JP2010014293A

JP2010014293A - 給湯装置

Info

Publication number: JP2010014293A
Application number: JP2008172731A
Authority: JP
Inventors: Hidemine Murahashi; 秀峰村端
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-07-01
Filing date: 2008-07-01
Publication date: 2010-01-21

Abstract

【課題】風呂熱回収運転に伴うロスの発生を防止した沸き上げ運転を可能とする給湯装置を提供する。
【解決手段】制御手段５０、５１は、風呂熱回収運転の終了時刻が湯の沸き上げ条件を算出する時刻を過ぎた場合に、すでに設定した沸き上げ条件における沸き上げ熱量から風呂熱回収運転による風呂熱回収熱量を差し引いた変更熱量分を沸き上げるための変更沸き上げ条件を設定して、変更沸き上げ条件に基づいて沸き上げ運転を実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、沸き上げ条件に基づいて沸き上げた湯を蓄熱タンクに貯めて蓄熱タンクからの湯の供給を行うと共に、浴槽残湯による蓄熱タンクへの熱回収を可能とする給湯装置に関するものである。

従来の給湯装置として、例えば特許文献１に示されるように、一日のうちの所定時間帯において沸き上げ条件を設定して、加熱手段による蓄熱タンクへの湯の沸き上げ運転を行うものが知られている。即ち、所定時間帯時刻（例えば２３時）に、翌日用の必要給湯熱量と、その時点での蓄熱タンク内の残湯熱量とを算出し、必要給湯熱量から残湯熱量を引いた分を沸き上げ熱量として設定し、所定時間帯の終わりの時刻（例えば７時）に合わせて沸き上げが完了するように沸き上げ開始時刻を設定して、沸き上げ運転を行うようにしている。

また、他の給湯装置として、例えば特許文献２に示されるように、加熱手段によって加熱した湯を蓄熱タンク内に貯めて、この湯を浴槽に給湯する給湯運転（湯張り）を行うと共に、熱交換器および浴槽内の浴水によって蓄熱タンク内の下部の低温湯を加熱させて、浴水の熱を蓄熱タンクの低温湯に回収する風呂熱回収運転を行うものが知られている。
特開２００４−２３３０３２号公報特開２００２−１９５６５１号公報

しかしながら、上記引用文献１の沸き上げ運転を行う給湯装置において、引用文献２の風呂熱回収運転を行った場合に、所定時間帯内での沸き上げ条件の算出の後に風呂熱回収運転が終了する場合が発生すると、風呂熱回収運転による回収熱が蓄熱タンクに加えられることになり、沸き上げ条件として算出した沸き上げ熱量はその分、小さくて済むことになる。よって、最初に設定した沸き上げ開始、終了時刻のまま沸き上げを行うと、沸き上げ時間が不安定となったり、二度沸かしが発生して加熱手段のエネルギーロスとなる。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、風呂熱回収運転に伴うロスの発生を防止した沸き上げ運転を可能とする給湯装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明では、加熱手段（２０）によって加熱された高温湯を上部側に貯める蓄熱タンク（１０）と、
蓄熱タンク（１０）から流出される高温湯と給湯水とによって温調された浴水を貯める浴槽（３０）と、
前記蓄熱タンク（１０）の下部側に貯まる低温湯と前記浴水との間で熱交換する熱回収用熱交換器（４０）と、
予め定められた１日のうちの第１所定時間帯の開始時刻に基づいて定まる第２所定時間帯に、翌日用の湯の沸き上げ条件を算出し、加熱手段（２０）によって第１所定時間帯の中で高温湯の沸き上げを行う沸き上げ運転と、低温湯を熱回収用熱交換器（４０）および浴水によって加熱して、浴水の熱を低温湯に回収する風呂熱回収運転とを実行する制御手段（５０、５１）とを備える給湯装置において、
制御手段（５０、５１）は、風呂熱回収運転の終了時刻が湯の沸き上げ条件を算出する時刻を過ぎた場合に、すでに算出した沸き上げ条件における沸き上げ熱量から風呂熱回収運転による風呂熱回収熱量を差し引いた変更熱量分を沸き上げるための変更沸き上げ条件を設定して、変更沸き上げ条件に基づいて沸き上げ運転を実行することを特徴としている。

これにより、風呂熱回収運転による回収熱分に対する二度沸かしといったロスの発生や沸き上げ完了時間が不安定となるといった事を防止することができる。

請求項２に記載の発明では、制御装置（５０、５１）は、変更沸き上げ条件の設定に際して、沸き上げ条件における沸き上げ開始時刻を遅らせることで対応することを特徴としている。

これにより、第１所定時間帯の終わりの時刻までに沸き上げを完了して、蓄熱タンク（１０）における熱ロスの発生を防止すると共に、風呂熱回収運転による回収熱分に対する二度沸かしのロスの発生を防止することができる。

請求項３に記載の発明では、制御装置（５０、５１）は、変更沸き上げ条件の設定に際して、沸き上げ条件における沸き上げ終了時刻を早めることで対応することを特徴としている。

これにより、第１所定時間帯の終わりの時刻までに確実に沸き上げを完了して、風呂熱回収運転による回収熱分に対する二度沸かしのロスの発生を防止することができる。

請求項４に記載の発明では、制御装置（５０、５１）は、変更沸き上げ条件の設定に際して、沸き上げ条件における沸き上げ温度を低下させることで対応することを特徴としている。

これにより、沸き上げ時の昇温幅を小さくすることができ、加熱手段（２０）における作動負荷を低減して、加熱手段（２０）の作動効率を向上させつつ、風呂熱回収運転による回収熱分に対する二度沸かしのロスの発生を防止することができる。

尚、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。

（第１実施形態）
以下、本発明を適用した第１実施形態おける給湯装置について図１〜図５を用いて説明する。尚、図１はヒートポンプユニット２０を用いたヒートポンプ式給湯装置１００の全体構成を示す模式図、図２は通常の沸き上げ運転における制御内容を示すフローチャート、図３は目標蓄熱量Ａ、タンク貯湯熱量Ｃ、および沸き上げ熱量Ｄを示すグラフ、図４は風呂熱回収に対する沸き上げ開始時刻の変更を示すタイムチャート、図５は沸き上げ開始時刻を変更して沸き上げ運転（変更沸き上げ運転）を行う際の制御内容を示すフローチャートである。

本実施形態のヒートポンプ式給湯装置（以下、給湯装置）１００は、一般家庭用として使用されるものであり、ヒートポンプユニット２０によって生成される高温の湯を蓄熱タンク１０内に貯えると共に（沸き上げ運転）、貯えられた湯を給湯用の湯として、台所、洗面所、風呂等へ供給するようになっている（給湯運転、湯張り運転）。更に、本給湯装置１００は、上記給湯機能の他に、湯張りされた浴槽３０内の浴水の水位、温度を保持すると共に（風呂自動運転）、入浴後の浴水による蓄熱タンク３０内下部の低温湯への熱回収（風呂熱回収運転）を行う機能も有している。

図１に示すように、給湯装置１００は、蓄熱タンク１０、各種給湯用配管１３、１５、１６、ヒートポンプユニット２０、浴槽３０、熱回収用熱交換器４０、制御手段５０、５１、温度検出手段としての各サーミスタ１０ｅ１〜１０ｅ７、３４、３５等を備えている。

蓄熱タンク１０は、給湯用の湯を貯える容器であって、耐食性に優れた金属から成り（例えば、ステンレス製）、外周部に図示しない断熱材が配置されており、高温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。尚、蓄熱タンク１０は、一般家庭で１日に使用される湯量（熱量）をほぼ貯めることのできる容積（例えば３７０Ｌ）を有している。

また、蓄熱タンク１０は縦長形状であり、その底面に導入口１０ａが設けられ、この導入口１０ａには蓄熱タンク１０内に給湯水（水道水）を供給する導入用流路としての導入管１１が接続されている。一方、蓄熱タンク１０の最上部には導出口１０ｂが設けられ、この導出口１０ｂには蓄熱タンク１０内に貯えられた高温の湯を導出するための給湯用流路としての高温取出し管１３が接続されている。

蓄熱タンク１０の下部には、蓄熱タンク１０内の最下部の給湯水を後述するヒートポンプユニット２０側に吐出するための吐出口１０ｃが設けられ、また、蓄熱タンク１０の上部には、ヒートポンプユニット２０側から吐出された湯が内部に流入するための吸入口１０ｄが設けられている。吐出口１０ｃと吸入口１０ｄとは循環回路２１で接続されているおり、この循環回路２１の一部はヒートポンプユニット２０内に配置されている。

蓄熱タンク１０の外壁面には、貯湯量および貯湯温度を検出するための貯湯温度検出手段としての複数（本例では７つ）のタンクサーミスタ１０ｅ１〜１０ｅ７が縦方向（蓄熱タンク１０の高さ方向）にほぼ等間隔に配置され、タンクサーミスタ１０ｅ１〜１０ｅ７は蓄熱タンク１０内に満たされた湯あるいは給湯水の各水位レベルでの温度信号を後述する制御装置５０に出力するようになっている。尚、タンクサーミスタ１０ｅ１〜１０ｅ７は、蓄熱タンク１０の全容積を例えば上記したように３７０Ｌとすると、蓄熱タンク１０の上端部側から５０Ｌ、１００Ｌ、１５０Ｌ、２００Ｌ、２５０Ｌ、３００Ｌ、３５０Ｌの位置（５０Ｌ間隔）に配置されている。

従って、制御装置５０は、タンクサーミスタ１０ｅ１〜１０ｅ７からの温度信号に基づいて、蓄熱タンク１０内上方の沸き上げられた湯と蓄熱タンク１０内下方の沸き上げられる前の給湯水との境界位置を検出できると共に、これによりタンク貯湯熱量Ｃ（図３、詳細後述）が検出できるようになっている。

尚、これらのタンクサーミスタ１０ｅ１〜１０ｅ７のうち、タンクサーミスタ１０ｅ１は、蓄熱タンク１０の最上部外壁面に設けられており、高温取出し管１３に吸入される高温の湯の温度である蓄熱タンク１０内最上部の湯温を検出する出湯サーミスタの機能も有している。また、タンクサーミスタ１０ｅ７は、蓄熱タンク１０の最下部外壁面に設けられており、後述する沸き上げ運転時の沸き上げ状態を確認するサーミスタの機能も有している。

ヒートポンプユニット２０は、蓄熱タンク１０下部側の低温湯を加熱して蓄熱タンク１０の上部から積層に高温の湯を蓄熱していく加熱手段であり、冷媒として臨界温度の低い二酸化炭素（ＣＯ２）を使用するヒートポンプサイクルと、循環回路２１中に設置された給水ポンプ２２とを備えている。尚、超臨界ヒートポンプによれば、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温（例えば、８５℃〜９０℃程度）の湯を蓄熱タンク１０内に貯えることができる。

ヒートポンプサイクルは、図示しない電動式の圧縮機、水冷媒熱交換器、電気式膨張弁、空気熱交換器、およびアキュムレータが順次冷媒配管によって接続されて構成されており、その作動は図示しないヒートポンプ用制御装置によって制御されるようになっている。

水冷媒熱交換器は、冷媒が流通する冷媒通路と、給湯水が流通する水通路とを備えており、圧縮機の吐出口より吐出されて冷媒通路を流通する高温高圧の冷媒によって、水通路を流通する給湯水を加熱して湯の沸き上げを行うようになっている。

給水ポンプ２２は、循環回路２１の吐出口１０ｃとヒートポンプユニット２０（水冷媒熱交換器）との間に配設されている。給水ポンプ２２は、内蔵される図示しない電動モータによって回転駆動されて、高温湯の沸き上げ運転時に、低温湯を吐出口１０ｃから吐出させて、水冷媒熱交換器内で加熱された湯を蓄熱タンク１０の吸入口１０ｄに還流させるように作動する。この給水ポンプ２２は、水冷媒熱交換器の出口側水温が、種々の運転条件下において決定される所定の目標沸き上げ温度となるように、図示しないヒートポンプ用制御装置によって回転数が制御される。

導入管１１には、導入口１０ａの手前部から分岐する給水管１２が設けられており（図１中では、分岐状態は省略して図示）、給水管１２の下流端は、後述する混合弁１４に繋がれている。尚、導入管１１には、導入される給湯水（水道水）の水圧が所定圧となるように調節すると共に、断水等における湯の逆流を防止する減圧逆止弁（図示せず）が設けられている。

高温取出し管１３と給水管１２との下流側合流部位に、混合弁１４が設けられている。この混合弁１４は、温度調節弁であって、高温側、低温側それぞれの開口面積比（弁開度）を調節して、高温取出し管１３から取出した高温の湯と、給水管１２から供給される給湯水との混合比を調節することで、混合弁１４よりも下流側に接続された給湯用配管１５、および風呂用配管１６に流通させる湯の温度をユーザが設定する設定温度に調節する。混合弁１４の弁開度は、後述する制御装置５０によって制御されるようになっている。

給湯用配管１５は、下流端の端末としての給湯水栓（カラン、シャワー等）へ設定温度に温度調節された湯を導く配管である。また、風呂用配管１６は、後述する浴槽循環路３３に接続されて、浴槽３０内に湯張り、差し湯、たし湯等を行う時に、設定温度に温度調節された湯（以下、浴水）を導く配管である。図示はしないが浴槽３０の浴水が給湯用配管１５に逆流しないようなシスターンや湯張り、差し湯、たし湯を行なう際の電磁弁はこの風呂用配管１６内に設けられている。

浴槽３０の側壁には、吐出口３１および吸入口３２（いわゆるアダプタ）が設けられている。そして、浴槽３０には、吐出口３１から浴槽３０内の浴水を一旦外部に流出させて、再び吸入口３２から浴槽３０内に流入させる浴槽循環路３３が設けられている。そして、浴槽循環路３３の途中部位が、後述する熱回収用熱交換器４０に接続されている。

浴槽循環路３３の吐出口３１と熱回収用熱交換器４０との間には、風呂ポンプ３６が設けられている。風呂ポンプ３６は、浴槽３０内の浴水を熱回収用熱交換器４０側に圧送して、再び浴槽３０に戻すように循環させる電動ポンプであり、後述する制御装置５０によってその作動が制御されるようになっている。

浴槽循環路３３の風呂ポンプ３６（吐出口３１）と熱回収用熱交換器４０との間には、風呂用サーミスタ３４が設けられている。風呂用サーミスタ３４は、浴槽循環路３３において浴槽３０から熱回収用熱交換器４０へ流入する浴水の流入温度を検出するサーミスタであり、検出した浴水温度信号を後述する制御装置５０に出力するようになっている。

また、浴槽循環路３３の熱回収用熱交換器４０と吸入口３２との間には、風呂用サーミスタ３５が設けられている。風呂用サーミスタ３５は、浴槽循環路３３において熱回収用熱交換器４０から浴槽３０側へ流出する浴水の流出温度を検出するサーミスタであり、検出した浴水温度信号を後述する制御装置５０に出力するようになっている。

尚、風呂用サーミスタ３５は、後述する追い焚き熱交換器４１から流出する浴水の温度も検出するサーミスタとなっている。

熱回収用熱交換器４０は、入浴後の浴槽３０内の浴水の熱を蓄熱タンク１０内下部の低温湯に回収する、つまり、浴水によって低温湯を加熱する熱交換器であり、上述したように浴槽循環路３３に接続されて、蓄熱タンク１０内部の下部側に配設されている。

また、浴槽循環路３３には、風呂用サーミスタ３４の浴水流出側と、風呂用サーミスタ３５の浴水流入側とを接続し、熱回収用熱交換器４０をバイパスするバイパス通路３７ａが設けられており、風呂用サーミスタ３５の浴水流入側でバイパス通路３７ａから浴槽循環路３３に合流する合流点には、熱交切替バルブ３７が設けられている。そして、バイパス通路３７ａの途中部位は、蓄熱タンク１０内部の上部側に設けられた追い焚き熱交換器４１に接続されている。追い焚き熱交換器４１は、熱交切替バルブ３７の切替えおよび風呂ポンプ３６の作動によって浴槽循環路３３からバイパス通路３７ａを循環する浴水を、蓄熱タンク１０内の上部側の高温湯によって加熱することで追い焚きする熱交換器である。

また、浴槽循環路３３において、上記バイパス通路３７ａの風呂用サーミスタ３４、３５側には、熱回収用熱交換器４０および追い焚き熱交換器４１をバイパスするバイパス通路３８ａが設けられており、風呂用サーミスタ３４の浴水流出側で浴槽循環路３３からバイパス通路３８ａに分岐する分岐点には、保温三方弁３８が設けられている。そして、浴槽３０内の浴水の温度を検出する際には、風呂ポンプ３６によって循環される浴水が保温三方弁３８によってバイパス通路３８ａを流通して、熱回収用熱交換器４０および追い焚き熱交換器４１の影響を受けないようにショートカットするようになっている。

制御手段としての制御装置５０は、制御盤（リモコン）５１を備えている。制御装置５０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（図示せず）には、予め設定された制御プログラムが設けられており、各サーミスタ１０ｅ１〜１０ｅ７、３４、３５からの温度信号、およびユーザが入力する操作盤５１からの操作信号等に基づいて、混合弁１４、風呂ポンプ３６、熱交切替バルブ３７、および保温三方弁３８を制御するように構成されている。

尚、操作盤５１には、操作スイッチとして、給湯設定温度スイッチ、湯張りスイッチ、湯張り設定温度スイッチ、追い焚きスイッチ、風呂保温時間設定スイッチ、および風呂熱回収スイッチ等が設けられている。また、操作盤５１は、浴室内や台所等の湯を使用する場所の近傍に設置され、操作盤５１以外は、蓄熱タンク１０に設置されている。

次に、上記構成による給湯装置１００の作動について説明する。

１．通常沸き上げ運転
制御装置５０は、図示しないヒートポンプ用制御装置に対して、深夜時間帯（予め定められた１日のうちの第１所定時間帯であり、例えば２３時から翌日の７時）には安価な深夜電力を用いてヒートポンプユニット２０（ヒートポンプサイクルおよび給水ポンプ２２）の作動指示をし、翌日用の湯の沸き上げを行う。つまり、制御装置５０は、蓄熱タンク１０内の下部側の給湯水を循環回路２１に循環させ、ヒートポンプユニット２０で加熱して、生成された高温の湯を吸入口１０ｄから蓄熱タンク１０の上部側に貯めていく。

具体的には、図２に示すように、制御装置５０は、以下のステップＳ１００〜Ｓ１３０にて沸き上げ条件を設定する。沸き上げ条件は、ここでは、目標蓄熱量Ａ、沸き上げ温度Ｂ、沸き上げ熱量Ｄ（目標蓄熱量Ａ−タンク貯湯熱量Ｃ）、沸き上げ時間、沸き上げ開始時刻、および沸き上げ終了時刻である。

また、上記の沸き上げ条件を設定（算出）する時刻は、深夜時間帯（第１所定時間帯）の開始時刻に基づいて定めた第２所定時間帯内の所定時刻に実施する。第２所定時間帯は、例えば、深夜時間帯の開始時刻（２３時）を所定時間前後する時間帯として設定することができる。ここでは、具体的には、沸き上げ条件の設定時刻（第２所定時間帯内の所定時刻）は、深夜時間帯の開始時刻の２３時としている。尚、沸き上げ条件の設定時刻は、例えば２２時５９分、あるいは２３時１分等の時刻として設定するようにしても良い。

まずステップＳ１００で、２３時になると目標蓄熱量Ａを算出する。目標蓄熱量Ａは、記憶された所定期間（例えば過去７日間）の湯の使用量を１日あたりの湯の使用量に平均化した平均使用量に、標準偏差σを加えたものとして算出される。尚、目標蓄熱量Ａは、図３に示すように、蓄熱タンク１０の全容積と、給湯水から高温湯に沸き上げる際の昇温幅（温度差）との積として見ることができる。

次に、ステップＳ１１０で、沸き上げ温度Ｂを算出する。沸き上げ温度Ｂは、上記目標蓄熱量Ａを蓄熱タンク１０の全容積で除した値に、給湯水の温度を加えることで算出される（例えば８５℃）。

次に、ステップＳ１２０で、２３時現在の蓄熱タンク１０内のタンク貯湯熱量Ｃを算出する。タンク貯湯熱量Ｃは、２３時時点における蓄熱タンク１０内に残っている湯の熱量であり、図３に示すように、各タンクサーミスタ１０ｅ１〜１０ｅ７によって得られる湯の温度から給湯水の温度を差し引いた温度差と、各タンクサーミスタ１０ｅ１〜１０ｅ７間の容積（各５０Ｌ）との積を全て足し合わせた値（積分値）として算出される（図３中の温度線図よりも下側の領域）。

次に、ステップＳ１３０で、沸き上げ開始時刻を算出する。沸き上げ開始時刻は、沸き上げ終了時刻から、沸き上げに必要とされる沸き上げ時間分を逆算することで決定される。

沸き上げ終了時刻は、ここでは深夜時間帯の終わりの時刻（７時）としている。また、沸き上げ時間は、上記目標蓄熱量Ａからタンク貯湯熱量Ｃを差し引いた熱量を、沸き上げ熱量Ｄ（図３中の温度線図よりも上側の領域）とした時に、沸き上げ熱量Ｄ／ヒートポンプ加熱能力として算出される。

そして、沸き上げ開始時刻は、算出された沸き上げ時間分を深夜時間帯の終わりの時刻から差し引くことで決定される。例えば、沸き上げ時間が４時間とすると、沸き上げ開始時刻＝午前７時−４時間＝午前３時となる。

以上で沸き上げ条件の設定が完了し、次に、ステップＳ１４０で、上記のステップＳ１３０で算出した沸き上げ開始時刻になったか否かを判定し、沸き上げ開始時刻になると、ステップＳ１５０でヒートポンプユニット２０を作動させて湯の沸き上げを開始する。

そして、ステップＳ１６０で、沸き上げが終了した、あるいはステップＳ１３０で設定した沸き上げ終了時刻になったと判定すると、ステップＳ１７０でヒートポンプユニット２０を停止させ、湯の沸き上げを終了させる。尚、沸き上げ終了の判定は、蓄熱タンク１０の最下部の温度（タンクサーミスタ１０ｅ７）が、沸き上げ温度Ｂ−２５℃以上となった場合としている。

２．給湯運転、湯張り運転
昼間の台所や洗面所での湯の使用時、また風呂への湯張り時には、制御装置５０は、ユーザによって操作盤５１の給湯設定温度スイッチおよび湯張り設定温度スイッチから入力設定される設定温度と一致するように、混合弁１４の弁開度を調節して、蓄熱タンク１０の導出口１０ｂから取出される高温の湯と給水管１２から供給される給湯水とを混合して温度調節した湯として供給する。

３．風呂自動運転
制御装置５０は、浴槽３０内の浴水の温度低下に対しては、湯張り運転後の風呂保温設定時間範囲（ユーザが設定する時間であり、例えば４時間）において、浴水の温度を設定温度に保持する風呂自動運転を実施する。

即ち、制御装置５０は、保温三方弁３８を操作して、バイパス通路３８ａ側を開き、風呂ポンプ３６を作動させ、浴槽循環路３３からバイパス通路３８ａに浴水を循環させる。そして、風呂用サーミスタ３４、３５の少なくとも一方が検出する浴水の温度が設定温度より低い場合には、制御装置５０は、保温三方弁３８を操作して、浴槽循環路３３側を開き、また、熱交切替バルブ３７を操作して、バイパス通路３７ａ側を開き、風呂ポンプ３６を継続作動させる。この時、風呂ポンプ３６の作動によって、浴槽３０内の浴水は吐出口３１→浴槽循環路３３→保温三方弁３８→浴槽循環路３３→バイパス通路３７ａ→追い焚き熱交換器４１→バイパス通路３７ａ→熱交切替バルブ３７→浴槽循環路３３→吸入口３２の順に循環し、追い焚き熱交換器４１において、蓄熱タンク１０内の高温湯によって加熱される。更に、風呂用サーミスタ３５が検出する浴水の温度が設定温度になると、制御装置５０は風呂ポンプ３６を停止させる。

４．風呂熱回収運転
制御装置５０は、ユーザによって操作盤５１の風呂熱回収スイッチから入力される入力信号に基づいて、ユーザが入浴した後には浴槽３０内の浴水を活用して蓄熱タンク１０の低温湯への熱回収を行う。

即ち、制御装置５０は、まず、保温三方弁３８を操作して、バイパス通路３８ａ側を開き、風呂ポンプ３６を作動させ、浴槽循環路３３からバイパス通路３８ａに浴水を循環させる。そして、風呂用サーミスタ３４、３５の少なくとも一方が検出する浴水の温度が、タンクサーミスタ１０ｅ７によって得られる蓄熱タンク１０内の低温湯の温度より高い場合には、風呂熱回収運転を開始する。つまり、熱回収用熱交換器４０において浴水と低温湯との温度差による熱移動が可能であって、浴水による低温湯の加熱が可能であることを確認して風呂熱回収運転を開始する。制御装置５０は、この開始判断をもって、熱交切替バルブ３７および保温三方弁３８の両者を操作して、共に浴槽循環路３３側を開き、風呂ポンプ３６を作動させる。

風呂ポンプ３６の作動によって、浴槽３０内の浴水は浴槽循環路３３を吐出口３１→保温三方弁３８→熱回収熱交換器４０→熱交切替バルブ３７→吸入口３２の順に循環し、熱回収用熱交換器４０において、浴水の熱が低温湯に移動され、低温湯が加熱されていく。

この間、制御装置５０は、各風呂用サーミスタ３４、３５から得られる浴水の温度およびタンクサーミスタ１０ｅ７から得られる低温湯の温度を監視する。そして、制御装置５０は、浴水と低温湯との温度差が所定値以下となった時に、風呂熱回収運転を停止させる。つまり、風呂ポンプ３６の作動を停止させる。

５．変更沸き上げ運転
制御装置５０は、上記風呂熱回収運転の終了時刻が、図４に示すように、湯の沸き上げ条件を算出する時刻（ここでは深夜時間帯の初めの時刻２３時）を過ぎた場合には、沸き上げ熱量Ｄから風呂熱回収運転による風呂熱回収熱量を差し引いた変更熱量分を沸き上げるための変更沸き上げ条件を設定し、上記の通常沸き上げ運転に対して、変更沸き上げ条件に基づく変更沸き上げ運転を実行する。

即ち、図５に示すように、制御装置５０は、深夜時間帯の初めの時刻に、ステップＳ１３０で図２と同様に沸き上げ開始時刻を算出した後に、ステップＳ２００で、深夜時間帯の初めの時刻（２３時）以降に風呂熱回収運転の終了があったか否かを判定する。風呂熱回収運転の終了が深夜時間帯の初めの時刻以降にあったと判定すると、ステップＳ２１０で風呂熱回収運転によって得られた風呂熱回収熱量から、沸き上げ運転の開始を遅らせるための遅延時間を算出する。即ち、制御装置５０は、
遅延時間＝風呂熱回収熱量／ヒートポンプ加熱能力
として算出する。

尚、風呂熱回収熱量は以下のように算出される。つまり、風呂ポンプ３６による時間あたりの浴水循環流量Ｖ、風呂ポンプ３６の作動時間ｈ、および風呂用サーミスタ３４、３５から得られる浴水の温度差Δｔ１から、
風呂熱回収熱量＝Ｖ×ｈ×Δｔ１
として算出される。

あるいは、浴槽３０内の浴水量Ｌ、風呂熱回収運転開始時と終了時の浴水の温度差Δｔ２から、
風呂熱回収熱量＝Ｌ×Δｔ２
として算出される。

あるいは、風呂熱回収熱量は、風呂熱回収運転開始時と終了時の各タンクサーミスタ１０ｅ１〜１０ｅ７によって得られる湯の温度変化量（図３における温度線図の下側の領域の面積の差）から算出される。

次に、ステップＳ２２０で、ステップＳ１３０にて設定した沸き上げ開始時刻に上記遅延時間を加えた変更沸き上げ開始時刻になったか否かを判定し、変更沸き上げ開始時刻になったと判定すると、ステップＳ２３０でヒートポンプユニット２０を作動させて湯の沸き上げを開始する。つまり、図４に示すように、ステップＳ１３０で設定した沸き上げ開始時刻に対して、遅延時間分だけ遅らせて、湯の沸き上げを開始する。

そして、ステップＳ２４０で、沸き上げが終了した、あるいはステップＳ１３０で設定した沸き上げ終了時刻になったと判定すると、ステップＳ２５０でヒートポンプユニット２０を停止させ、湯の沸き上げを終了させる。尚、沸き上げ終了の判定は、蓄熱タンク１０の最下部の温度（タンクサーミスタ１０ｅ７）が、沸き上げ温度Ｂ−２５℃以上となった場合としている。

尚、ステップＳ２００で否、即ち、風呂熱回収運転の終了時刻が２３時以降にはなかったと判定すると、ステップＳ２６０で、ステップＳ１３０で設定した沸き上げ開始時刻となったか否かを判定して、沸き上げ開始時刻となるとステップＳ２３０以降（ヒートポンプユニット２０による湯の沸き上げ）を実施する。

以上のように、本第１実施形態の給湯装置１００では、通常沸き上げ運転、給湯運転、湯張り運転、風呂自動運転、および風呂熱回収運転の実行を可能とすると共に、通常沸き上げ運転に対して、深夜時間帯の初めの時刻を過ぎて風呂熱回収運転が終了されると、変更沸き上げ条件に基づく変更沸き上げ運転を実行可能としている。

変更沸き上げ条件の設定においては、沸き上げ熱量Ｄに対して風呂熱回収熱量を差し引いた変更熱量分を沸き上げるために、初期の沸き上げ開始時刻を遅らせることで対応するようにしている。これにより、深夜時間帯の終わりの時刻までに沸き上げを完了して、風呂熱回収運転による回収熱分に対する二度沸かしといったロスの発生や沸き上げ完了時間が不安定となるといった事を防止することができる。

（第２実施形態）
本発明を適用した第２実施形態を図６、図７に示す。第２実施形態の給湯装置１００の基本構成は、図１で説明したものと同一であり、変更沸き上げ運転における制御内容を変更したものとしている。

第２実施形態は、変更沸き上げ条件の設定として、図６に示すように、沸き上げ終了時刻を早めることで対応している（変更沸き上げ終了時刻の設定）。

即ち、図７に示すように、制御装置５０は、湯の沸き上げ条件を算出する時刻（深夜時間帯の初めの時刻２３時）に、ステップＳ１３０で図２と同様に沸き上げ開始時刻を算出した後に、ステップＳ２００で、２３時以降に風呂熱回収運転の終了があったか否かを判定する。

ステップＳ２００で風呂熱回収運転の終了が２３時以降にあったと判定すると、ステップＳ２２５で、ステップＳ１３０にて設定した沸き上げ開始時刻になったか否かを判定し、沸き上げ開始時刻になったと判定すると、ステップＳ２２６で、風呂熱回収運転によって得られた風呂熱回収熱量から、沸き上げ運転の終了を早めるための終了早め時間を算出する。即ち、制御装置５０は、
終了早め時間＝風呂熱回収熱量／ヒートポンプ加熱能力
として算出する。尚、風呂熱回収熱量は上記第１実施形態のステップＳ２１０と同様の要領で算出される。

次に、ステップＳ２３０でヒートポンプユニット２０を作動させて湯の沸き上げを開始し、ステップＳ２４５で、沸き上げが終了した、あるいは沸き上げ終了時刻から終了早め時間を差し引いた変更沸き上げ終了時刻になったと判定すると、ステップＳ２５０でヒートポンプユニット２０を停止させ、湯の沸き上げを終了させる。つまり、図６に示すように、ステップＳ１３０で設定した沸き上げ終了時刻に対して、終了早め時間分だけ早めて、湯の沸き上げを終了する。尚、沸き上げ終了の判定は、蓄熱タンク１０の最下部の温度（タンクサーミスタ１０ｅ７）が、沸き上げ温度Ｂ−２５℃以上となった場合としている。

尚、ステップＳ２００で否、即ち、風呂熱回収運転の終了時刻が２３時以降にはなかったと判定すると、ステップＳ２６０で、ステップＳ１３０で設定した沸き上げ開始時刻となったか否かを判定して、沸き上げ開始時刻となるとステップＳ２７０でヒートポンプユニット２０を作動させて湯の沸き上げを開始する。そして、ステップＳ２８０で、沸き上げが終了した、あるいはステップＳ１３０で設定した沸き上げ終了時刻になったと判定すると、ステップＳ２５０でヒートポンプユニット２０を停止させ、湯の沸き上げを終了させる。

このように本第２実施形態では、変更沸き上げ条件の設定において、沸き上げ熱量Ｄに対して風呂熱回収熱量を差し引いた変更熱量分を沸き上げるために初期の沸き上げ終了時刻を早めることで対応するようにしている。これにより、深夜時間帯の終わりの時刻までに確実に沸き上げを完了して、風呂熱回収運転による回収熱分に対する二度沸かしといったロスの発生や沸き上げ完了時間が不安定となるといった事を防止することができる。

（第３実施形態）
本発明を適用した第３実施形態を図８に示す。第３実施形態の給湯装置１００の基本構成は、図１で説明したものと同一であり、変更沸き上げ運転における制御内容を変更したものとしている。

第３実施形態は、変更沸き上げ条件の設定として、沸き上げ温度Ｂを低下させることで対応している（変更沸き上げ温度の設定）。

即ち、図８に示すように、制御装置５０は、湯の沸き上げ条件を算出する時刻（深夜時間帯の初めの時刻２３時）に、ステップＳ１３０で図２と同様に沸き上げ開始時刻を算出した後に、ステップＳ２００で、２３時以降に風呂熱回収運転の終了があったか否かを判定する。風呂熱回収運転の終了が２３時以降にあったと判定すると、ステップＳ２１５で風呂熱回収運転によって得られた風呂熱回収熱量から、沸き上げ運転における沸き上げ温度を低下させるための変更沸き上げ温度を算出する。即ち、制御装置５０は、
変更沸き上げ温度＝（目標蓄熱量Ａ−風呂熱回収熱量）／蓄熱タンク全容積＋給湯水の温度
として算出する。尚、風呂熱回収熱量は上記第１実施形態のステップＳ２１０と同様の要領で算出される。

次に、ステップＳ２２５で、ステップＳ１３０にて設定した沸き上げ開始時刻になったか否かを判定し、沸き上げ開始時刻になったと判定すると、ステップＳ２３０でヒートポンプユニット２０を作動させて湯の沸き上げを開始する。

そして、ステップＳ２４０で、沸き上げが終了した、あるいはステップＳ１３０で設定した沸き上げ終了時刻になったと判定すると、ステップＳ２５０でヒートポンプユニット２０を停止させ、湯の沸き上げを終了させる。尚、沸き上げ終了の判定は、蓄熱タンク１０の最下部の温度（タンクサーミスタ１０ｅ７）が、変更沸き上げ温度−２５℃以上となった場合としている。

これにより、沸き上げ時の昇温幅を小さくすることができ、ヒートポンプユニット２０における作動負荷を低減して、ヒートポンプユニット２０の作動効率を向上させつつ、風呂熱回収運転による回収熱分に対する二度沸かしのロスの発生や沸き上げ完了時間が不安定となるといった事を防止することができる。

（その他の実施形態）
上記第１〜第３実施形態では、給湯水の加熱手段としてヒートポンプユニット２０を用いたものとして説明したが、これに限らず、電気式のヒータ等に置き換えたものとして良い。

また、通常沸き上げ運転および変更沸き上げ運転を行う所定の時間帯を電力料金の安価な深夜時間帯としたが、これに限らず昼間の時間帯としても良い。

また、風呂熱回収運転における浴水の温度把握において、浴槽循環路３３の風呂用サーミスタ３４、３５から得られる温度を用いたが、これに限らず、例えば浴槽３０に設けた専用のサーミスタから得られる温度を用いたものとしても良い。あるは、湯張り運転時の設定温度を用いても良い。

また、熱回収用熱交換器４０および追い焚き熱交換器４１は、蓄熱タンク１０内に配設されるものとして説明したが、これに限らず、蓄熱タンク１０の外部に配設されるものとしても良い。

第１実施形態におけるヒートポンプ式給湯装置の概略構成を示す模式図である。第１実施形態における通常の沸き上げ運転における制御内容を示すフローチャートである。第１実施形態における目標蓄熱量Ａ、タンク貯湯熱量Ｃ、および沸き上げ熱量Ｄを示すグラフである。第１実施形態における風呂熱回収に対する沸き上げ開始時刻の変更を示すタイムチャートである。第１実施形態における沸き上げ開始時刻を変更して沸き上げ運転（変更沸き上げ運転）を行う際の制御内容を示すフローチャートである。第２実施形態における風呂熱回収に対する沸き上げ終了時刻の変更を示すタイムチャートである。第２実施形態における沸き上げ終了時刻を変更して沸き上げ運転（変更沸き上げ運転）を行う際の制御内容を示すフローチャートである。第３実施形態における沸き上げ温度を変更して沸き上げ運転（変更沸き上げ運転）を行う際の制御内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１０蓄熱タンク
２０ヒートポンプユニット（加熱手段）
３０浴槽
４０熱回収用熱交換器
５０制御装置（制御手段）
５１操作盤（制御手段）
１００ヒートポンプ式給湯装置（給湯装置）

Claims

加熱手段（２０）によって加熱された高温湯を上部側に貯める蓄熱タンク（１０）と、
前記蓄熱タンク（１０）から流出される前記高温湯と給湯水とによって温調された浴水を貯める浴槽（３０）と、
前記蓄熱タンク（１０）の下部側に貯まる低温湯と前記浴水との間で熱交換する熱回収用熱交換器（４０）と、
予め定められた１日のうちの第１所定時間帯の開始時刻に基づいて定まる第２所定時間帯に、翌日用の湯の沸き上げ条件を算出し、前記加熱手段（２０）によって前記第１所定時間帯の中で前記高温湯の沸き上げを行う沸き上げ運転と、前記低温湯を前記熱回収用熱交換器（４０）および前記浴水によって加熱して、前記浴水の熱を前記低温湯に回収する風呂熱回収運転とを実行する制御手段（５０、５１）とを備える給湯装置において、
前記制御手段（５０、５１）は、前記風呂熱回収運転の終了時刻が前記湯の沸き上げ条件を算出する時刻を過ぎた場合に、すでに算出した前記沸き上げ条件における沸き上げ熱量から前記風呂熱回収運転による風呂熱回収熱量を差し引いた変更熱量分を沸き上げるための変更沸き上げ条件を設定して、前記変更沸き上げ条件に基づいて前記沸き上げ運転を実行することを特徴とする給湯装置。
前記制御装置（５０、５１）は、前記変更沸き上げ条件の設定に際して、前記沸き上げ条件における沸き上げ開始時刻を遅らせることで対応することを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
前記制御装置（５０、５１）は、前記変更沸き上げ条件の設定に際して、前記沸き上げ条件における沸き上げ終了時刻を早めることで対応することを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
前記制御装置（５０、５１）は、前記変更沸き上げ条件の設定に際して、前記沸き上げ条件における沸き上げ温度を低下させることで対応することを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。