流量変動が発生するまでの領域を第一領域（例えば９０°〜１２０°)とし、１回の動作（例えば３０°）で四方弁３２を動作させ、動作後は一定時間（例えば７．５秒）待機する。次に、第一領域の終点（ここでは１２９°）から極端な流量変動が発生する領域を第二領域（例えば１２０°〜１６０°）とし、第一領域よりも小さい開度（例えば１０°）で複数回に分けて断続的に動作させ、動作後は各々一定時間（例えば２．５秒）待機する。最後に、第二領域の終点（ここでは１６０°）から切替完了までの開度までを第三領域（ここでは１６０°〜１８０°）とし、第二領域の動作開度よりも大きい開度で第三領域の終点（ここでは１８０°）まで１回の動作（ここでは２０°）で切替える。これにより、四方弁３２の回動による給湯時の温度変動影響が大きい領域のみ細かく動作させることができるので、給湯湯側配管３内を流れる湯水の温度変動をより抑えることができる。また、温度変動影響が小さい領域は、素早く回動させることができるので、四方弁３２の動作時間を短縮することができる。

さらに、上述した本実施の形態１の制御では、四方弁３２の動作を予め設定した定開度としているが、四方弁３２の切り替え時におけるヒートポンプ入口配管４１からタンク上部配管４３への流量とタンク戻し配管４４への流量との流量比を予め実験で把握しておき、給湯時の四方弁３２動作時の開度は、実験で得られた最も給湯の温度変動が小さくなるような流量比の変化量となる開度に設定してもよい。

また、上述した本実施の形態１では、四方弁３２の弁体位置を９０°から１８０°へ切り替える場合の動作について説明したが、弁体位置を１８０°から９０°へ切り替える場合に発生する給湯時の温度変動に対しても、上記同様の四方弁３２の切替方法を適用することができる。

３ 給湯湯側配管
４ 給湯水側配管
５ 給湯配管
１０ 貯湯タンク
２１ 循環ポンプ
２２ 利用側熱交換器
３２ 四方弁（流路切替手段）
３３ 給湯混合弁
４０ タンク下部配管（沸き上げ水循環回路）
４１ ヒートポンプ入口配管（沸き上げ水循環回路）
４２ ヒートポンプ出口配管（沸き上げ水循環回路）
４３ タンク上部配管（沸き上げ水循環回路）
４４ タンク戻し配管
６０ ヒートポンプユニット（加熱手段）
６２ 沸き上げ用熱交換器

Claims (7)

1. 温水を貯留させる貯湯タンクと、
   所定の加熱手段を利用して前記貯湯タンク内の水を加熱して高温水とする沸き上げ用熱交換器と、
   一端が前記貯湯タンクの上部に接続され、途中に前記沸き上げ用熱交換器が設置され、他端が前記貯湯タンクの第１下部に接続された沸き上げ水循環回路と、
   前記沸き上げ水循環回路における前記貯湯タンクの上部と前記沸き上げ用熱交換器との間に設置され、弁体の回動によって流路を切り替える流路切替手段と、
   前記流路切替手段と前記貯湯タンクの第２下部とを接続するタンク戻し流路と、
   前記沸き上げ水循環回路における前記第１下部と前記沸き上げ用熱交換器との間に設置された循環ポンプと、
   一端が前記貯湯タンクの上部に接続された混合湯側流路の他端と、一端が給水源に接続された混合水側流路の他端と、一端が給湯端末に接続された給湯流路の他端と、が接続された給湯混合弁と、
   前記貯湯タンク内の湯水を前記給湯端末から出湯する給湯動作時に、前記給湯混合弁を制御して、前記混合湯流路の湯と前記混合水流路の水とを混合させて所定温度の湯水を前記給湯流路へ供給する給湯動作時制御手段と、
   前記貯湯タンク内の水を沸き上げる沸き上げ運転時に、前記弁体を前記沸き上げ用熱交換器と前記タンク戻し流路とが前記沸き上げ水循環回路を介して連通する流路形態を形成する開始位置から前記沸き上げ用熱交換器と前記貯湯タンクの前記上部とが前記沸き上げ水循環回路を介して連通する流路形態を形成する終了位置まで回動するように前記流路切替手段を制御し、且つ、前記循環ポンプが作動するように制御する沸き上げ運転時制御手段と、を備え、
   前記沸き上げ運転時制御手段は、前記給湯動作の実行中に前記沸き上げ運転の要求が出された場合には、前記給湯動作の非実行中に前記沸き上げ運転の要求が出された場合に比して、前記弁体を前記開始位置から前記終了位置まで回動するために要する時間を長期化する制御手段を備えることを特徴とする貯湯式給湯機。
2. 前記制御手段は、前記給湯動作の実行中に前記沸き上げ運転の要求が出された場合に、前記流路切替手段における前記弁体を、前記開始位置から前記終了位置まで断続的に複数回に分けて回動させることを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯機。
3. 前記制御手段は、前記流路切替手段における前記弁体を断続的に複数回に分けて回動させる場合に、前記弁体の位置に応じて１回あたりの回動幅を可変に設定することを特徴とする請求項２記載の貯湯式給湯機。
4. 前記制御手段は、前記流路切替手段における前記弁体を断続的に複数回に分けて回動させる場合に、前記開始位置から第１基準位置までは第１の回動幅で前記弁体を回動し、前記第１基準位置から第２基準位置までは前記第１の回動幅よりも小さい第２の回動幅で前記弁体を回動し、前記第２基準位置から前記終了位置までは前記第２の回動幅よりも大きい第３の回動幅で前記弁体を回動することを特徴とする請求項３記載の貯湯式給湯機。
5. 前記給湯動作時に前記給湯端末から出湯される湯の温度が前記所定温度であるか否かを判定する判定手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記給湯動作の実行中に前記沸き上げ運転の要求が出された場合であって、前記判定手段により前記給湯端末から出湯される湯の温度が前記所定温度でないと判定された場合に、前記流路切替手段における前記弁体の回動を一時的に停止させることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
6. 前記制御手段は、給湯動作の給湯量に応じて、前記弁体を前記開始位置から前記終了位置まで回動するために要する時間を可変に設定することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の貯湯式給湯機。
7. 前記制御手段は、前記流路切替手段における前記弁体を断続的に複数回に分けて回動させる場合に、前記流路切替手段から前記貯湯タンクの上部へ流れる湯水の流量と前記第２下部へ流れる湯水の流量との比率に応じて、比率の変化量が一定となるように１回あたりの回動幅を可変に設定することを特徴とする請求項２記載の貯湯式給湯機。

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