JP2008304145A

JP2008304145A - 給湯装置および給湯装置用制御装置

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Publication number: JP2008304145A
Application number: JP2007153282A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Otsubo; 寿弘大坪; Kazuya Kamimura; 和也上村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-06-08
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2027-06-08
Also published as: JP4872814B2

Abstract

【課題】貯湯タンクを小型化し、かつヒートポンプ装置のＣＯＰを向上することが可能な給湯装置および給湯装置用制御装置を提供すること。
【解決手段】浴槽６０内への湯張りは２段階で行ない、貯湯タンク１内の湯を用いることなくヒートポンプ装置２で比較的低温に沸き上げた湯を直接第１給湯配管３０を介して供給する。特に１段階目の湯張りは、ヒートポンプ装置２の沸き上げ温度にかかわらず湯張りを行ない、極めて低温の湯も湯張りに用いる。また、２段階目の湯張り条件を算出している間もヒートポンプ装置２の運転を継続して、湯張り後のシャワー等の端末での出湯に備えて貯湯タンク１内に高温貯湯を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプ装置で沸き上げた湯を浴槽内に湯張りする給湯装置および給湯装置用制御装置に関する。

従来技術として、下記特許文献１に開示されたヒートポンプ式の給湯装置がある。この給湯装置では、貯湯タンクとヒートポンプ装置とを循環するループに水を循環させて貯湯タンク内に湯を貯留しておく。そして、給湯端末から出湯する際にはヒートポンプ装置で沸き上げた湯を直接出湯し、ヒートポンプ装置による加熱だけでは出湯温度が目標温度に到達しない場合には、貯湯タンク内の湯を適宜混合して目標温度の出湯をするようになっている。
特許第３７４３３７５号公報

しかしながら、上記従来技術の給湯装置では、給湯端末はシャワーやカラン等からなることが開示されているのみであり、出湯端末の種別により出湯制御を変更する等の開示はされていない。

したがって、上記従来技術の給湯装置において、浴槽内への湯張りや湯張り以外の給湯に常時目標温度の出湯を行った場合には、ヒートポンプ装置の加熱能力が充分でない場合には貯湯タンク内から大量の出湯が行われることになり、貯湯タンクが大型化するという問題がある。また、貯湯タンクの大型化を極力抑制しようとすれば、ヒートポンプ装置による沸き上げ温度を速やかに給湯の目標温度に到達させる必要があり、低温の沸き上げを行うことができないので、ヒートポンプ装置の成績係数ＣＯＰが低下してしまうという問題がある。

これらの問題点に対し、本発明者らは鋭意検討を行い、湯張り完了時に浴槽内に目標温度の湯を必要とする給湯と湯張り以外の目標温度の湯を速やかに必要とする給湯とでは異なる出湯制御を行うとともに、浴槽内への湯張り出湯時におけるヒートポンプ装置の低温沸き上げ時間を確保することで、貯湯タンクを小型化しつつヒートポンプ装置のＣＯＰを向上することが可能であることを見出した。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、貯湯タンクを小型化し、かつヒートポンプ装置のＣＯＰを向上することが可能な給湯装置および給湯装置用制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１）と、
貯湯タンク（１）の外部に設けられ、貯湯タンク（１）内の下部の水を上部に循環する循環回路（１６）と、
循環回路（１６）中に設けられ、貯湯タンク（１）内の上部に送る水を沸き上げるヒートポンプ装置（２）と、
ヒートポンプ装置（２）に対し、貯湯タンク（１）をバイパスして水を供給するバイパス給水配管（２６）と、
ヒートポンプ装置（２）より下流側で循環回路（１６）から分岐するように設けられ、バイパス給水配管（２６）を介して供給されヒートポンプ装置（２）で沸き上げられた湯を、貯湯タンク（１）を迂回して浴槽（６０）内に湯張りするために供給する第１給湯配管（３０）と、
貯湯タンク（１）内の湯を浴槽（６０）内への湯張り以外のために供給する第２給湯配管（４０）と、
ヒートポンプ装置（２）が加熱した湯の流路を、循環回路（１８）側と第１給湯配管（３０）側とに選択的に切り替える流路切替手段（１７）と、
ヒートポンプ装置（２）の沸き上げ運転制御および流路切替手段（１７）の切り替え作動制御を行う制御手段（１００）とを備え、
制御手段（１００）は、浴槽（６０）内に湯張りをする際には、
流路切替手段（１７）を第１給湯配管（３０）側として、ヒートポンプ装置（２）の沸き上げ温度にかかわらず、第１給湯配管（３０）を介して浴槽（６０）内に所定水位まで湯を供給する第１湯張り制御ステップ（１１０）と、
第１湯張り制御ステップ（１１０）の後で、浴槽（６０）内に目標温度の湯が目標量湯張りされるように、流路切替手段（１７）を第１給湯配管（３０）側として、ヒートポンプ装置（２）の沸き上げ温度を制御しつつ、第１給湯配管（３０）を介して浴槽（６０）内に湯を供給する第２湯張り制御ステップ（１４０）と、
第１湯張り制御ステップ（１１０）を終了した後第２制御ステップ（１２０）を開始する前に、流路切替手段（１７）を循環回路（１８）側として浴槽（６０）内への湯の供給を中止し、浴槽（６０）内の湯温および水位の検出結果から第２湯張り制御ステップ（１４０）で浴槽（６０）内に供給する湯の沸き上げ温度および湯量を算出する湯張り条件算出ステップ（１３０）と、
第１湯張り制御ステップ（１１０）と第２湯張り制御ステップ（１４０）との間、流路切替手段（１７）を循環回路（１８）側として貯湯タンク（１）内の下部の水を上部に循環しつつヒートポンプ装置（２）の運転を継続し、第２湯張り制御ステップ（１４０）で浴槽（６０）内に供給する湯の温度以上の高温の湯を貯湯タンク（１）内に貯湯する高温貯湯制御ステップ（１２０）とを実行することを特徴としている。

これによると、第１湯張り制御ステップ（１１０）および第２湯張り制御ステップ（１４０）では、貯湯タンク（１）内の湯を用いることなく、ヒートポンプ装置（２）で比較的低温に沸き上げた湯が、第１給湯配管３０を介して浴槽（６０）内へ２段階で湯張りされる。特に、第１湯張り制御ステップ（１１０）では、ヒートポンプ装置（２）の沸き上げ温度にかかわらず湯張りが行われるので、極めて低温の湯も湯張りに用いることができる。また、第２湯張り制御ステップ（１４０）での湯張り条件を算出するために湯張りを中止している間もヒートポンプ装置（２）の運転は継続され、ヒートポンプ装置（２）の沸き上げた高温の湯は貯湯タンク（１）内に貯湯される。そして貯湯タンク（１）内の高温の湯を、浴槽（６０）内湯張り以外の給湯時には第２給湯配管（４０）を介して出湯することができる。

このように、浴槽（６０）への湯張り完了時に目標温度の湯を必要とする給湯では、ヒートポンプ装置（２）の低温沸き上げ時間を確保することができ、湯張りを一端中止する際にもヒートポンプ装置（２）は停止されない。したがって、ヒートポンプ装置（２）の成績係数ＣＯＰを向上することができる。また、湯張り以外の給湯用の湯は貯湯タンク（１）内に高温の湯として貯湯されるので貯湯タンク（１）を小型化することができる。

また、請求項２に記載の発明のように、バイパス給水配管（２６）を介して供給されヒートポンプ装置（２）で沸き上げられ第１給湯配管（３０）から浴槽（６０）内に供給される湯の流量を調節する湯張り流量調節手段（１２ａ）を設ければ、制御手段（１００）は、第２湯張り制御ステップ（１４０）を実行する際には、湯張り流量調節手段（１２ａ）の流量調節動作を制御して、ヒートポンプ装置（２）の沸き上げ温度を容易に調節することができる。

また、請求項３に記載の発明のように、循環回路（１６）を介して貯湯タンク（１）内の下部から上部に循環する水の流量を調節する循環流量調節手段（１６ａ）を設ければ、制御手段（１００）は、高温貯湯制御ステップ（１２０）を実行する際には、循環流量調節手段（１６ａ）の流量調節動作を制御して、ヒートポンプ装置（２）の沸き上げ温度を容易に調節することができる。

また、請求項４に記載の発明のように、制御手段（１００）が高温貯湯制御ステップ（１２０）を実行する際には、ヒートポンプ装置（２）の沸き上げ温度が６５℃以上となるように循環流量調節手段（１６ａ）の流量調節動作を制御することが、貯湯タンク（１）小型化のために好ましい。

また、請求項５に記載の発明の給湯装置用制御装置によれば、請求項１に記載の発明と同様に、第１湯張り制御ステップ（１１０）および第２湯張り制御ステップ（１４０）では、貯湯タンク（１）内の湯を用いることなく、ヒートポンプ装置（２）で比較的低温に沸き上げた湯が、第１給湯配管３０を介して浴槽（６０）内へ２段階で湯張りされる。特に、第１湯張り制御ステップ（１１０）では、ヒートポンプ装置（２）の沸き上げ温度にかかわらず湯張りが行われるので、極めて低温の湯も湯張りに用いることができる。また、第２湯張り制御ステップ（１４０）での湯張り条件を算出するために湯張りを中止している間もヒートポンプ装置（２）の運転は継続され、ヒートポンプ装置（２）の沸き上げた高温の湯は貯湯タンク（１）内に貯湯される。そして貯湯タンク（１）内の高温の湯を、浴槽（６０）内湯張り以外の給湯時には第２給湯配管（４０）を介して出湯することができる。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明を適用した実施の形態を図に基づいて説明する。

図１は、本発明を適用した一実施形態における給湯装置の概略構成を示す模式図である。

符号１を付した構成は耐食性に優れた金属製（例えばステンレス製）の貯湯タンクであり、外周部に図示しない断熱材が配置されており、給湯用の湯を長時間に渡って保温することができるようになっている。本実施形態の貯湯タンク１は縦長形状であり、その底面には導入口１１が設けられ、この導入口１１には貯湯タンク１内に水道水を導入する給水経路である導入管１２が接続されている。

導入管１２には、全量流量調節弁である減圧弁１２ａが設けられており、貯湯タンク１内に流入する水道水を所定圧力にまで減圧するようになっている。

貯湯タンク１の下部には、貯湯タンク１内の水を吸入するための吸入口１３が設けられ、貯湯タンク１の上部には、貯湯タンク１内に高温の湯を吐出するための吐出口１４が設けられている。

吸入口１３と吐出口１４とは循環回路１６で接続されており、循環回路１６の一部は、循環回路１６を流れる水の加熱手段であるヒートポンプ装置２内に配置されている。

循環回路１６のヒートポンプ装置２内に配置された部分には、給湯用熱交換器３が設けられており、吸入口１３から吸入した貯湯タンク１内の下部の水を高温冷媒との熱交換により加熱して沸き上げて湯とし、吐出口１４から貯湯タンク１内に戻すことができるようになっている。

ヒートポンプ装置２は、圧縮機（図示略）、給湯用熱交換器３、可変式の減圧装置（図示略）、蒸発器（図示略）、アキュムレータ（図示略）が順次環状に冷媒配管（図示略）により接続されて形成されたものである。冷媒配管内を循環する冷媒として二酸化炭素（ＣＯ_２）を使用している。

循環回路１６の給湯用熱交換器３より上流側には、循環回路１６内に水を循環するためのポンプ１６ａと、ポンプ１６ａ停止時の水の逆流を防止するための逆止弁１６ｂが設けられている。

導入管１２の減圧弁１２ａより下流側には、配管２６の上流端が接続し、その下流端は、循環回路１６のポンプ１６ａより下流側かつ給湯用熱交換器３の水流路より上流側に接続している。

この配管２６には逆止弁２７が設けられており、ヒートポンプ装置２が沸き上げた湯を後述する第１給湯配管３０から直接出湯するときに、導入管１２から給湯用熱交換器３に直接水道水を供給できるようになっている。配管２６は、本発明で言うところの、ヒートポンプ装置２に対し、貯湯タンク１をバイパスして冷媒と熱交換する水を供給するバイパス給水配管に相当する。

循環回路１６のヒートポンプ装置２より下流側には、循環回路１６から分岐するよう接続し、配管２６を介して供給されヒートポンプ装置２で沸き上げられた湯を、貯湯タンク１を迂回して浴槽６０内に湯張りするために供給する第１給湯配管３０が設けられている。

循環回路１６から第１給湯配管３０が分岐する分岐点には、流路切替手段である切替バルブ１７が設けられており、ヒートポンプ装置２で沸き上げた湯の流通経路を循環回路１６の下流側部をなす第１供給配管１８方向、もしくは、第１給湯配管の上流側部をなす第２供給配管３１方向に切り替えることができるようになっている。

第１給湯配管３０は、第１供給配管３１と、第１供給配管３１の下流側に順次接続する配管４３、配管４４の上流側部、配管３２、配管３３からなり、配管３３の下流端が、浴槽６０内の浴水を循環するための浴水循環回路８０に接続している。

第１給湯配管３０の配管３２と配管３３との間には、導入管１２から分岐した給水配管２８の下流端が接続しており、この接続点には、配管３２側から供給される湯の量と給水配管２８を介して供給される水の量の比率を制御し、配管３３側に送る湯の温度を調節可能とするための混合バルブ３４が設けられている。

配管３３には、上流側から順に、湯張り用開閉バルブ３５、湯張り用流量カウンタ３６、逆止弁（図示略）が設けられている。

開閉バルブ３５は、後述する制御装置１００により制御され、第１給湯配管３０の経路を開閉する電磁弁である。また、流量カウンタ３６は配管３３内を流れる湯流量を検出するものであり、流量カウンタ３６は検出した流量情報を後述する制御装置１００に出力するようになっている。

浴槽６０には、浴槽６０内の浴水を循環するための浴水循環回路８０が接続している。浴水循環回路８０は、貯湯タンク１内の高温の湯を循環する追炊き回路７０との間で熱交換するための追炊き用熱交換器７１に浴水を循環するためのものであって、浴槽６０内の浴水を熱交換器７１の上流端に導く往き管８１と、熱交換器７１で熱交換された浴水を浴槽６０内に導く戻り管８２とから構成されている。

その往き管８１には、上流側から順に、水圧スイッチ（水位センサ）（図示略）、開閉弁８３、浴水循環手段としての浴水循環ポンプ８４、浴水温サーミスタ（風呂循環温サーミスタ）８５、流水スイッチ（フロースイッチ）（図示略）等が設けられている。また、戻り管６３には、下流側部に追い焚き検知サーミスタ８６が設けられている。

なお、水圧スイッチ、流水スイッチ、浴水温サーミスタ８５および追い焚き検知サーミスタ８６は、それぞれ検出した容積情報（圧力情報）、流水情報および温度情報を後述する制御装置１００に出力するようになっている。また、開閉弁８３、浴水循環ポンプ８４は制御装置１００により制御されるようになっている。

前述の第１給湯配管３０の配管３３の下流端は、浴水循環回路８０の往き管８１に浴水温サーミスタ８５配設部位において接続している。

一方、貯湯タンク１の上部には上部導出口２０が設けられ、貯湯タンク１の中間部には中間部導出口２１が設けられおり、両導出口２０、２１には貯湯タンク１内の湯をシャワーやカラン等の端末に導出するための給湯経路である第２給湯配管４０が接続されている。すなわち、第２給湯配管４０は、貯湯タンク１内の湯を浴槽６０内への湯張り以外のために供給するための給湯配管である。

第２給湯配管４０は、上部導出口２０に接続する高温水導出管４１と中間部導出口２１に接続する中温水導出管である配管４２、４３とが経路途中で合流する構成をなしており、両配管４１、４３の合流点には、上部導出口２０から導出される高温の湯の量（出湯量）と中間部導出口２１から導出される中温の湯の量（出湯量）との比率を制御するための混合バルブ４６が設けられている。

第２供給配管４０の混合バルブ４６より下流側の配管４４とさらに下流側の配管４５との間には、給水配管２８から分岐した給水配管２９が接続しており、この接続点には、配管４４側から供給される湯の量と給水配管２９を介して供給される水の量の比率を制御し、下流側にあるカラン、シャワー等の使用側端末に送る湯の温度を設定温度とするための混合バルブ４８が設けられている。

なお、図１から明らかなように、第１給湯配管３０と第２給湯配管４０とは、配管４３および配管４４の上流側部を共用している。第２供給配管３１と配管４２との合流点には、配管４３側に流れ込む湯の流路を第２供給配管３１と配管４２との間で切替可能な切替バルブ５０が配設されている。

前述の追炊き回路７０は、上流端を貯湯タンク１の上部に接続し、下流端は循環回路１６の逆止弁１６ｂより上流側に接続している。そして、この接続点には切替バルブ７２が配設されており、循環ポンプ１６ａが作動したときに、ヒートポンプ装置２側に送られる水もしくは湯の上流側流路を、貯湯タンク１下部側と追炊き回路７０側とで切り替えられるようになっている。

貯湯タンク１の外壁面には、図示しない複数のサーミスタが縦方向に間隔をあけて配置されて水位サーミスタ（サーミスタ群）を構成し、貯湯タンク１内の各水位レベルにおける温度情報を後述する制御装置１００に出力するようになっている。

また、各配管経路には、サーミスタ２８ａ、４７、４９等が適宜配設され、各配管を流れる湯もしくは水の温度情報を後述する制御装置１００に出力するようになっている。

図１中の符号１００を付した構成は制御手段である制御装置であり、貯湯タンク１ユニットを制御する貯湯タンク制御部やヒートポンプ装置２を制御するヒートポンプ制御部等から構成されている。

図１中の符号９０を付した構成は操作手段をなす操作盤であり、操作盤１００には各操作スイッチや表示部が設けられている。

制御装置１００は、サーミスタ２８ａ、４７、４９、８５、８６および図示しない他のサーミスタからの温度情報、流量カウンタ３６等からの流量情報、および操作盤９０に設けられた操作スイッチからの信号等に基づいて、ヒートポンプ装置２、各ポンプ１６ａ、８４、各バルブ１２ａ、１７、３４、３５、４６、４８、５０、７２、８３等を制御するように構成されている。

次に、上記構成に基づき給湯装置の浴槽６０内への湯張り時の作動について説明する。

図２は、制御装置１００の湯張り時の概略制御動作を示すフローチャートである。

操作盤９０が操作され風呂自動スイッチがオンされると、制御装置１００は、まず、循環ポンプ８４の駆動に備えポンプ内部を水で満たすように呼び水を所定量供給した（ステップ１０１）後、循環ポンプ８４をオンし（ステップ１０２）、図示しないフロースイッチがオン状態となったか否かにより浴槽６０内に残湯があるか否かを判断する（ステップ１０３）。

ステップ１０３においてフロースイッチがオン状態となり残湯があると判断した場合には、残湯有りの場合の制御に進む（ステップ１０４）。一方、ステップ１０３においてフロースイッチがオン状態とならず残湯がないと判断した場合には、ステップ群１１０へ進む。

ステップ群１１０では、まず、ヒートポンプ装置２を作動し（ステップ１１１）、湯張り開閉バルブ（風呂電磁弁）３５を開き（ステップ１１２）、流量カウンタ（風呂カウンタ）３６の検出する流量が最低流量α以上であるか否か判断する（ステップ１１３）。流量が最低流量α以上であると判断した場合には、切替バルブ１７により第２供給配管３１側を流路とし（ステップ１１４）、切替バルブ５０を第２供給配管３１側（配管３１と配管４３とを連通、配管４２側を閉）として（ステップ１１５）、基準水位（例えば、浴槽内の浴水が９０Ｌ）となるまで（ステップ１１６）、図３に示す経路で浴槽６０内に湯張りをする。

なお、図３および後の説明で用いる図４〜６では、水や湯が流通する経路を実線で、水や湯が流通していない経路を破線で示している。

ステップ群１１０を実行するとき、循環ポンプ８４は停止しており、導入管１２、配管２６を介してヒートポンプ装置２に供給された水は、第１給湯配管３０から浴水循環回路８０の往き管８１、戻り管８２の両管を介して速やかに浴槽６０内に湯張りされる。このとき、ヒートポンプ装置２は一定の沸き上げ能力（例えば、１２ｋＷ一定）で運転されるものとしているが、始動直後等の出力が安定していない状態であっても、換言すれば給湯用熱交換器３で沸き上げる温度が低い場合であっても、浴槽６０内の湯張りが行われる。

ヒートポンプ装置２の沸き上げ温度にかかわらず、所謂成り行きで所定水位まで湯張りを行うものであり、ステップ群１１０は、本実施形態における第１湯張り制御ステップである。

ステップ１１３において流量が最低流量α未満であると判断した場合には、操作盤９０において警告表示を行う等の警告処理を行う（ステップ１５１）。

ステップ群１１０を実行したら、ステップ群１２０へ進む。

ステップ群１２０では、まず、循環ポンプ１６ａをオンし（ステップ１２１）、開閉バルブ３５を閉じる（ステップ１２２）。そして、流量カウンタ３６の検出流量が最低流量α未満であることを確認したら（ステップ１２３）、切替バルブ１７により第１供給配管１８側を流路とし（ステップ１２４）、切替バルブ５０を配管４２側（配管４２と配管４３とを連通、配管１８側を閉）として（ステップ１２５）、図４に示す経路で貯湯タンク１内の下部の水をヒートポンプ装置２で沸き上げ貯湯タンク１内の上部に貯湯していく。

ステップ群１２０を実行するとき、ヒートポンプ装置２は一定の沸き上げ能力（例えば、１２ｋＷ一定）で運転されており、循環ポンプ１６ａによる循環流量の調整により、後述する第２湯張り制御ステップにおける湯張り温度以上の高温の湯、好ましくは６５℃以上の湯が貯湯タンク１内に貯湯される。

ステップ群１２０の実行と並行して、浴水温サーミスタ８５の検出温度および図示しない水位センサの検出圧力に基づいて、浴槽６０内の浴水の温度および水位の検知を行い、この後のステップ群１４０で浴槽６０内に供給する湯の沸き上げ温度および湯量を算出する（ステップ１３０）。

ステップ群１２０は、本実施形態における高温貯湯制御ステップであり、ステップ１３０は、本実施形態における湯張り条件算出ステップである。また、循環ポンプ１６ａは、高温貯湯制御ステップを実行する際の循環流量調節手段である。なお、ステップ１２３において流量カウンタ３６の検出流量が最低流量α以上であると判断した場合には、ステップ１５１へ進む。

ステップ群１２０およびステップ１３０を実行したら、ステップ群１４０へ進む。

ステップ群１４０では、まず、湯張り開閉バルブ３５を開き（ステップ１４１）、循環ポンプ１６ａをオフし（ステップ１４２）、流量カウンタ３６の検出する流量が最低流量α以上であるか否か判断する（ステップ１４３）。流量が最低流量α以上であると判断した場合には、切替バルブ１７により第２供給配管３１側を流路とし（ステップ１４４）、切替バルブ５０を第２供給配管３１側（配管３１と配管４３とを連通、配管４２側を閉）として（ステップ１４５）、設定水位（例えば、浴槽内の浴水が２００Ｌ）となるまで（ステップ１４６）、図３に示す経路で浴槽６０内に湯張りをする。

ステップ群１４０を実行するときも、循環ポンプ８４は停止しており、導入管１２、配管２６を介してヒートポンプ装置２に供給された水は、第１給湯配管３０から浴水循環回路８０の往き管８１、戻り管８２の両管を介して浴槽６０内に湯張りされる。このとき、ヒートポンプ装置２は一定の沸き上げ能力（例えば、１２ｋＷ一定）で運転され、浴槽６０内にステップ１３０で算出した温度の湯が供給されるように、ヒートポンプ装置２での沸き上げ温度が減圧弁１２ａの絞り状態で調節される。

ステップ群１４０は、本実施形態における第２湯張り制御ステップであり、減圧弁１２ａは、第２湯張り制御ステップを実行する際の湯張り流量調節手段である。なお、ステップ１４３において流量が最低流量α未満であると判断した場合には、ステップ１５１へ進む。

ステップ群１４０を実行したら、例えば過去の所定期間におけるカランやシャワー等の使用側端末での湯の使用実績に基づいて算出した所定量の熱量が貯湯タンク１内に貯湯されているか否か判断する（ステップ１６１）。

ステップ１６１において所定貯湯量（所定熱量）が確保されていないと判断したら、循環ポンプ１６ａをオンし（ステップ１６２）、切替バルブ１７により第１供給配管１８側を流路とし（ステップ１６３）、開閉バルブ３５を閉じ（ステップ１６４）、図４に示す経路で貯湯タンク１内の下部の水をヒートポンプ装置２で沸き上げ貯湯タンク１内の上部に貯湯していく。

そして、貯湯タンク１内に所定貯湯量（所定熱量）βが確保されるまで貯湯を継続し（ステップ１６５）、所定貯湯量βが確保されたら、ヒートポンプ装置２を停止して（ステップ１６６）、終了する。ステップ１６１において所定貯湯量が確保されていると判断した場合には、開閉バルブ３５を閉じ（ステップ１６７）、ステップ１６６を実行して、終了する。

浴槽６０内への湯張りを行っていないときに、使用側端末において出湯操作がなされた場合には、図５に示す経路で出湯される。貯湯タンク１内の湯が第２給湯配管４０を介して出湯され、給水配管２８、２９を介して供給される水が適宜混合されて設定温度の湯が使用側端末から出湯される。このとき、貯湯タンク１内からの出湯は、設定温度を満足する範囲で、上部導出口２０からの高温の湯よりも中間部導出口２１からの中温の湯を優先して出湯することが好ましい。

また、浴槽６０内への湯張りを行っているときに、使用側端末において出湯操作がなされた場合には、図６に示す経路で出湯される。使用側端末への出湯経路は湯張りを行っていない場合と同様であるが、循環回路１６により貯湯タンク１内の下部の水をヒートポンプ装置２で沸き上げて貯湯タンク１内の上部に送りつつ、浴槽６０内への湯張りには貯湯タンク１内の湯を用いる。これにより、使用側端末での大量出湯に対応しつつ、湯張りを継続することができる。

上述の構成および作動によれば、図２に示すステップ群１１０およびステップ群１４０を実行する際には、貯湯タンク１内の湯を用いることなく、ヒートポンプ装置２で比較的低温に沸き上げた湯が、直接第１給湯配管３０を介して浴槽６０内へ２段階で湯張りされる。特に、ステップ群１１０を実行する際には、ヒートポンプ装置２の沸き上げ温度にかかわらず湯張りが行われるので、沸き上げ温度が低い、極めて低温の湯も湯張りに用いることができる。

また、ステップ群１４０での湯張り条件を算出するためにステップ１３０を実行している間も、ステップ群１２０を実行してヒートポンプ装置２の運転は継続され、ヒートポンプ装置２の沸き上げた高温の湯は貯湯タンク１内に貯湯されている。この貯湯タンク１内に貯湯された高温の湯は、使用側端末で出湯操作が行われたときには第２給湯配管４０を介して出湯することができる。

このように、浴槽６０への湯張り完了時に目標温度の湯を必要とする給湯（最終的に目標とする湯温と湯量が確保可能であればよい給湯）では、ヒートポンプ装置２の低温沸き上げ時間を確保することができ、２段階湯張りの間の湯張りを一端中止する際にもヒートポンプ装置２は停止されない。したがって、ヒートポンプ装置２の成績係数ＣＯＰを向上することができる。また、湯張り以外の使用側端末への給湯（出湯直後から目標とする温度の湯が求められる給湯）用の湯は貯湯タンク１内に高温の湯として貯湯されるので貯湯タンク１を小型化することができる。

図７は、本実施形態の湯張り制御を行ったときの積算流量（湯張り量）とヒートポンプ装置２の沸き上げ温度の変化の一例を示すタイムチャートである。

図７に示すように、第１、第２湯張り制御を行ない、浴槽６０内にヒートポンプ装置２で沸き上げた湯を直接湯張りしているときには、ヒートポンプ装置２の沸き上げ温度を低温化することにより、ヒートポンプ装置２のＣＯＰを向上することができる。特に、第１湯張り制御を開始した直後の沸き上げ温度が極めて低い湯も有効利用することができるので、ヒートポンプ装置２のＣＯＰをより向上することが可能である。

また、第１湯張り制御の開始時に、ヒートポンプ装置２の沸き上げ温度を速やかに立ち上げる必要がない。ヒートポンプ装置２の沸き上げ温度を速やかに上昇させるためには冷媒圧縮機の起動を早くする必要があるが、潤滑などの面より耐久寿命の低下を招きやすい。ところが、本実施形態によれば、ヒートポンプ装置２の寿命低下も抑止することが可能である。

また、湯張りを行う際には、ヒートポンプ装置２が沸き上げた湯のみを直接浴槽６０内に供給するので、貯湯タンク１内の貯湯熱量の有無にかかわらず、湯張りを行なうことができる。

さらに、浴水の湯温検知および水位検知を行う際、ヒートポンプ装置２を停止することなく、湯張り中もしくは湯張り後の給湯熱量として貯湯タンク１内に高温貯湯を行うことができる。

図７に示す例は、第２湯張り制御が完了した後も、ヒートポンプ装置２を停止することなく、貯湯を継続している場合を示している。

また、ヒートポンプ装置２は、常時一定の沸き上げ能力で運転され、ステップ群１２０を実行する高温貯湯制御ステップでは、循環ポンプ１６ａの循環流量を調節して高温沸き上げを行い、ステップ群１４０を実行する第２湯張り制御ステップでは、減圧弁１２ａの開度を調節して低温沸き上げを行っている。したがって、ヒートポンプ装置２の能力変更をする必要がないので、制御が極めて容易である。

（他の実施形態）
上記一実施形態では、ステップ群１２０を実行する高温貯湯制御ステップでは、循環ポンプ１６ａの循環流量を調節して高温沸き上げを行い、ステップ群１４０を実行する第２湯張り制御ステップでは、減圧弁１２ａの開度を調節して低温沸き上げを行っていたが、高温貯湯制御時の循環流量の調節手段および第２湯張り制御時の湯張り流量の調節手段は、これらに限定されるものではない。

例えば、循環流量調節手段は、循環回路１６内に専用の流量調節バルブ等を配設するものであってもよいし、湯張り流量調節手段は、第２供給配管３１側の開度調節を行うことが可能な切替バルブ１７を採用するものであってもよい。また、湯張り流量調節手段として専用の流量調節バルブを採用するものであってもよい。

また、沸き上げ温度の調節を流量調節で行うものではなく、ヒートポンプ装置２の沸き上げ能力を変更するものであってもよい。

また、上記一実施形態では、浴槽６０内への湯張り時にヒートポンプ装置２が沸き上げた湯のみを第１給湯配管３０を介して湯張りするものであったが、給水配管２８を介して供給される水を適宜混合して湯張りするものであってもよい。

また、上記一実施形態では、貯湯タンク１は単缶式であったが、これに限定されるものではなく、多缶式であってもかまわない。また、貯湯タンク１とヒートポンプ装置２とは一体型であっても分離型であってもかまわない。

本発明を適用した一実施形態における給湯装置の概略構成を示す模式図である。制御装置１００の湯張り時の概略制御動作を示すフローチャートである。一実施形態の給湯装置の作動例を説明するための模式図である。一実施形態の給湯装置の作動例を説明するための模式図である。一実施形態の給湯装置の作動例を説明するための模式図である。一実施形態の給湯装置の作動例を説明するための模式図である。一実施形態の給湯装置の作動例を説明するためのタイムチャートである。

符号の説明

１貯湯タンク
２ヒートポンプ装置
１２ａ減圧弁（湯張り流量調節手段）
１６循環回路
１６ａ循環ポンプ（循環流量調節手段）
１７切替バルブ（流路切替手段）
２６配管（バイパス給水配管）
３０第１給湯配管
４０第２給湯配管
６０浴槽
１００制御装置（制御手段）

Claims

内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１）と、
前記貯湯タンク（１）の外部に設けられ、前記貯湯タンク（１）内の下部の水を上部に循環する循環回路（１６）と、
前記循環回路（１６）中に設けられ、前記貯湯タンク（１）内の上部に送る水を沸き上げるヒートポンプ装置（２）と、
前記ヒートポンプ装置（２）に対し、前記貯湯タンク（１）をバイパスして水を供給するバイパス給水配管（２６）と、
前記ヒートポンプ装置（２）より下流側で前記循環回路（１６）から分岐するように設けられ、前記バイパス給水配管（２６）を介して供給され前記ヒートポンプ装置（２）で沸き上げられた湯を、前記貯湯タンク（１）を迂回して浴槽（６０）内に湯張りするために供給する第１給湯配管（３０）と、
前記貯湯タンク（１）内の湯を前記浴槽（６０）内への湯張り以外のために供給する第２給湯配管（４０）と、
前記ヒートポンプ装置（２）が加熱した湯の流路を、前記循環回路（１８）側と前記第１給湯配管（３０）側とに選択的に切り替える流路切替手段（１７）と、
前記ヒートポンプ装置（２）の沸き上げ運転制御および前記流路切替手段（１７）の切り替え作動制御を行う制御手段（１００）とを備え、
前記制御手段（１００）は、前記浴槽（６０）内に湯張りをする際には、
前記流路切替手段（１７）を前記第１給湯配管（３０）側として、前記ヒートポンプ装置（２）の沸き上げ温度にかかわらず、前記第１給湯配管（３０）を介して前記浴槽（６０）内に所定水位まで湯を供給する第１湯張り制御ステップ（１１０）と、
前記第１湯張り制御ステップ（１１０）の後で、前記浴槽（６０）内に目標温度の湯が目標量湯張りされるように、前記流路切替手段（１７）を前記第１給湯配管（３０）側として、前記ヒートポンプ装置（２）の沸き上げ温度を制御しつつ、前記第１給湯配管（３０）を介して前記浴槽（６０）内に湯を供給する第２湯張り制御ステップ（１４０）と、
前記第１湯張り制御ステップ（１１０）を終了した後前記第２制御ステップ（１２０）を開始する前に、前記流路切替手段（１７）を前記循環回路（１８）側として前記浴槽（６０）内への湯の供給を中止し、前記浴槽（６０）内の湯温および水位の検出結果から前記第２湯張り制御ステップ（１４０）で前記浴槽（６０）内に供給する湯の沸き上げ温度および湯量を算出する湯張り条件算出ステップ（１３０）と、
前記第１湯張り制御ステップ（１１０）と前記第２湯張り制御ステップ（１４０）との間、前記流路切替手段（１７）を前記循環回路（１８）側として前記貯湯タンク（１）内の下部の水を上部に循環しつつ前記ヒートポンプ装置（２）の運転を継続し、前記第２湯張り制御ステップ（１４０）で前記浴槽（６０）内に供給する湯の温度以上の高温の湯を前記貯湯タンク（１）内に貯湯する高温貯湯制御ステップ（１２０）とを実行することを特徴とする給湯装置。
前記バイパス給水配管（２６）を介して供給され前記ヒートポンプ装置（２）で沸き上げられ前記第１給湯配管（３０）から前記浴槽（６０）内に供給される湯の流量を調節する湯張り流量調節手段（１２ａ）を備え、
前記制御手段（１００）は、前記第２湯張り制御ステップ（１４０）を実行する際には、前記湯張り流量調節手段（１２ａ）の流量調節動作を制御して、前記ヒートポンプ装置（２）の沸き上げ温度を制御することを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
前記循環回路（１６）を介して前記貯湯タンク（１）内の下部から上部に循環する水の流量を調節する循環流量調節手段（１６ａ）を備え、
前記制御手段（１００）は、前記高温貯湯制御ステップ（１２０）を実行する際には、前記循環流量調節手段（１６ａ）の流量調節動作を制御して、前記ヒートポンプ装置（２）の沸き上げ温度を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の給湯装置。
前記制御手段（１００）は、前記高温貯湯制御ステップ（１２０）を実行する際には、前記ヒートポンプ装置（２）の沸き上げ温度が６５℃以上となるように、前記循環流量調節手段（１６ａ）の流量調節動作を制御することを特徴とする請求項３に記載の給湯装置。
内部に給湯用の湯を貯える貯湯タンク（１）と、前記貯湯タンク（１）の外部に設けられ前記貯湯タンク（１）内の下部の水を上部に循環する循環回路（１６）と、前記循環回路（１６）中に設けられ前記貯湯タンク（１）内の上部に送る水を沸き上げるヒートポンプ装置（２）と、前記ヒートポンプ装置（２）に対し前記貯湯タンク（１）をバイパスして水を供給するバイパス給水配管（２６）と、前記ヒートポンプ装置（２）より下流側で前記循環回路（１６）から分岐するように設けられ前記バイパス給水配管（２６）を介して供給され前記ヒートポンプ装置（２）で沸き上げられた湯を前記貯湯タンク（１）を迂回して浴槽（６０）内に湯張りするために供給する第１給湯配管（３０）と、前記貯湯タンク（１）内の湯を前記浴槽（６０）内への湯張り以外のために供給する第２給湯配管（４０）と、前記ヒートポンプ装置（２）が加熱した湯の流路を、前記循環回路（１８）側と前記第１給湯配管（３０）側とに選択的に切り替える流路切替手段（１７）とを備える給湯装置において、前記ヒートポンプ装置（２）の沸き上げ運転制御および前記流路切替手段（１７）の切り替え作動制御を行う給湯装置用制御装置であって、
前記浴槽（６０）内に湯張りをする際には、
前記流路切替手段（１７）を前記第１給湯配管（３０）側として、前記ヒートポンプ装置（２）の沸き上げ温度にかかわらず、前記第１給湯配管（３０）を介して前記浴槽（６０）内に所定水位まで湯を供給する第１湯張り制御ステップ（１１０）と、
前記第１湯張り制御ステップ（１１０）の後で、前記浴槽（６０）内に目標温度の湯が目標量湯張りされるように、前記流路切替手段（１７）を前記第１給湯配管（３０）側として、前記ヒートポンプ装置（２）の沸き上げ温度を制御しつつ、前記第１給湯配管（３０）を介して前記浴槽（６０）内に湯を供給する第２湯張り制御ステップ（１４０）と、
前記第１湯張り制御ステップ（１１０）を終了した後前記第２制御ステップ（１２０）を開始する前に、前記流路切替手段（１７）を前記循環回路（１８）側として前記浴槽（６０）内への湯の供給を中止し、前記浴槽（６０）内の湯温および水位の検出結果から前記第２湯張り制御ステップ（１４０）で前記浴槽（６０）内に供給する湯の沸き上げ温度および湯量を算出する湯張り条件算出ステップ（１３０）と、
前記第１湯張り制御ステップ（１１０）と前記第２湯張り制御ステップ（１４０）との間、前記流路切替手段（１７）を前記循環回路（１８）側として前記貯湯タンク（１）内の下部の水を上部に循環しつつ前記ヒートポンプ装置（２）の運転を継続し、前記第２湯張り制御ステップ（１４０）で前記浴槽（６０）内に供給する湯の温度以上の高温の湯を前記貯湯タンク（１）内に貯湯する高温貯湯制御ステップ（１２０）とを実行することを特徴とする給湯装置用制御装置。