JP2015169384A - ヒートポンプ貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】湯切れ発生の可能性を低減しつつ、総合的な運転効率を向上させる。【解決手段】湯水を貯湯する貯湯タンク６と、貯湯タンク６下部から貯湯タンク６上部に湯水を循環させる加熱循環回路２９と、加熱循環回路２９途中に設けられて貯湯タンク６内の湯を加熱するヒートポンプ式加熱手段２と、貯湯タンク６に複数設けられ貯湯温度を検出する貯湯温度センサ１５と、特定の時間帯において貯湯温度センサ１５で貯湯タンク６内の貯湯量が所定の沸き増し開始条件を満たしたことを検知するとヒートポンプ式加熱手段２を作動させて貯湯量を増加させる沸き増し動作を行う制御手段３０とを備え、制御手段３０は、複数の貯湯温度センサ１５のうち上部に位置する貯湯温度センサ１５が検知する貯湯温度に応じて所定の沸き増し開始条件を変更するようにした。【選択図】図２

Description

本発明は、貯湯タンク内にためられたヒートポンプ式加熱手段で沸き上げた湯を用いて給湯するヒートポンプ貯湯式給湯装置に関するものである。

従来よりこの種のヒートポンプ貯湯式給湯装置においては、湯水を貯湯する貯湯タンクと、貯湯タンク下部から貯湯タンク上部に湯水を循環させる加熱循環回路の途中に設けられて貯湯タンク内の湯を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、昼間の時間帯において貯湯タンクの貯湯温度が所定の沸き増し開始判定温度よりも低くなるとヒートポンプ式加熱手段を作動させて沸き増し動作を行う沸き増し制御手段とを備え、貯湯温度が急激に温度低下したときは、所定の沸き増し開始判定温度を高い温度に変更するようにしたものがあった。

特許第３４９８６７１号公報

ところがこの従来のものでは、急激に温度低下したときに沸き増し動作を開始しても、すでに貯湯タンク内の貯湯量が大夫減っている状況となっているため、沸き増し動作による貯湯量増加が間に合わずに湯切れが生じる恐れが高いという問題があった。

本発明は上記目的を達成するため、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク下部に接続された給水管と、前記貯湯タンク上部に接続された出湯管と、前記貯湯タンク下部から前記貯湯タンク上部に湯水を循環させる加熱循環回路と、前記加熱循環回路途中に設けられて前記貯湯タンク内の湯を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、前記貯湯タンクに複数設けられ貯湯温度を検出する貯湯温度センサと、特定の時間帯において前記貯湯温度センサで前記貯湯タンク内の貯湯量が所定の沸き増し開始条件を満たしたことを検知すると前記ヒートポンプ式加熱手段を作動させて貯湯量を増加させる沸き増し動作を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、複数の貯湯温度センサのうち上部に位置する貯湯温度センサが検知する貯湯温度に応じて前記所定の沸き増し開始条件を変更するようにした。

また、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク下部に接続された給水管と、前記貯湯タンク上部に接続された出湯管と、前記貯湯タンク下部から前記貯湯タンク上部に湯水を循環させる加熱循環回路と、前記加熱循環回路途中に設けられて前記貯湯タンク内の湯を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、前記貯湯タンクに複数設けられ貯湯温度を検出する貯湯温度センサと、沸き上げ目標温度を認識する沸き上げ目標温度認識手段と、特定の時間帯において前記貯湯温度センサで前記貯湯タンク内の貯湯量が所定の沸き増し開始条件を満たしたことを検知すると前記ヒートポンプ式加熱手段を作動させて貯湯量を増加させる沸き増し動作を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、沸き上げ目標温度認識手段が認識している沸き上げ目標温度に応じて前記所定の沸き増し開始条件を変更するようにした。

また、前記貯湯温度または前記沸き上げ目標温度が所定値以上の場合は、前記複数の貯湯温度センサのうち特定の貯湯温度センサが所定温度以下となったことを沸き増し開始条件とし、前記貯湯温度または前記沸き上げ目標温度が前記所定値より低い場合は、前記所定値以上の場合の前記特定の貯湯温度センサよりも低い位置に設けられた貯湯温度センサが前記所定温度以下となったことを沸き増し開始条件とするように、前記貯湯温度または前記沸き上げ目標温度に応じて前記所定の沸き増し開始条件を変更するようにした。

また、前記貯湯温度または前記沸き上げ目標温度が所定値以上の場合は、前記複数の貯湯温度センサのうち特定の貯湯温度センサが所定温度以下となったことを沸き増し開始条件とし、前記貯湯温度または前記沸き上げ目標温度が前記所定値より低い場合は、前記特定の貯湯温度センサが、前記所定値以上の場合の前記所定温度よりも低い所定温度以下となったことを沸き増し開始条件とするように、前記貯湯温度または前記沸き上げ目標温度に応じて前記所定の沸き増し開始条件を変更するようにした。

本発明によれば、貯湯温度または沸き上げ目標温度が所定値よりも低い場合は、貯湯タンクからの出湯量が多くなるため湯切れ発生の可能性が高く、このような場合に沸き増し開始のタイミングが早くなるように沸き増し開始条件を変更したので、湯切れ発生の可能性を低減できる。

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ためのフローチャート 他の一実施形態の作動を説明するためのフローチャート

次に、本発明の一実施形態のヒートポンプ貯湯式給湯装置を図面に基づいて説明する。
１は貯湯タンクユニット、２はヒートポンプ式加熱手段を構成するヒートポンプユニット、３は給湯栓、４は浴槽、５はリモートコントローラである。

＜貯湯タンクユニット１＞
６は湯水を貯湯するステンレス製の貯湯タンク、７は貯湯タンク６の底部に給水する給水管、８は貯湯タンク６の頂部から出湯する出湯管、９は給水管７から分岐された給水バイパス管、１０は出湯管８からの湯と給水バイパス管９からの水を混合する混合弁、１１は混合弁１０で混合された湯を給湯栓３に導く給湯管、１２は給湯管１１を流れる湯の流量を検出する給湯流量センサ、１３は給湯管１１を流れる湯の温度を検出する給湯温度センサ、１４は給水管７を流れる給水の温度を検出する給水温度センサ、１５は貯湯タンク６の側面上下に複数設けられてそれぞれ貯湯温度を検出する貯湯温度センサ、１６は給水管７途中に設けられ給水圧を減圧する減圧弁、１７は貯湯タンク６上部に連通してもうけられ貯湯タンク６内の湯水の膨張による過圧を逃がす過圧逃がし弁である。

１８は貯湯タンク６内の上部に配置された蛇管状に巻回されたステンレス管よりなる風呂熱交換器、１９は浴槽４と風呂熱交換器１８とを浴槽水が循環可能に接続する風呂循環回路、２０は浴槽水を循環させる風呂循環ポンプ、２１は風呂循環回路１９をバイパスする風呂バイパス管、２２は風呂循環回路１９の風呂バイパス管２１との分岐点または合流点に設けられ、浴槽水を風呂熱交換器１８へ循環させるかバイパスさせるかを切り替える風呂三方弁、２３は浴槽水の温度を検出する風呂温度センサ、２４は一定量以上の流量が流れたことを検知する流水スイッチ、２５は圧力を検出することで浴槽４内の水位を検出する水位センサである。

２６は給湯管１１から分岐されて風呂循環回路１９に連通する湯張り管、２７は湯張り管２６の流路を開閉する湯張り開閉弁、２８は湯張り管２６を流れる湯の流量を検出する湯張り流量センサである。

２９は貯湯タンク６の底部とヒートポンプユニット２と貯湯タンク６の上部とを湯水が循環可能に接続する加熱循環回路、３０は給湯流量センサ１２、給湯温度センサ１３、給水温度センサ１４、貯湯温度センサ１５、風呂温度センサ２３、流水スイッチ２４、水位センサ２５の検出値が入力され、混合弁１０、風呂循環ポンプ２０、風呂三方弁２２、湯張り開閉弁２７の作動を制御すると共に、ヒートポンプユニット２およびリモートコントローラ５と必要な情報を送受信可能に接続された貯湯制御手段である。ここで、貯湯制御手段３０は、ＭＰＵ等の論理回路を有してメモリを参照しつつ予め記憶されているプログラムに従って作動を制御するものである。

＜ヒートポンプユニット２＞
３１は冷媒を圧縮する圧縮機、３２は一次側に圧縮機３１からの冷媒が流通し二次側が加熱循環回路２９に接続された水熱交換器、３３は水熱交換器３２から流出した冷媒を減圧膨張する減圧膨張弁、３４は減圧膨張弁３３で減圧膨張して低温低圧となった冷媒を蒸発させる蒸発器、３５は圧縮機３１と水熱交換器３２と減圧膨張弁３３と蒸発器３４とを冷媒が循環可能に接続する冷媒循環回路、３６は蒸発器３４に熱源としての空気を送風する送風機である。

冷媒循環回路３５には、ＣＯ２冷媒が用いられ、市水を６５℃〜９０℃の範囲で任意の温度まで加熱可能なものとしている。

３７は水熱交換器３２入口側の加熱循環回路２９に設けられた加熱循環ポンプ、３８は圧縮機３１から吐出された冷媒の温度を検出する吐出温度センサ、３９は水熱交換器３２に流入する水の温度を検出する入水温度センサ、４０は水熱交換器３２で加熱された湯水の温度を検出する沸き上げ温度センサ、４１は外気温度を検出する外気温度センサ、４２は吐出温度センサ３８、入水温度センサ３９、沸き上げ温度センサ４０、外気温度センサ４１の検出値が入力され、圧縮機３１、減圧膨張弁３３、送風機３６、加熱循環ポンプ３７の作動を制御すると共に、貯湯タンクユニット１の貯湯制御手段３０と必要な情報を送受信可能に接続された加熱制御手段である。ここで、加熱制御手段４２は、ＭＰＵ等の論理回路を有してメモリを参照しつつ予め記憶されているプログラムに従って作動を制御するものである。

＜リモートコントローラ５＞
４３は給湯に関する各種の情報（給湯設定温度、風呂設定温度、タンク残湯量、給湯装置の作動状態、日時等）を表示するドットマトリクス液晶型の表示部、４４は給湯設定温度、風呂設定温度、湯張り設定量等の設定を行う十字キー、４５は風呂自動運転を行わせる風呂自動キー、４６は浴槽水の追い焚き運転を行わせる追い焚きキー、４７は給湯装置の作動状態を表示部４３に表示させたり、各操作キーの操作に応じた情報を表示部４３に表示させるよう制御すると共に、貯湯タンクユニット１の貯湯制御手段３０と必要な情報を送受信可能に接続されたリモコン制御手段である。ここで、リモコン制御手段４７は、ＭＰＵ等の論理回路を有してメモリを参照しつつ予め記憶されているプログラムに従って作動を制御するものである。

＜給湯動作＞
次に、給湯時の動作について説明する。給湯栓３が開かれると、貯湯タンク６底部に給水管７からの水が流入すると共に、出湯管８から貯湯タンク６上部の高温の湯が流出し、混合弁１０によって給水バイパス管９からの水と混合されて給湯管１１から流出する。そして、給湯流量センサ１２が給湯の開始を検知すると、貯湯制御手段３０は給湯温度センサ１３が検知する給湯温度が給湯設定温度と一致するように混合弁１０の開度をフィードバック制御して、給湯栓３が閉じられるまで給湯設定温度の給湯が行われる。

このとき、貯湯制御手段３０は給湯に消費された湯量（熱量）を、給湯流量、給湯温度、給水温度から算出して当日分の給湯負荷として積算して記憶するようにしている。そして、貯湯制御手段３０は一日ごと複数日（ここでは７日間）分の積算給湯負荷を複数日（ここでは７日間）にわたり記憶するようにしている。

＜風呂動作＞
次に、リモートコントローラ５の風呂自動キー４５が操作された場合の風呂動作について説明する。風呂自動キー４５が操作されると、貯湯制御手段３０は、風呂三方弁２２を風呂バイパス管２１側にした状態で風呂循環ポンプ２０を駆動し、流水スイッチ２４で流水を検出するか否かによって浴槽４内の残り湯の有無を検出する。

流水スイッチ２４がＯＮしないことを確認すると、浴槽４に残り湯なしとして、湯張り開閉弁２７を開弁すると共に混合弁１０を風呂設定温度となるように制御して、湯張り設定量の湯張りを開始する。

湯張り流量センサ２８が湯張り設定量をカウントすると、湯張り開閉弁２７を閉弁した後、風呂循環ポンプ２０を駆動して流水スイッチ２４で流水があることを確認し、風呂温度センサ２３で検出する浴槽水の温度が風呂設定温度より低い場合は、風呂三方弁２２を風呂熱交換器１８側に切り替えて、浴槽水の追い焚き動作を行い、浴槽水の温度が風呂設定温度に上昇すると、湯張り完了をリモートコントローラ５で報知する。

このとき、貯湯制御手段３０は湯張りに消費された湯量（熱量）を、給湯流量、給湯温度、給水温度から算出して当日分の給湯負荷として積算して記憶するようにしている。

一方、風呂自動キー４５が操作されたときに、浴槽４内に前日の残り湯があった場合は、あるいは追い焚きキー４６が操作されると、残り湯の有無の確認時に流水スイッチ２４で流水を検知すると、残り湯ありのために風呂三方弁２２を風呂熱交換器１８側に切り替えて、浴槽水の追い焚き動作を行い、風呂温度センサ２３が検出する浴槽水の温度が風呂設定温度に達すると、風呂循環ポンプ２０の駆動を停止して追い焚き完了をリモートコントローラ５で報知する。

＜沸き上げ動作＞
次に、沸き上げ動作について説明する。
深夜時間帯の開始時刻になると、貯湯制御手段３０は、記憶していた過去複数日分の積算給湯負荷から翌日の給湯負荷を予測し、目標貯湯量を算出する。貯湯温度センサ１５で検出する現在の貯湯タンク６の貯湯量を目標貯湯量から減算し、深夜時間帯の間に沸き上げる沸き上げ目標量を算出する。

また、貯湯制御手段３０は、記憶していた過去副数日分の積算給湯負荷と、給水温度センサ１４または外気温度センサ４１で検出する温度とから沸き上げ目標温度を定め、この沸き上げ目標温度と、算出した沸き上げ目標量と、給水温度と、予め数値として記憶しているヒートポンプユニット２の加熱能力とから沸き上げ必要時間を算出する。深夜時間帯の終了時刻から沸き上げ必要時間を遡って沸き上げ開始時刻を算出する。

そして、沸き上げ開始時刻が到来すると、貯湯制御手段３０は、加熱制御手段４２に対して沸き上げ運転の開始指示を出力し、加熱制御手段４２は、沸き上げ温度センサ４０で検出する温度が沸き上げ目標温度と一致するように圧縮機３１、減圧膨張弁３３、送風機３６、加熱循環ポンプ３７を駆動して、ヒートポンプサイクルによる沸き上げ運転を開始する。

貯湯タンク６最下部の貯湯温度センサ１５が所定の沸き上げ終了温度以上を検出すると、沸き上げが終了したと判断して、貯湯制御手段３０は沸き上げ運転の停止指示を加熱制御手段４２に対して出力し、加熱制御手段４２は圧縮機３１、減圧膨張弁３３、送風機３６、加熱循環ポンプ３７を駆動停止処理してヒートポンプサイクルによる沸き上げ運転を停止する。なお、沸き上げが終了する前に深夜時間帯の終了時刻となると、沸き上げ運転を停止するようにしている。

＜沸き増し動作＞
次に、沸き増し動作について図２のフローチャートに基づいて説明する。
特定の時間帯の開始時刻である深夜時間帯の終了時刻になると、貯湯制御手段３０は貯湯温度センサ１５で検出する現在の貯湯量を確認し（ステップＳ１）、この貯湯量と給湯負荷に応じて算出された目標貯湯量から減算して不足量を算出し、この不足量と、沸き上げ目標温度と、給水温度と、加熱能力とから、不足分を昼間時間帯に沸き増すのに要する時間（予測沸き増し時間）を算出する（ステップＳ２）。

続くステップＳ３では、貯湯制御手段３０は、貯湯タンク６の最上部に位置する貯湯温度センサ１５の検出する貯湯温度を確認し、貯湯温度が予め定められた所定値（ここでは７５℃）より低いか否かを判定し、所定値より低い場合にはステップＳ４に進み、沸き増し動作を開始する条件を予め定められた沸き増し開始条件１とし、所定値以上である場合にはステップＳ５に進み、沸き増し動作を開始する条件を予め定められた沸き増し開始条件２とする。

ここで、沸き増し開始条件１は、貯湯タンク６の上から４番目の貯湯温度センサ１５が５０℃を下回ったことを沸き増し動作の開始の条件とし、沸き増し開始条件２は貯湯タンク６の上から３番目の貯湯温度センサ１５が５０℃を下回ったことを沸き増し動作の開始の条件としており、沸き増し開始条件１の方が貯湯タンク６からの出湯量が少ない状態で沸き増し開始されるため沸き増し開始条件２よりも沸き増し開始しやすい条件としている。

次に、ステップＳ６では、予測沸き増し時間があるか否かを確認し、予測沸き増し時間がある場合には、ＹｅｓでステップＳ７へ進み、ステップＳ４またはステップＳ５で定めた沸き増し開始条件が成立するか否かを監視する。

給湯や風呂運転によって貯湯タンク６内の熱量が消費され、沸き増し開始条件が成立すると（ステップＳ７でＹｅｓ）、貯湯制御手段３０は、加熱制御手段４２に対して沸き増し運転の開始指示を出力し、加熱制御手段４２は、沸き上げ温度センサ４０で検出する温度が沸き上げ目標温度と一致するように圧縮機３１、減圧膨張弁３３、送風機３６、加熱循環ポンプ３７を駆動して、ヒートポンプサイクルによる沸き増し運転を開始する（ステップＳ８）。このとき、貯湯制御手段３０は沸き増し運転の作動時間を計測し、予測沸き増し時間から減算するようにしている。

そして、貯湯制御手段３０は、沸き増し動作によって沸き増し停止条件が成立したか否かを監視し（ステップＳ９）、沸き増し停止条件が成立すると、貯湯制御手段３０は沸き増し運転の停止指示を加熱制御手段４２に対して出力し、加熱制御手段４２は圧縮機３１、減圧膨張弁３３、送風機３６、加熱循環ポンプ３７を駆動停止処理してヒートポンプサイクルによる沸き増し運転を停止する（ステップＳ１０）。

ここで、沸き増し停止条件は、貯湯タンク６の最下部の貯湯温度センサ１５が５０℃以上となるか、予測沸き増し時間の残り時間が０になるか、特定の時間帯の終了時刻である深夜時間帯の開始時刻になるかのいずれかの条件が成立したことを条件としている。

ここで、ある任意の給湯温度で給湯した場合に、貯湯温度が低い方が貯湯温度が高い場合に比べて貯湯タンク６の貯湯量の減少速度が速くなるが、沸き増し開始条件１の方が貯湯タンク６からの出湯量が少ない状態で沸き増し開始されるようにしているので、貯湯温度が低い場合に沸き増し開始のタイミングが早くなって、湯切れ発生の可能性を低減することができる。

他方、貯湯温度が高い場合は、同じ給湯量であっても貯湯量の減少速度が遅いため、沸き増し開始のタイミングを遅くすることによって、湯切れを防止しながらも貯湯タンク６からの放熱量を減少させて総合的な運転効率を向上させることができる。

また、沸き増し開始条件を昼間時間帯における最上部の貯湯温度センサ１５で検出する貯湯温度に基づいて変更するため、沸き上げ完了直後で貯湯温度が高い状況では、沸き増し開始タイミングを遅くして、沸き上げ完了から長時間が経過するか、風呂の追い焚き等により貯湯温度が低くなった状況では、沸き増し開始タイミングを早くするので、湯切れし難い状況では沸き増しを行わず、湯切れしやすい状況で沸き増しを行うことができ、総合的な運転効率を向上させることができるものである。

沸き増し動作を停止した後は、前記ステップＳ３に戻り、再び貯湯タンク６の最上部に位置する貯湯温度センサ１５の検出する貯湯温度を確認し、貯湯温度が予め定められた所定値（ここでは７５℃）より低いか否かを判定し、所定値より低い場合にはステップＳ４に進み、沸き増し動作を開始する条件を予め定められた沸き増し開始条件１とし、所定値以上である場合にはステップＳ５に進み、沸き増し動作を開始する条件を予め定められた沸き増し開始条件２とする。

続いてステップＳ６では、予測沸き増し時間の残り時間があるか否かを確認し、予測沸き増し時間がある場合には、ＹｅｓでステップＳ７へ進み、上記の動作を行い、予測沸き増し時間の残り時間が０である場合には、ＮｏでステップＳ１１へ進み、沸き増し動作を開始させる条件を沸き増し開始条件３とする。

ここで、沸き増し開始条件３は、貯湯タンク６内の湯が空っぽになってしまうことを防止するために最低貯湯量を確保する条件で、ここでは貯湯タンク６の最上部の貯湯温度センサ１５が５０℃を下回ったことを沸き増し動作の開始の条件としており、上記の沸き増し開始条件１および２よりも沸き増し開始し難い条件としている。

沸き増し開始条件３が設定された後は、沸き増し開始条件３が成立すると（ステップＳ７でＹｅｓ）、貯湯制御手段３０は、加熱制御手段４２に対して沸き増し運転の開始指示を出力し、加熱制御手段４２は、沸き上げ温度センサ４０で検出する温度が沸き上げ目標温度と一致するように圧縮機３１、減圧膨張弁３３、送風機３６、加熱循環ポンプ３７を駆動して、ヒートポンプサイクルによる沸き増し運転を開始する（ステップＳ８）。

そして、貯湯制御手段３０は、沸き増し動作によって沸き増し停止条件が成立したか否かを監視し（ステップＳ９）、沸き増し停止条件が成立すると、貯湯制御手段３０は沸き増し運転の停止指示を加熱制御手段４２に対して出力し、加熱制御手段４２は圧縮機３１、減圧膨張弁３３、送風機３６、加熱循環ポンプ３７を駆動停止処理してヒートポンプサイクルによる沸き増し運転を停止する（ステップＳ１０）。

ここで、沸き増し停止条件は沸き増し開始条件３が設定されている場合は、貯湯タンク６の上から２番目の貯湯温度センサ１５が５０℃以上となることを沸き増し停止条件として、全くお湯が使えない状況を回避するためだけの最低貯湯量を確保するようにしている。

以上のように、貯湯温度に応じて所定の沸き増し開始条件を変更して、貯湯温度が低い場合は沸き増し開始のタイミングが早くなるように変更したので、湯切れ発生の可能性を低減できると共に、貯湯温度が高い場合は、沸き増し動作を開始され難くして、無駄な沸き増し動作を行わせず総合的な運転効率を向上させることができる。

なお、この実施形態では、貯湯温度が７５℃以下で沸き増し動作が開始しやすい沸き増し開始条件に変更しているが、これだけに限られず、例えば、上記沸き増し開始条件１および２に加えて、貯湯温度が８５℃以上で沸き増し開始条件２よりも沸き増し開始し難く、沸き増し開始条件３よりも沸き増し開始しやすい沸き増し開始条件４（例えば、貯湯タンク６の上から３番目の貯湯温度センサ１５が４５℃を下回ったことを沸き増し開始条件とする）を選択するようにしてもよいものである。

＜他の一実施形態＞
次に、本発明の他の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、先の一実施形態では、貯湯温度に応じて沸き増し開始条件を変更するようにしていたが、この一実施形態では、沸き上げ目標温度に応じて沸き増し開始条件を変更するようにした点が異なるものであり、先の一実施形態と同一の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。

ここで、貯湯制御手段３０は、上記したように沸き上げ動作において沸き上げ目標温度を定めるようにしており、この貯湯制御手段３０が沸き上げ目標温度を認識する沸き上げ目標温度認識手段として機能するものである。

＜沸き増し動作＞
次に、この一実施形態の沸き増し動作について図３のフローチャートに基づいて説明する。
特定の時間帯の開始時刻である深夜時間帯の終了時刻になると、貯湯制御手段３０は貯湯温度センサ１５で検出する現在の貯湯量を確認し（ステップＳ１２）、この貯湯量と給湯負荷に応じて算出された目標貯湯量から減算して不足量を算出し、この不足量と、沸き上げ目標温度と、給水温度と、加熱能力とから、不足分を昼間時間帯に沸き増すのに要する時間（予測沸き増し時間）を算出する（ステップＳ１３）。

続くステップＳ１４では、貯湯制御手段３０は、沸き上げ動作にて定めた沸き上げ目標温度を確認し、沸き上げ目標温度が予め定められた所定値（ここでは７５℃）より低いか否かを判定し、所定値より低い場合にはステップＳ１５に進み、沸き増し動作を開始する条件を予め定められた沸き増し開始条件１とし、所定値以上である場合にはステップＳ１６に進み、沸き増し動作を開始する条件を予め定められた沸き増し開始条件２とする。

ここで、沸き増し開始条件１は、貯湯タンク６の上から４番目の貯湯温度センサ１５が５０℃を下回ったことを沸き増し動作の開始の条件とし、沸き増し開始条件２は貯湯タンク６の上から３番目の貯湯温度センサ１５が５０℃を下回ったことを沸き増し動作の開始の条件としており、沸き増し開始条件１の方が貯湯タンク６からの出湯量が少ない状態で沸き増し開始されるため沸き増し開始条件２よりも沸き増し開始しやすい条件としている。

次に、ステップＳ１７では、予測沸き増し時間があるか否かを確認し、予測沸き増し時間がある場合には、ＹｅｓでステップＳ１８へ進み、ステップＳ１５またはステップＳ１６で定めた沸き増し開始条件が成立するか否かを監視する。

給湯や風呂運転によって貯湯タンク６内の熱量が消費され、沸き増し開始条件が成立すると（ステップＳ１８でＹｅｓ）、貯湯制御手段３０は、加熱制御手段４２に対して沸き増し運転の開始指示を出力し、加熱制御手段４２は、沸き上げ温度センサ４０で検出する温度が沸き上げ目標温度と一致するように圧縮機３１、減圧膨張弁３３、送風機３６、加熱循環ポンプ３７を駆動して、ヒートポンプサイクルによる沸き増し運転を開始する（ステップＳ１９）。このとき、貯湯制御手段３０は沸き増し運転の作動時間を計測し、予測沸き増し時間から減算するようにしている。

そして、貯湯制御手段３０は、沸き増し動作によって沸き増し停止条件が成立したか否かを監視し（ステップＳ２０）、沸き増し停止条件が成立すると、貯湯制御手段３０は沸き増し運転の停止指示を加熱制御手段４２に対して出力し、加熱制御手段４２は圧縮機３１、減圧膨張弁３３、送風機３６、加熱循環ポンプ３７を駆動停止処理してヒートポンプサイクルにる沸き増し運転を停止する（ステップＳ２１）。

ここで、沸き増し停止条件は、貯湯タンク６の最下部の貯湯温度センサ１５が５０℃以上となるか、予測沸き増し時間の残り時間が０になるか、特定の時間帯の終了時刻である深夜時間帯の開始時刻になるかのいずれかの条件が成立したことを条件としている。

ここで、ある任意の給湯温度で給湯した場合に、貯湯温度が低い方が貯湯温度が高い場合に比べて貯湯タンク６の貯湯量の減少速度が速くなるが、沸き増し開始条件１の方が貯湯タンク６からの出湯量が少ない状態で沸き増し開始されるようにしているので、沸き上げ目標温度が低い場合に沸き増し開始のタイミングが早くなって、湯切れ発生の可能性を低減することができる。

他方、沸き上げ目標温度が高い場合は、同じ給湯量であっても貯湯量の減少速度が遅いため、沸き増し開始のタイミングを遅くすることによって、湯切れを防止しながらも貯湯タンク６からの放熱量を減少させて総合的な運転効率を向上させることができる。

沸き増し動作を停止した後は、前記ステップＳ１７に戻り、予測沸き増し時間の残り時間があるか否かを確認し、予測沸き増し時間がある場合には、ＹｅｓでステップＳ１８へ進み、上記の動作を行い、予測沸き増し時間の残り時間が０である場合には、ＮｏでステップＳ２２へ進み、沸き増し動作を開始させる条件を沸き増し開始条件３とする。

ここで、沸き増し開始条件３は、貯湯タンク６内の湯が空っぽになってしまうことを防止するために最低貯湯量を確保する条件で、ここでは貯湯タンク６の最上部の貯湯温度センサ１５が５０℃を下回ったことを沸き増し動作の開始の条件としており、上記の沸き増し開始条件１および２よりも沸き増し開始し難い条件としている。

沸き増し開始条件３が設定された後は、沸き増し開始条件３が成立すると（ステップＳ１８でＹｅｓ）、貯湯制御手段３０は、加熱制御手段４２に対して沸き増し運転の開始指示を出力し、加熱制御手段４２は、沸き上げ温度センサ４０で検出する温度が沸き上げ目標温度と一致するように圧縮機３１、減圧膨張弁３３、送風機３６、加熱循環ポンプ３７を駆動して、ヒートポンプサイクルによる沸き増し運転を開始する（ステップＳ１９）。

そして、貯湯制御手段３０は、沸き増し動作によって沸き増し停止条件が成立したか否かを監視し（ステップＳ２０）、沸き増し停止条件が成立すると、貯湯制御手段３０は沸き増し運転の停止指示を加熱制御手段４２に対して出力し、加熱制御手段４２は圧縮機３１、減圧膨張弁３３、送風機３６、加熱循環ポンプ３７を駆動停止処理してヒートポンプサイクルによる沸き増し運転を停止する（ステップＳ２１）。

ここで、沸き増し停止条件は沸き増し開始条件３が設定されている場合は、貯湯タンク６の上から２番目の貯湯温度センサ１５が５０℃以上となることを沸き増し停止条件として、全くお湯が使えない状況を回避するためだけの最低貯湯量を確保するようにしている。

以上のように、沸き上げ目標温度に応じて所定の沸き増し開始条件を変更して、沸き上げ目標温度が低い場合は沸き増し開始のタイミングが早くなるように変更したので、湯切れ発生の可能性を低減できると共に、沸き上げ目標温度が高い場合は、沸き増し動作を開始され難くして、無駄な沸き増し動作を行わせず総合的な運転効率を向上させることができる。

なお、上記した二つの一実施形態において、沸き増し開始条件は上記の例に限定されず、例えば、複数の貯湯温度センサ１５のうち、所定の位置の貯湯温度センサ１５（ここでは貯湯タンク６の上から３番目の貯湯温度センサ１５）が所定温度以下となったことを条件とし、給水温度または外気温度が所定値より低い場合は所定温度を５５℃とし、貯湯温度または沸き上げ目標温度が所定値以上の場合は所定温度を５０℃として、貯湯温度または沸き上げ目標温度が所定値よりも低い場合は高い場合よりも高い所定温度を条件とすることで沸き増し開始しやすい方向に沸き増し開始条件を変更するようにしてもよいものである。

２ ヒートポンプユニット（ヒートポンプ式加熱手段）
６ 貯湯タンク
７ 給水管
８ 出湯管
１４ 給水温度センサ
１５ 貯湯温度センサ
２９ 加熱循環回路
３０ 貯湯制御手段（制御手段、沸き上げ温度認識手段）

Claims (4)

1. 湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク下部に接続された給水管と、前記貯湯タンク上部に接続された出湯管と、前記貯湯タンク下部から前記貯湯タンク上部に湯水を循環させる加熱循環回路と、前記加熱循環回路途中に設けられて前記貯湯タンク内の湯を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、前記貯湯タンクに複数設けられ貯湯温度を検出する貯湯温度センサと、特定の時間帯において前記貯湯温度センサで前記貯湯タンク内の貯湯量が所定の沸き増し開始条件を満たしたことを検知すると前記ヒートポンプ式加熱手段を作動させて貯湯量を増加させる沸き増し動作を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、複数の貯湯温度センサのうち上部に位置する貯湯温度センサが検知する貯湯温度に応じて前記所定の沸き増し開始条件を変更するようにしたことを特徴とするヒートポンプ貯湯式給湯装置。
2. 湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク下部に接続された給水管と、前記貯湯タンク上部に接続された出湯管と、前記貯湯タンク下部から前記貯湯タンク上部に湯水を循環させる加熱循環回路と、前記加熱循環回路途中に設けられて前記貯湯タンク内の湯を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、前記貯湯タンクに複数設けられ貯湯温度を検出する貯湯温度センサと、沸き上げ目標温度を認識する沸き上げ目標温度認識手段と、特定の時間帯において前記貯湯温度センサで前記貯湯タンク内の貯湯量が所定の沸き増し開始条件を満たしたことを検知すると前記ヒートポンプ式加熱手段を作動させて貯湯量を増加させる沸き増し動作を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、沸き上げ目標温度認識手段が認識している沸き上げ目標温度に応じて前記所定の沸き増し開始条件を変更するようにしたことを特徴とするヒートポンプ貯湯式給湯装置。
3. 前記貯湯温度または前記沸き上げ目標温度が所定値以上の場合は、前記複数の貯湯温度センサのうち特定の貯湯温度センサが所定温度以下となったことを沸き増し開始条件とし、前記貯湯温度または前記沸き上げ目標温度が前記所定値より低い場合は、前記所定値以上の場合の前記特定の貯湯温度センサよりも低い位置に設けられた貯湯温度センサが前記所定温度以下となったことを沸き増し開始条件とするように、前記貯湯温度または前記沸き上げ目標温度に応じて前記所定の沸き増し開始条件を変更するようにしたことを特徴とする請求項１または２記載のヒートポンプ貯湯式給湯装置。
4. 前記貯湯温度または前記沸き上げ目標温度が所定値以上の場合は、前記複数の貯湯温度センサのうち特定の貯湯温度センサが所定温度以下となったことを沸き増し開始条件とし、前記貯湯温度または前記沸き上げ目標温度が前記所定値より低い場合は、前記特定の貯湯温度センサが、前記所定値以上の場合の前記所定温度よりも低い所定温度以下となったことを沸き増し開始条件とするように、前記貯湯温度または前記沸き上げ目標温度に応じて前記所定の沸き増し開始条件を変更するようにしたことを特徴とする請求項１または２記載のヒートポンプ貯湯式給湯装置。

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