JP2012233656A

JP2012233656A - ヒートポンプ式ふろ給湯機

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Publication number: JP2012233656A
Application number: JP2011103944A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Takahashi; 俊昭高橋; Motoyasu Sato; 元泰佐藤; Motoi Abe; 基阿部
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2011-05-09
Filing date: 2011-05-09
Publication date: 2012-11-29
Anticipated expiration: 2031-05-09
Also published as: JP5694845B2

Abstract

【課題】給湯量が少ない場合にも浴槽水加熱が確実に行え、かつ湯余りを防止する。
【解決手段】少なくともふろ加熱実績記憶手段４２で記憶するふろ加熱実績に応じて目標沸き上げ温度Ｔｓを決定し、目標貯湯熱量Ｑと目標沸き上げ温度Ｔｓと給水温度Ｔｗとから目標貯湯容量Ｖｓを算出し、目標貯湯容量Ｖに基づいて複数の貯湯温度センサ２２のうち沸き終いを判定する沸き終い貯湯温度センサを定め、特定時間帯に目標沸き上げ温度Ｔｓの湯を沸き上げるようヒートポンプ式加熱手段２３を駆動制御し、沸き終い貯湯温度センサが所定の沸き終い温度を検出するとヒートポンプ式加熱手段２３の駆動を停止するよう制御する制御手段４０とを備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、特定時間帯に貯湯タンク内の湯水を沸き上げるようにしたヒートポンプ式ふろ給湯機に関する。

従来よりこの種のヒートポンプ式ふろ給湯機においては、湯水を貯湯する貯湯タンクと、貯湯タンク下部に給水する給水管と、貯湯タンク上部から出湯して給湯する出湯管と、貯湯タンク側面上下に複数設けられ貯湯温度を検出する貯湯温度センサと、貯湯タンク下部から取り出した湯を目標沸き上げ温度Ｔｓに加熱して貯湯タンク上部へ戻すヒートポンプ式加熱手段と、給湯された熱量を学習する給湯熱量学習手段とを備え、学習熱量を貯湯タンク容量で除して目標沸き上げ温度を算出し、深夜時間帯に目標沸き上げ温度Ｔｓの湯を貯湯タンク満タンに沸き上げるようにし、目標沸き上げ温度Ｔｓを下限温度としても貯湯タンク満タンに沸き上げると学習熱量を超過する場合に、沸き上げる容量を貯湯タンク満タンよりも少ない容量としたものがあった（特許文献１）。

また、湯水を貯湯する貯湯タンクと、貯湯タンク下部に給水する給水管と、貯湯タンク上部から出湯して給湯する出湯管と、貯湯タンク側面上下に複数設けられ貯湯温度を検出する貯湯温度センサと、貯湯タンク内の湯を熱源として浴槽水を加熱するためのふろ回路と、貯湯タンク下部から取り出した湯を目標沸き上げ温度Ｔｓに加熱して貯湯タンク上部へ戻すヒートポンプ式加熱手段と、給湯された熱量を学習する給湯熱量学習手段と、浴槽水の加熱実績の有無を記憶するふろ加熱実績記憶手段とを備え、少なくとも前記ふろ加熱実績記憶手段で記憶するふろ加熱実績に応じて前記目標沸き上げ温度Ｔｓを決定し、深夜時間帯に貯湯タンク満タンに沸き上げるようにしたものがあった（特許文献２）。

特開２００８−８５０７号公報特開２００７−３１６２号公報

このような従来のものでは、特許文献１のものでは、下限の目標沸き上げ温度Ｔｓで貯湯タンク満タンまで沸き上げると湯が余る場合にのみ沸き上げる容量を貯湯タンク満タンよりも少ない容量としたものであるので、貯湯タンク内の湯を熱源として浴槽水を加熱するためのふろ回路が設けられている場合には、給湯量が少なく、かつ、浴槽水加熱を行う使い方がされると、下限の目標沸き上げ温度Ｔｓで貯湯タンク満タンよりも少ない容量で沸き上げられ浴槽水加熱に時間が掛かりすぎ使い勝手が悪化してしまうという問題があった。

また、特許文献２のものでは、浴槽水加熱を行った実績があると、それに応じた高めの目標沸き上げ温度で貯湯タンクの容量いっぱいまで沸き上げることとなるため、給湯量が少ない場合に多量の残湯が発生することに加え、浴槽水加熱によって発生する貯湯タンク内の中温水も沸き上げるため、ヒートポンプ式加熱手段のＣＯＰ（加熱効率）も低下してしまうという課題があった。

本発明は上記課題を解決するため、請求項１では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク下部に給水する給水管と、前記貯湯タンク上部から出湯して給湯する出湯管と、前記貯湯タンク側面上下に複数設けられ貯湯温度を検出する貯湯温度センサと、前記貯湯タンク下部から取り出した湯を目標沸き上げ温度Ｔｓに加熱して前記貯湯タンク上部へ戻すヒートポンプ式加熱手段と、前記貯湯タンク内の湯を熱源として浴槽水を加熱するためのふろ回路と、浴槽水の加熱実績の有無を記憶するふろ加熱実績記憶手段と、少なくとも前記ふろ加熱実績記憶手段で記憶するふろ加熱実績に応じて前記目標沸き上げ温度Ｔｓを決定し、目標貯湯熱量Ｑと前記目標沸き上げ温度Ｔｓと給水温度Ｔｗとから目標貯湯容量Ｖｓを算出し、前記目標貯湯容量Ｖに基づいて前記複数の貯湯温度センサのうち沸き終いを判定する沸き終い貯湯温度センサを定め、特定時間帯に前記目標沸き上げ温度Ｔｓの湯を沸き上げるよう前記ヒートポンプ式加熱手段を駆動制御し、前記沸き終い貯湯温度センサが所定の沸き終い温度を検出すると前記ヒートポンプ式加熱手段の駆動を停止するよう制御する制御手段とを備えたものとした。

また、請求項２では、請求項１のものにおいて、前記制御手段は、前記目標貯湯容量Ｖの上下に位置する前記貯湯温度センサをそれぞれ上沸き終い貯湯温度センサ、下沸き終い貯湯温度センサと定め、前記上沸き終い貯湯温度センサと前記下沸き終い貯湯温度センサの検出する貯湯温度から算出される前記目標貯湯容量Ｖ位置の貯湯温度が前記所定の沸き終い温度を検出すると前記ヒートポンプ式加熱手段の駆動を停止するようにした。

また、請求項３では、請求項１のものにおいて、前記制御手段は、前記目標貯湯容量Ｖに基づいて沸き終い貯湯温度センサを定めるに際し、前記目標貯湯容量Ｖの位置より上または下の前記貯湯温度センサを前記沸き終い貯湯温度センサとし、この沸き終い貯湯温度センサ位置までの貯湯容量と、前記目標貯湯熱量Ｑとを用いて前記目標沸き上げ温度Ｔｓを修正するようにした。

また、請求項４では、請求項３のものにおいて、前記制御手段は、前記目標貯湯容量Ｖの位置から近い方の上または下の前記貯湯温度センサを前記沸き終い貯湯温度センサとした。

ふろ加熱実績に応じて必要な目標沸き上げ温度が決定されるので、ふろ加熱が確実に行えると共に、目標貯湯熱量Ｑが少ない場合には、貯湯タンクの全容量を沸き上げることなく適宜な容量で沸き上げを終了するので、浴槽水加熱によって発生している中温水を沸き上げる量が減少し、ヒートポンプ式加熱手段のＣＯＰ（加熱効率）が向上し、高効率に沸き上げが行え、湯余りや湯切れの発生を防止して省エネ性を向上することができる。

さらには、日々の目標貯湯容量Ｖの変化に伴う沸き終い貯湯温度センサの変更に起因して目標貯湯熱量Ｑ以上に沸き上げる熱量が変動してしまうことを防止して、目標貯湯熱量Ｑを過不足なく安定的に沸き上げることができるので、湯余りや湯切れの発生を防止して省エネ性を向上することができる。

本発明の一実施形態の概略構成図同一実施形態の作動を説明するフローチャート同一実施形態の沸き終い時の作動を説明するための図別の一実施形態の作動を説明するフローチャート別の一実施形態の沸き終い時の作動を説明するための図

次に、本発明の一実施形態のヒートポンプ式ふろ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（ここではタンク容量３７０［Ｌ］）、２は貯湯タンク１に給水する給水管、３は給水管２に設けられ給水圧を減圧する減圧弁、４は貯湯タンク１上部から出湯する出湯管、５は出湯管４に設けられ過圧を逃がす過圧逃がし弁、６は減圧弁３の下流側の給水管２から分岐した給水バイパス管、７は出湯管４からの湯水と給水バイパス管６からの水とを混合する給湯混合弁、８は給湯混合弁７からの湯水を給湯する給湯管、９は給湯管８に設けられた給湯温度センサ、１０は給湯管８を流れる流量を検出する給湯流量センサ、１１は給水温度を検出する給水温度センサ、１２は給湯栓である。

１３は浴槽、１４は貯湯タンク１内の上部に設けたふろ熱交換器、１５は浴槽１３とふろ熱交換器１４とを浴槽水が循環可能に接続しているふろ循環回路、１６はふろ循環回路１５途中に設けられたふろ循環ポンプで、ふろ熱交換器１４とふろ循環回路１５とふろ循環ポンプ１６とでふろ回路を構成している。

１７は浴槽１３からふろ熱交換器１４へ戻る浴槽水の温度を検出するふろ戻り温度センサ、１８はふろ熱交換器１４から浴槽１３へ往く浴槽水の温度を検出するふろ往き温度センサ、１９は浴槽１３内の水位を圧力により検出する水位センサ、２０は給湯管８から分岐されてふろ循環回路１５へ接続された湯張り管、２１は湯張り管２０の開閉を行う湯張り電磁弁である。

２２は貯湯タンク１の側面上下に複数設けられ各部の貯湯温度を検出する貯湯温度センサであり、ここでは、貯湯温度センサ２２ａは３０［Ｌ］、貯湯温度センサ２２ｂは８０［Ｌ］、貯湯温度センサ２２ｃは１３０［Ｌ］、貯湯温度センサ２２ｄは１８０［Ｌ］、貯湯温度センサ２２ｅは２３０［Ｌ］、貯湯温度センサ２２ｆは２８０［Ｌ］、貯湯温度センサ２２ｇは３３０［Ｌ］の容量の貯湯温度を検出するものである。

２３は貯湯タンク１内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段で、冷媒を圧縮する圧縮機２４と、圧縮された高温冷媒と貯湯タンク１からの湯水とを熱交換する冷媒水熱交換器２５と、冷媒水熱交換器２５で放熱された冷媒を減圧する膨張弁２６と、低温低圧の冷媒を蒸発される蒸発器としての空気熱交換器２７とを冷媒配管２８で環状に接続して構成され、一定の加熱能力で作動するように制御されるもので、貯湯タンク１下部から取り出した湯を加熱して貯湯タンク１上部に戻すようにしているため沸き上げる湯量を自在にコントロールできるものである。なお、２９は空気熱交換器２７に熱源となる外気を送風する送風ファンである。

３０は貯湯タンク１の下部と冷媒水熱交換器２５の入口とを接続し、冷媒水熱交換器２５の出口と貯湯タンク１の上部とを接続する加熱循環回路、３１は冷媒水熱交換器２５入口側の加熱循環回路３０に設けられ貯湯タンク１下部から取り出した湯水を冷媒水熱交換器２５を介して貯湯タンク１上部に循環させる加熱循環ポンプ、３２は冷媒水熱交換器２５に流入する湯水の温度を検出する入水温度センサ、３３は冷媒水熱交換器２５から流出する湯水の温度を検出する沸き上げ温度センサ、３４は外気温度を検出する外気温度センサである。

３５は給湯温度や各種必要な設定を行うためのリモートコントローラで、給湯設定温度やふろ設定温度を表示する表示部３６と、給湯設定温度およびふろ設定温度を設定する温度設定スイッチ３７と、浴槽１３への所定湯量の湯張りに続いて所定の保温時間だけ保温運転を行わせるふろスイッチ３８と、浴槽水を加熱する追い焚き動作を行わせる追い焚きスイッチ３９とを備えている。

４０はこのヒートポンプ式ふろ給湯機の作動を制御する制御手段で、予め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、カウント機能を有し、給湯温度センサ９、給湯流量センサ１０、給水温度センサ１１、ふろ戻り温度センサ１７、ふろ往き温度センサ１８、水位センサ１９、貯湯温度センサ２２ａ〜ｇ、入水温度センサ３２、沸き上げ温度センサ３３、外気温度センサ３４にて検出される値が入力され、給湯混合弁７、ふろ循環ポンプ１６、湯張り電磁弁２１、圧縮機２４、膨張弁２６、送風ファン２９、加熱循環ポンプ３１の駆動を制御し、沸き上げ動作、給湯動作やふろ加熱動作等を制御するもので、リモートコントローラ３５と通信可能に接続されているものである。

制御手段４０は、給湯に必要な熱量を決定する手段としての給湯された熱量を学習する給湯熱量学習手段４１と、浴槽水の加熱実績の有無を記憶するふろ加熱実績記憶手段４２とが設けられていると共に、少なくともふろ加熱実績記憶手段４２で記憶するふろ加熱実績に応じて目標沸き上げ温度Ｔｓを決定し、給湯に必要な熱量に応じて目標貯湯熱量Ｑを算出し、目標貯湯熱量Ｑと目標沸き上げ温度Ｔｓと給水温度Ｔｗとから目標貯湯容量Ｖを算出し、目標貯湯容量Ｖに基づいて複数の貯湯温度センサ２２ａ〜ｇのうち沸き終いを判定する沸き終い貯湯温度センサを定め、特定時間帯に目標沸き上げ温度Ｔｓの湯を沸き上げるようヒートポンプ式加熱手段２３を駆動制御し、沸き終い貯湯温度センサが所定の沸き終い温度を検出するとヒートポンプ式加熱手段２３の駆動を停止するよう制御するものである。

＜給湯動作＞
次に、給湯栓１２が開かれ、給湯流量センサ１０が給湯開始と見なせる量以上の流量を検出すると、制御手段４０は給湯温度センサ９で検出する給湯温度がリモートコントローラ３５で設定した給湯設定温度となるように給湯混合弁７の開度を調節し、出湯管４からの湯と給水バイパス管６からの水とを混合して給湯設定温度の湯を給湯する。

このとき、給湯熱量学習手段４１は、給水温度センサ１１で検出する給水温度と給湯流量センサ１１で検出する給湯流量と給湯設定温度とから給湯熱量を算出し、積算記憶する。

そして、給湯栓１２が閉じられる等して給湯流量センサ１０が検出する流量が給湯停止と見なせる量未満の流量まで低下すると、制御手段４０は給湯混合弁７の開度調節を終了し、給湯を終了する。

＜湯張り動作＞
また、リモートコントローラ３５のふろスイッチ３８がオンされた場合について説明すると、制御手段４０は湯張り電磁弁２１を開き、給湯温度センサ９で検出する給湯温度がリモートコントローラ３５で設定したふろ設定温度となるように給湯混合弁７の開度を調節してふろ設定温度の湯を湯張りし、給湯流量センサ１０が検出する湯張り電磁弁２１を開いてからの流量積算値が予めリモートコントローラ３５等で設定した湯張り湯量に達すると湯張り電磁弁２１を閉じる。

このとき、給湯熱量学習手段４１は、給水温度センサ１１で検出する給水温度と給湯流量センサ１１で検出する給湯流量とふろ設定温度とから浴槽１３へ給湯された給湯熱量を算出し、積算記憶する。

そして、湯張り運転を完了すると制御手段４０は所定の保温時間（例えば２時間）の保温運転を行う。この保温運転では、定期的にふろ循環ポンプ１６を駆動して浴槽水温度をチェックし、ふろ設定温度未満であればふろ加熱要求ありとしてふろ循環ポンプ１６の駆動を継続して浴槽水をふろ設定温度まで加熱するようにし、そして、湯張り運転の完了から所定の保温時間が経過すると、浴槽水の保温運転を行わないようにしている。ここで、ふろ加熱要求ありとされてふろ加熱動作が行われると、ふろ加熱実績記憶手段４２は、ふろ加熱実績ありの旨を記憶する。

＜追い焚き動作＞
また、リモートコントローラ３５の追い焚きスイッチ３９がオンされると、制御手段４０は、ふろ加熱要求ありとしてふろ設定温度まで加熱する追い焚き運転を行うようにしており、追い焚き運転によってふろ加熱要求が発生すると、制御手段４０は、ふろ循環ポンプ１６を駆動開始し、浴槽水をふろ熱交換器１４に循環させて、貯湯タンク１内の貯湯熱によって浴槽水を加熱するふろ加熱動作を開始し、そして、ふろ戻り温度センサ１７がふろ設定温度以上を検出すると、ふろ循環ポンプ１６を駆動停止してふろ加熱動作を終了する。このとき、ふろ加熱実績記憶手段４２は、ふろ加熱実績ありの旨を記憶する。

＜沸き上げ動作＞
次に、電力料金単価の安価な深夜の沸き上げ動作について、図２のフローチャートに基づいて説明する。ここでは、２３時から翌朝７時までの深夜時間帯がそれ以外の昼間時間帯よりも電力料金単価が安価な料金制度に基づいて説明するが、これに限られず、例えば２２時から翌朝８時までを安価な深夜時間帯とする料金制度でもよいものである。

現在時刻が２３時になり特定時間帯としての深夜時間帯の開始時刻となると（ステップＳ１でＹｅｓ）、制御手段４０は、給湯熱量学習手段４１が積算記憶している過去数日分の１日単位の給湯熱量に基づいて目標貯湯熱量Ｑを算出、決定する（ステップＳ２）。ここでは、過去一週間の給湯熱量の平均値と、その標準偏差に基づく値の和から目標貯湯熱量Ｑを算出、決定するようにしている。

次に、制御手段４０は、外気温度センサ３４で検出する外気温度Ｔａとふろ加熱実績記憶手段４２に記憶されているふろ加熱実績の有無に応じ、予め記憶されている外気温度Ｔａとふろ加熱実績の有無に応じたテーブルデータから目標沸き上げ温度Ｔｓを決定する（ステップＳ３）。ここでは、ふろ加熱実績がなしの場合は、目標沸き上げ温度Ｔｓを外気温度Ｔａに関係なく６５℃とし、ふろ加熱実績がある場合は、目標沸き上げ温度Ｔｓを外気温度Ｔａが１０℃未満で７５℃、外気温度Ｔａが１０℃以上では７０℃とする。

なお、ふろ加熱実績の有無と外気温度Ｔａと目標沸き上げ温度Ｔｓの関係テーブルデータの代わりに、ふろ加熱実績の有無と給水温度Ｔｗと目標沸き上げ温度Ｔｓのテーブルデータを制御手段４０に予め記憶し、ステップＳ３では、給水温度センサ１１、最下部の貯湯温度センサ２２ｇあるいは入水温度センサ３２で検出される給水温度Ｔｗとふろ加熱実績の有無に基づいて目標沸き上げ温度Ｔｓを決定する構成としてもよく、少なくともふろ加熱実績の有無に応じて目標沸き上げ温度Ｔｓを決定する構成であればよいものである。

このように、外気温度Ｔａと給水温度Ｔｗのいずれか一方とふろ加熱実績の有無に基づいて目標沸き上げ温度Ｔｓを決定することで、ふろ加熱実績がある場合は、外気温度Ｔａまたは給水温度Ｔｗから推測されるふろの放熱度合いに応じて必要な目標沸き上げ温度Ｔｓを定めることができ、ふろ加熱を確実に行い得る目標沸き上げ温度Ｔｓを決定することが可能なものである。

そして、制御手段４０は、目標貯湯熱量Ｑを目標沸き上げ温度Ｔｓから給水温度Ｔｗを引いた値で除して、目標貯湯容量Ｖ［Ｌ］を算出する（ステップＳ４）。

このとき、制御手段４０は、目標貯湯容量Ｖ［Ｌ］と貯湯温度センサ２２ａ〜ｇの位置とを比較して、沸き上げ動作を終了させる判定を行う貯湯温度センサとしての沸き終い貯湯温度センサを決定するもので、ここでは、目標貯湯容量Ｖが１８０［Ｌ］以下では１８０［Ｌ］の位置にある貯湯温度センサ２２ｄを沸き終い貯湯温度センサとし、目標貯湯容量Ｖが３３０［Ｌ］超では、３３０［Ｌ］の位置にある貯湯温度センサ２２ｇを沸き終い貯湯温度センサとして決定する（ステップＳ５）。

また、目標貯湯容量Ｖが１８０［Ｌ］超３３０［Ｌ］以下では、目標貯湯容量Ｖの直近の上の貯湯温度センサを上沸き終い貯湯温度センサ、目標貯湯容量Ｖ直下の貯湯温度センサを下沸き終い貯湯温度センサとし、上沸き終い貯湯温度センサと下沸き終い貯湯温度センサを沸き上げ動作を終了させる判定を行う貯湯温度センサとして決定するもので、目標貯湯容量Ｖが１８０［Ｌ］超２３０［Ｌ］以下では、１８０［Ｌ］の位置にある貯湯温度センサ２２ｄを上沸き終い貯湯温度センサ、２３０［Ｌ］の位置にある貯湯温度センサ２２ｅを下沸き終い貯湯温度センサとし、目標貯湯容量Ｖが２３０［Ｌ］超２８０［Ｌ］以下では、２３０［Ｌ］の位置にある貯湯温度センサ２２ｅを上沸き終い貯湯温度センサ、２８０［Ｌ］の位置にある貯湯温度センサ２２ｆを下沸き終い貯湯温度センサとし、目標貯湯容量Ｖが２８０［Ｌ］超３３０［Ｌ］以下では、２８０［Ｌ］の位置にある貯湯温度センサ２２ｆを上沸き終い貯湯温度センサ、３３０［Ｌ］の位置にある貯湯温度センサ２２ｇを下沸き終い貯湯温度センサとして決定する（ステップＳ５）。

次に、制御手段４０は、貯湯温度センサ２２ａ〜ｇの検出温度に基づき、残湯判定温度（例えば５０℃）以上の残湯量Ｖｚを算出し（ステップＳ６）、目標貯湯容量Ｖから残湯量Ｖｚを減じて沸き上げ必要量Ｖｐを算出する（ステップＳ７）。

そして、制御手段４０は、沸き上げ必要量Ｖｐをヒートポンプ式加熱手段２３の一定の加熱能力で除して沸き上げ時間を算出し、深夜時間帯の終了時刻から逆算して沸き上げ開始時刻（ピークシフト時刻）を算出する（ステップＳ８）。

現在時刻がピークシフト時刻となると（ステップＳ９でＹｅｓ）、前記ステップＳ３で決定した目標沸き上げ温度Ｔｓでの沸き上げ動作を開始すべく、ヒートポンプ式加熱手段２３および加熱循環ポンプ３１を駆動開始し、貯湯タンク１下部から取り出した水を目標沸き上げ温度Ｔｓの湯に加熱して貯湯タンク１上部から戻して積層状に貯湯する（ステップＳ１０）。

そして、現在時刻が深夜時間帯の終了時刻である７時に到達するか（ステップＳ１１）、前記ステップＳ５で決定した目標貯湯容量Ｖに応じた沸き終い貯湯温度センサ２２ｄまたは２２ｇが所定の沸き終い温度（例えば５５℃）以上を検出するか、または前記ステップＳ５で決定した目標貯湯容量Ｖに応じた上沸き終い貯湯温度センサおよび下沸き終い貯湯温度センサのそれぞれの容量およびそれぞれの検出する貯湯温度と目標貯湯容量Ｖとに基づいて推測される目標貯湯容量Ｖ位置の貯湯温度が所定の沸き終い温度以上を検出して沸き上げが完了されると（ステップＳ１２でＹｅｓ）、ヒートポンプ式加熱手段２３および加熱循環ポンプ３１を駆動停止して沸き上げ動作を終了し（ステップＳ１３）、沸き上げ動作のフローを終了するようにしている（ステップＳ１４）。

ここで、目標貯湯容量Ｖ位置の貯湯温度測定方法の一例を図３に基づいて説明すると、目標貯湯容量Ｖ［Ｌ］の位置の貯湯温度Ｗ℃は、上沸き終い貯湯温度センサ（Ｘ［Ｌ］位置）の貯湯温度をａ℃とし、下沸き終い貯湯温度センサ（Ｙ［Ｌ］位置）の貯湯温度をｂ℃とすると、Ｘ［Ｌ］位置のａ℃からＹ［Ｌ］位置のｂ℃まで比例的に温度低下していると見なして、Ｗ＝ａ−｛（ａ−ｂ）／（Ｙ−Ｘ）｝＊（Ｖ−Ｘ）の計算式およびこれと等価の計算式で算出することができる。

このようにして、ふろ加熱実績に応じて必要な目標沸き上げ温度Ｔｓが決定されるので、ふろ加熱が確実に行えると共に、学習熱量が少ない場合には、貯湯タンク１の全容量を沸き上げることなく適宜な容量で沸き上げを終了するので、浴槽水加熱によって発生している中温水を沸き上げる量が減少し、ヒートポンプ式加熱手段２３のＣＯＰ（加熱効率）が向上し、高効率に沸き上げが行え、湯余りや湯切れの発生を防止して省エネ性を向上することができる。

さらには、貯湯温度センサ２２ｃ〜ｇの位置からずれた位置に目標貯湯容量Ｖが決定されても、目標貯湯容量Ｖを過不足なく沸き上げることができるので、日々の目標貯湯熱量Ｑの変化に伴って目標貯湯容量Ｖがいずれか一個の貯湯温度センサを挟んでその上下に日々変動しても目標貯湯熱量Ｑを過不足なく安定的に沸き上げることができるので、湯余りや湯切れの発生を防止して省エネ性を向上することができる。

次に、本発明の別の実施形態を図４、図５に基づいて説明する。なお、先の一実施形態と同一のものには同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

この実施形態では、制御手段４０は目標貯湯容量Ｖ位置の直近の上または下の貯湯温度センサを沸き終い貯湯温度センサとし、目標貯湯容量Ｖをこの沸き終い貯湯温度センサ位置までの貯湯容量に修正すると共に、修正された目標貯湯容量Ｖと目標貯湯熱量Ｑとを用いて目標沸き上げ温度Ｔｓを修正するようにしたものである。

＜沸き上げ動作＞
次に、この実施形態の深夜の沸き上げ動作について、図４のフローチャートに基づいて説明する。現在時刻が２３時になり特定時間帯としての深夜時間帯の開始時刻となると（ステップＳ２１でＹｅｓ）、制御手段４０は、給湯熱量学習手段４１が積算記憶している過去数日分の１日単位の給湯熱量に基づいて目標貯湯熱量Ｑを算出、決定する（ステップＳ２２）。ここでは、過去一週間の給湯熱量の平均値と、その標準偏差に基づく値の和から目標貯湯熱量Ｑを算出、決定するようにしている。

次に、制御手段４０は、外気温度センサ３４で検出する外気温度Ｔａとふろ加熱実績記憶手段４２に記憶されているふろ加熱実績の有無に応じ、予め記憶されている外気温度Ｔａとふろ加熱実績の有無に応じたテーブルデータから仮の目標沸き上げ温度Ｔｓを決定する（ステップＳ２３）。ここでは、ふろ加熱実績がなしの場合は、目標沸き上げ温度Ｔｓを外気温度Ｔａに関係なく６５℃とし、ふろ加熱実績がある場合は、目標沸き上げ温度Ｔｓを外気温度Ｔａが１０℃未満で７５℃、外気温度Ｔａが１０℃以上では７０℃とする。

そして、制御手段４０は、目標貯湯熱量Ｑを目標沸き上げ温度Ｔｓから給水温度Ｔｗを引いた値で除して、仮の目標貯湯容量Ｖを算出する（ステップＳ２４）。

このとき、制御手段４０は、仮の目標貯湯容量Ｖと貯湯温度センサ２２ａ〜ｇの位置とを比較して、沸き上げ動作を終了させる判定を行う貯湯温度センサとしての沸き終い貯湯温度センサを決定するもので、ここでは、目標貯湯容量Ｖが１８０［Ｌ］以下では１８０［Ｌ］の位置にある貯湯温度センサ２２ｄを沸き終い貯湯温度センサとし、目標貯湯容量Ｖが３３０［Ｌ］超では、３３０［Ｌ］の位置にある貯湯温度センサ２２ｇを沸き終い貯湯温度センサとして決定する（ステップＳ２５）。

また、目標貯湯容量Ｖが１８０［Ｌ］超３３０［Ｌ］以下では、図５に示すように、仮の目標貯湯容量Ｖとその上下の貯湯温度センサ２２の貯湯容量（α［Ｌ］、β［Ｌ］）の中間容量（θ［Ｌ］）とを比較し、仮の目標貯湯容量Ｖが中間容量（θ［Ｌ］）以下であれば目標貯湯容量Ｖを切り捨てて上かつ直近の貯湯温度センサ２２の容量（α［Ｌ］）に修正すると共に、この仮の目標貯湯容量Ｖより上かつ直近の貯湯温度センサ２２を沸き終い貯湯温度センサとして決定し、一方、仮の目標貯湯容量Ｖが中間容量（θ［Ｌ］）よりも多ければ目標貯湯容量Ｖを繰り上げて下かつ直近の貯湯温度センサ２２の容量（β［Ｌ］）に修正すると共に、この仮の目標貯湯容量Ｖより下かつ直近の貯湯温度センサ２２を沸き終い貯湯温度センサとして決定する（ステップＳ２５、Ｓ２６）。

そして、制御手段４０は、修正された目標貯湯容量ＶとステップＳ２２で決定された目標貯湯熱量Ｑと給水温度Ｔｗとから改めて目標沸き上げ温度Ｔｓを算出し、目標沸き上げ温度Ｔｓを修正する（ステップＳ２７）。

次に、制御手段４０は、貯湯温度センサ２２ａ〜ｇの検出温度に基づき、残湯判定温度（例えば５０℃）以上の残湯量Ｖｚを算出し（ステップＳ２８）、目標貯湯容量Ｖから残湯量Ｖｚを減じて沸き上げ必要量Ｖｐを算出する（ステップＳ２９）。

そして、制御手段４０は、沸き上げ必要量Ｖｐをヒートポンプ式加熱手段２３の一定の加熱能力で除して沸き上げ時間を算出し、深夜時間帯の終了時刻から逆算して沸き上げ開始時刻（ピークシフト時刻）を算出する（ステップＳ３０）。

現在時刻がピークシフト時刻となると（ステップＳ３１でＹｅｓ）、前記ステップＳ２７で決定した目標沸き上げ温度Ｔｓでの沸き上げ動作を開始すべく、ヒートポンプ式加熱手段２３および加熱循環ポンプ３１を駆動開始し、貯湯タンク１下部から取り出した水を目標沸き上げ温度Ｔｓの湯に加熱して貯湯タンク１上部から戻して積層状に貯湯する（ステップＳ３２）。

そして、現在時刻が深夜時間帯の終了時刻である７時に到達するか（ステップＳ３３）、前記ステップＳ２５で決定した沸き終い貯湯温度センサ２２が所定の沸き終い温度（例えば５５℃）以上を検出して沸き上げが完了されると（ステップＳ３４でＹｅｓ）、ヒートポンプ式加熱手段２３および加熱循環ポンプ３１を駆動停止して沸き上げ動作を終了し（ステップＳ３５）、沸き上げ動作のフローを終了するようにしている（ステップＳ３６）。

さらには、貯湯温度センサ２２ｄ〜ｇの位置からずれた位置に仮の目標貯湯容量Ｖが決定されても、目標貯湯容量Ｖを貯湯温度センサ２２ｄ〜ｇの位置に修正すると共に、目標沸き上げ温度Ｔｓも修正するので、目標貯湯熱量Ｑを過不足なく沸き上げることができ、日々の目標貯湯熱量Ｑの変化に伴って目標貯湯容量Ｖがいずれか一個の貯湯温度センサを挟んでその上下に日々変動しても目標貯湯熱量Ｑを過不足なく安定的に沸き上げることができるので、湯余りや湯切れの発生を防止して省エネ性を向上することができる。

なお、中間容量は上下の貯湯温度センサの容量を足して２で割った中間容量でもよいが、例えば５０Ｌ間隔の貯湯温度センサ２２において、上の貯湯温度センサからは３０Ｌ下、下の貯湯温度センサからは２０Ｌ上の貯湯容量を中間容量とするように、下の貯湯温度センサ寄りの容量としてもよく、このように中間容量を下の貯湯温度センサ寄りにすることで、目標沸き上げ温度Ｔｓの温度低下を抑制することができ、ふろ加熱の能力を確実に維持することができる。

なお、本発明は上記の一実施形態にのみ限定されるものではなく、例えば、目標貯湯熱量Ｑは給湯の学習熱量によって決定されるのみならず、ユーザーがリモートコントローラ３５のスイッチを操作して手動入力される設定給湯量に基づいて目標貯湯熱量Ｑを決定してもよいもので、また、目標貯湯熱量Ｑは給湯に必要な熱量のみによって決定されるものに限られず、例えば、ふろ加熱実績に応じて、目標貯湯熱量Ｑにふろ加熱に必要な分の熱量を加算するような構成としてもよい。

また、ふろ回路として貯湯タンク１内にふろ熱交換器１４を配置する構成としたが、これに限らず、例えば、ふろ熱交換器１４をプレート式熱交換器等の一次流路と二次流路とを有した構成として貯湯タンク１の外部に設け、貯湯タンク１から取り出した湯水をふろ熱交換器の一次流路に流通させ、浴槽水をふろ熱交換器の二次流路に流通させる構成としてもよい。

１貯湯タンク
２給水管
４出湯管
１４ふろ熱交換器（ふろ回路）
１５ふろ循環回路（ふろ回路）
１６ふろ循環ポンプ（ふろ回路）
２２貯湯温度センサ
２３ヒートポンプ式加熱手段
４０制御手段
４２ふろ加熱実績記憶手段

Claims

湯水を貯湯する貯湯タンクと、この貯湯タンク下部に給水する給水管と、前記貯湯タンク上部から出湯して給湯する出湯管と、前記貯湯タンク側面上下に複数設けられ貯湯温度を検出する貯湯温度センサと、前記貯湯タンク下部から取り出した湯を目標沸き上げ温度Ｔｓに加熱して前記貯湯タンク上部へ戻すヒートポンプ式加熱手段と、前記貯湯タンク内の湯を熱源として浴槽水を加熱するためのふろ回路と、浴槽水の加熱実績の有無を記憶するふろ加熱実績記憶手段と、少なくとも前記ふろ加熱実績記憶手段で記憶するふろ加熱実績に応じて前記目標沸き上げ温度Ｔｓを決定し、目標貯湯熱量Ｑと前記目標沸き上げ温度Ｔｓと給水温度Ｔｗとから目標貯湯容量Ｖｓを算出し、前記目標貯湯容量Ｖに基づいて前記複数の貯湯温度センサのうち沸き終いを判定する沸き終い貯湯温度センサを定め、特定時間帯に前記目標沸き上げ温度Ｔｓの湯を沸き上げるよう前記ヒートポンプ式加熱手段を駆動制御し、前記沸き終い貯湯温度センサが所定の沸き終い温度を検出すると前記ヒートポンプ式加熱手段の駆動を停止するよう制御する制御手段とを備えたことを特徴とするヒートポンプ式ふろ給湯機。
前記制御手段は、前記目標貯湯容量Ｖの上下に位置する前記貯湯温度センサをそれぞれ上沸き終い貯湯温度センサ、下沸き終い貯湯温度センサと定め、前記上沸き終い貯湯温度センサと前記下沸き終い貯湯温度センサの検出する貯湯温度から算出される前記目標貯湯容量Ｖ位置の貯湯温度が前記所定の沸き終い温度を検出すると前記ヒートポンプ式加熱手段の駆動を停止するようにしたことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式ふろ給湯機。
前記制御手段は、前記目標貯湯容量Ｖに基づいて沸き終い貯湯温度センサを定めるに際し、前記目標貯湯容量Ｖの位置より上または下の前記貯湯温度センサを前記沸き終い貯湯温度センサとし、この沸き終い貯湯温度センサ位置までの貯湯容量と、前記目標貯湯熱量Ｑとを用いて前記目標沸き上げ温度Ｔｓを修正するようにしたことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式ふろ給湯機。
前記制御手段は、前記目標貯湯容量Ｖの位置から近い方の上または下の前記貯湯温度センサを前記沸き終い貯湯温度センサとしたことを特徴とする請求項３記載のヒートポンプ式ふろ給湯機。