JP2018096658A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】追加で湯を沸き上げる際の消費電力を低く抑える。【解決手段】電力を利用して水を加熱して湯を沸かす加熱部２５と、加熱部２５で加熱された湯を貯めるタンク１１と、タンク１１に貯められた湯を浴室内の少なくとも浴槽１１へ供給する供給部１５、１６、４１、４７と、加熱部２５で湯を沸かしてタンク１１に貯める沸き上げ運転、およびタンク１１に貯められた湯を供給部１５、１６、４１、４７によって浴槽１１へ供給する湯張り運転を行う制御部６０とを備え、制御部６０は、所定の時間帯に沸き上げ運転を行い、浴室内で湯の使用を開始すると予測される時刻である浴室使用開始予測時刻を算出し、深夜電力時間帯よりも後に追加の沸き上げ運転を行う場合、追加の沸き上げ運転の開始時刻である追加沸き上げ開始時刻を、浴室使用開始予測時刻よりも前の時刻に決定する。【選択図】図６

Description

本発明は、電力を使用して湯を沸かす給湯装置に関する。

従来、特許文献１には、電力を使用して湯を沸かす給湯装置が記載されている。この従来技術では、電力料金が安くなる深夜電力時間帯に自動で湯を沸き上げてタンクに貯めておき、タンクに貯めた湯を日中に使用するようになっている。

そして、夕方等に湯を使用してタンクの湯が足りなくなった場合、追加で湯を沸き上げるようになっている。

特開２００６−１９４５４２号公報

近年、電力自由化により、電気料金の契約種類が増えた。その中に、ピーク電力により電気料金の基本料金が決まるプランがある。

このようなプランで上記従来技術の給湯装置を使用した場合、ピーク電力が高くなって基本料金が高くなるおそれがある。すなわち、上記従来技術の給湯装置では、安い深夜電力で湯を沸き上げるが、夕方等に湯を使用して足りなくなって追加で湯を沸き上げる場合、湯切れしないよう高能力で湯を沸き上げる必要がある。高能力で湯を沸き上げると消費電力が多くなるのでピーク電力が高くなり基本料金が高くなってしまう。

本発明は上記点に鑑みて、追加で湯を沸き上げる際の消費電力を低く抑えることのできる給湯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に記載の給湯装置では、
電力を利用して水を加熱して湯を沸かす加熱部（２５）と、
加熱部（２５）で加熱された湯を貯めるタンク（１１）と、
タンク（１１）に貯められた湯を浴室内の少なくとも浴槽（１１）へ供給する供給部（１５、１６、４１、４７）と、
加熱部（２５）で湯を沸かしてタンク（１１）に貯める沸き上げ運転、およびタンク（１１）に貯められた湯を供給部（１５、１６、４１、４７）によって浴槽（１１）へ供給する湯張り運転を行う制御部（６０）とを備え、
制御部（６０）は、
所定の時間帯に沸き上げ運転を行い、
浴室内で湯の使用を開始すると予測される時刻である浴室使用開始予測時刻を算出し、
深夜電力時間帯よりも後に追加の沸き上げ運転を行う場合、追加の沸き上げ運転の開始時刻である追加沸き上げ開始時刻を、浴室使用開始予測時刻よりも前の時刻に決定する。

これによると、追加の沸き上げ運転の開始を早める分、追加の沸き上げ運転での水の加熱能力を低く抑えることができる。そのため、追加の沸き上げ運転での加熱部（２５）の消費電力を低く抑えることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

一実施形態における給湯装置の全体構成図である。 一実施形態における給湯装置の制御処理を示すフローチャートである。 一実施形態における給湯装置の制御処理の要部を示すフローチャートである。 一実施形態における給湯装置の制御処理の別の要部を示すフローチャートである。 一実施形態における給湯装置の作動例を示すタイムチャートである。 一実施形態における給湯装置の別の作動例を示すタイムチャートである。 一実施形態における給湯装置の制御処理の別の要部を示すフローチャートである。 一実施形態における給湯装置の別の作動例を示すタイムチャートである。 比較例における給湯装置の作動例を示すタイムチャートである。

以下、実施形態について図に基づいて説明する。図１に示す給湯装置１は、一般家庭で使用される一般家庭用給湯装置である。給湯装置１は、沸き上げ機能、給湯機能、湯張り機能および追い焚き機能を有している。

沸き上げ機能は、湯（換言すれば高温水）を沸かす機能である。給湯機能は、シャワー２等の温水使用側端末へ湯を供給する機能である。湯張り機能は、浴槽３に湯をためる機能である。追い焚き機能は、浴槽３にためられた湯を沸かし直す機能である。温水使用側端末とは、浴室のシャワー２や、台所および洗面所の蛇口等のことである。

給湯装置１は、貯湯タンクユニット１０およびヒートポンプユニット２５を備えている。貯湯タンクユニット１０は、貯湯タンク１１、沸き上げ回路１２、追い焚き回路１３、給水配管１４、給湯配管１５、湯張り配管１６、浴槽注湯ユニット１７および浴槽水循環回路１８を有している。

貯湯タンク１１は、湯を内部に貯えるタンクであり、縦長形状を有している。貯湯タンク１１は、耐食性に優れた金属で形成されている。例えば、貯湯タンク１１はステンレスで形成されている。貯湯タンク１１の外周部は断熱材で覆われている。これにより、貯湯タンク１１は、内部に貯えられた湯を長時間にわたって保温可能となっている。

貯湯タンク１１には水温サーミスタ群２０が配置されている。水温サーミスタ群２０は、７つの水温サーミスタ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇで構成されている。７つの水温サーミスタ２０ａ〜２０ｇは互いに異なる高さに配置されている。各水温サーミスタ２０ａ〜２０ｇは、貯湯タンク１１内の各水位における水温を検出する。

各水温サーミスタ２０ａ〜２０ｇは、制御装置６０に接続されている。各水温サーミスタ２０ａ〜２０ｇの出力信号（すなわち温度情報）は、制御装置６０に入力される。制御装置６０は、各水温サーミスタ２０ａ〜２０ｇから出力される温度情報に基づいて、貯湯タンク１１内上方の高温水と貯湯タンク１１内下方の低温水との境界位置、および貯湯タンク１１内の貯湯量を算出する。

貯湯タンク１１の底面には導入口１１ａが設けられている。導入口１１ａには水道水配管２１が接続されている。水道水配管２１は、貯湯タンク１１内に水道水（換言すれば低温水）を供給する配管である。水道水配管２１には減圧弁２２が設けられている。減圧弁２２は、水道水の水圧が所定圧となるように調節する。減圧弁２２は、断水時等における水の逆流を防止する。

貯湯タンク１１の下部には低温水配管２３が接続されている。貯湯タンク１１の上部には高温水配管２４が接続されている。

ヒートポンプユニット２５は、貯湯タンク１１下部の低温水を低温水配管２３から導入して加熱し、高温水配管２４から導出する加熱部である。ヒートポンプユニット２５はヒートポンプサイクルを有している。

ヒートポンプサイクルは、図示しない圧縮機、放熱器２６、図示しない可変式減圧器、図示しない蒸発器、および図示しない気液分離器を有している。圧縮機、放熱器２６、可変式減圧器、蒸発器および気液分離器は、閉回路を構成するように互いに接続されている。ヒートポンプサイクルの冷媒は二酸化炭素であり、ヒートポンプサイクルは、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える蒸気圧縮式の超臨界冷凍サイクルを構成している。放熱器２６は低温水をヒートポンプサイクルの冷媒と熱交換させて加熱する水冷媒熱交換器である。

低温水配管２３には低温水サーミスタ２７が設けられている。低温水サーミスタ２７は、低温水配管２３を通過してヒートポンプユニット２５に流入する水の温度を検出する。低温水サーミスタ２７は、ヒートポンプユニット２５による加熱能力を調整するために利用される温度情報を検出するもので、制御装置６０に接続されている。制御装置６０では、低温水サーミスタ２７の検出情報（温度情報）を利用して、可変式減圧器や圧縮機の運転を制御することで、ヒートポンプユニット２５の加熱能力を調整する。

ヒートポンプユニット２５は、放熱器２６の冷媒流路を流れる高温高圧の冷媒と、放熱器２６の水流路を流れる水との間で熱交換を行うことにより、水を加熱して湯を沸き上げることが可能となっている。

ヒートポンプサイクルは超臨界冷凍サイクルで構成されているので、一般的なヒートポンプサイクル（すなわち亜臨界冷凍サイクル）と比較して、湯を高温（例えば、８５℃〜９０℃程度）に沸き上げることができる。ヒートポンプサイクルは、主に、貯湯タンク１１の貯湯量が不足しているときや、料金設定の安価な深夜時間帯の深夜電力を利用して貯湯タンク１１内の湯を沸き上げる。

沸き上げ回路１２は、貯湯タンク１１の下部から低温水を取出してヒートポンプユニット２５で加熱し、加熱された高温水を貯湯タンク１１の上部に戻すための水回路である。具体的には、沸き上げ回路１２は、貯湯タンク１１の下部の水を、低温水配管２３→ヒートポンプユニット２５→高温水配管２４→貯湯タンク１１の上部の順に流すための水回路である。

低温水配管２３には沸き上げ用ポンプ２８が配置されている。沸き上げ用ポンプ２８は、沸き上げ回路１２に水を循環させるためのポンプである。

低温水配管２３および高温水配管２４にはバイパス配管２９が接続されている。高温水配管２４とバイパス配管２９との接続部には流路切替弁３０が設けられている。流路切替弁３０は、高温水配管２４を流れる高温水の流路を、貯湯タンク１１の上部へ向かう流路と、バイパス配管２９へ向かう流路へ切り替える三方弁である。

流路切替弁３０は、貯湯タンク１１の上部へ向かう高温水の流量と、バイパス配管２９へ流れる高温水の流量との流量割合を調節可能になっている。

追い焚き回路１３は、貯湯タンク１１の高温水と浴槽３の水（以下、浴槽水と言う。）とを熱交換させて、浴槽水を追焚きするための回路である。追い焚き回路１３は、取出配管３１、浴槽水熱交換器３２、取入配管３３、追い焚き用ポンプ３４、および追い焚き回路逆止弁３５を有している。

取出配管３１は、貯湯タンク１１上部の高温水を高温水配管２４を介して取り出す配管である。取出配管３１は、高温水配管２４のうち流路切替弁３０の上流側部位に接続されている。

高温水配管２４のうち取出配管３１との接続部から貯湯タンク１１の上部までの部位は、貯湯タンク１１の上部から取出配管３１へ高温水を取り出すための配管としても機能する。

取出配管３１には追い焚き回路逆止弁３５が配置されている。追い焚き回路逆止弁３５は、取入配管３３側の水が浴槽水熱交換器３２を経由して取出配管３１側へ逆流することを防止する。追い焚き回路逆止弁３５は、追い焚き用ポンプ３４の運転停止時に、高温水配管２４側の水が取出配管３１側へ流入することを妨げる流通抵抗としても機能する。

浴槽水熱交換器３２は、取出配管３１で取り出した貯湯タンク１１の高温水を浴槽水循環回路１８の浴槽水と熱交換させる熱交換器である。浴槽水熱交換器３２は、貯湯タンク１１の高温水が流通する第１流通部３２ａと、浴槽水循環回路１８の浴槽水が流通する第２流通部３２ｂとを有し、貯湯タンク１１の高温水と浴槽水循環回路１８の浴槽水とが熱交換するように構成されている。

取入配管３３は、浴槽水熱交換器３２を通過した高温水を貯湯タンク１１に戻す配管である。取入配管３３には追い焚き用ポンプ３４が配置されている。追い焚き用ポンプ３４は、高温水配管２４の高温水を、取出配管３１→浴槽水熱交換器３２→取入配管３３→貯湯タンク１１の順に流すためのポンプである。追い焚き用ポンプ３４は、浴槽水循環回路１８の浴槽水を追焚きする際に用いられる。

流路切替弁３０が貯湯タンク１１の上部側を開けている場合、追い焚き用ポンプ３４が作動することによって、ヒートポンプユニット２５を流れる高温水、および貯湯タンク１１の上部の高温水のそれぞれが取出配管３１に流入する。

流路切替弁３０が貯湯タンク１１の上部側を閉じている場合、追い焚き用ポンプ３４が作動することによって、ヒートポンプユニット２５を流れる高温水が取出配管３１に流入するが、貯湯タンク１１の上部の高温水は取出配管３１に流入しない。

追い焚き用ポンプ３４の運転停止時には、追い焚き回路逆止弁３５は、高温水配管２４側の高温水が取出配管３１側へ流入することを妨げる流通抵抗となるので、高温水配管２４側の高温水は取出配管３１へ殆ど流入しない。

このように、追い焚き用ポンプ３４および流路切替弁３０の作動により、高温水配管２４から取出配管３１へ流す高温水の流量が調整される。追い焚き用ポンプ３４および流路切替弁３０は、高温水配管２４から取出配管３１へ流す高温水の流量を調整する流量調整部である。

給湯配管１５は、貯湯タンク１１の上部に接続されている。給湯配管１５は、貯湯タンク１１の上部の高温水を、浴室のシャワー２や、台所および洗面所の蛇口等の温水使用側端末へ導くため配管である。給湯配管１５は、湯を浴室に供給する供給部である。

給湯配管１５には排出配管３６が接続されている。排出配管３６には逃がし弁３７が配置されている。逃がし弁３７は、貯湯タンク１１内の圧力が所定圧以上に上昇した際に、貯湯タンク１１の上部の高温水を外部に排出する排出部である。

給湯配管１５のうち排出配管３６との接続部よりも下流側には、中温水配管３８が接続されている。中温水配管３８は、貯湯タンク１１内の中段部から中温水を導出するための配管である。

給湯配管１５と中温水配管３８との合流部には、中温水混合弁３９が配置されている。中温水混合弁３９は、給湯配管１５から取り出した高温水と中温水配管３８から取り出した中温水との混合比を調節可能になっている。中温水混合弁３９は、高温水と中温水との混合比の調節により、給湯配管１５を流れる水の温度を調整する温度調整弁である。

中温水配管３８には中温水逆止弁４０が配置されている。中温水逆止弁４０は、中温水混合弁３９を介して、貯湯タンク１１の上部の高温水が貯湯タンク１１の中段部へ逆流することを防止する。

給湯配管１５のうち中温水混合弁３９よりも下流側には、湯張り配管１６が接続されている。湯張り配管１６は、給湯配管１５を流れる温水を、浴槽戻り配管４１を介して、浴槽３へ導く。湯張り配管１６は、湯を浴室に供給する供給部である。

湯張り配管１６には、給水配管１４が接続されている。湯張り配管１６と給水配管１４との接続部には風呂混合弁４２が配置されている。風呂混合弁４２は、中温水混合弁３９にて温度調整された湯の流量と、水道水配管２１から導入される水の流量との流量比を調節可能になっている。風呂混合弁４２は、当該流量比の調整により、湯張り配管１６の末端で出湯する温水の温度を調整する温度調整弁である。

風呂混合弁４２における流量比の調整は、浴槽注湯ユニット１７の浴槽サーミスタ１７ａの検出値に応じて行われる。浴槽サーミスタ１７ａは、風呂混合弁４２の出口側に配置されている。浴槽サーミスタ１７ａは、湯張り配管１６に流れる温水の温度を検出する。

湯張り配管１６のうち風呂混合弁４２の下流側には、浴槽注湯ユニット１７が設けられている。浴槽注湯ユニット１７は、浴槽３に注湯するための注湯部である。浴槽注湯ユニット１７は、浴槽サーミスタ１７ａ、浴槽用電磁弁１７ｂ、逆流防止弁１７ｃ、浴槽用流量カウンタ１７ｄ、および２つの浴槽用逆止弁１７ｅを有する。

浴槽用電磁弁１７ｂは、浴槽３に湯張り・差し湯・足し湯をするときに開弁される。浴槽用電磁弁１７ｂは、浴槽用流量カウンタ１７ｄにより検出された流量情報に基づいて所定の流量の温水が出湯されるように制御装置６０で制御される。

浴槽用流量カウンタ１７ｄは、湯張り配管１６に流れる温水の流量を検出する。浴槽用電磁弁１７ｂが開弁されて温水を出湯している場合、浴槽用流量カウンタ１７ｄは湯張り配管１６内の水の流れを検出する。

逆流防止弁１７ｃは、給湯配管１５側に浸入しようとする温水がある場合に、圧力差に応じて作動して、温水を浴槽注湯ユニット１７の外部に排出する。

２つの浴槽用逆止弁１７ｅは、浴槽水循環回路１８内の水の風呂混合弁４２側への逆流を防止する。

給湯配管１５のうち湯張り配管１６との接続部よりも下流側には、給水配管１４が接続されている。給湯配管１５と給水配管１４との合流部には給湯混合弁４３が配置されている。

給湯混合弁４３は、中温水混合弁３９にて温度調整された温水の流量と、水道水配管２１から導入される水の流量との流量比を調節可能になっている。給湯混合弁４３は、当該流量比の調整により、給湯配管１５の末端で出湯する温水の温度を調整する温度調整弁である。

給湯混合弁４３における流量比の調整は、給湯混合弁４３の出口側に設けられた給湯サーミスタ４４の検出値に応じて行われる。

給湯配管１５における給湯混合弁４３よりも下流側には、給湯サーミスタ４４、給湯用流量カウンタ４５および給湯用逆止弁４６が配置されている。

給湯サーミスタ４４は、給湯配管１５に流れる水の温度を検出する。給湯用流量カウンタ４５は、給湯配管１５に流れる水の流量を検出する。給湯配管１５の末端にあるシャワー２等で出湯している場合、給湯用流量カウンタ４５は、給湯配管１５内の水の流量を検出する。給湯用逆止弁４６は、給湯配管１５の末端のシャワー２等から給湯混合弁４３側への水の逆流を防止する。

浴槽水循環回路１８は、浴槽３に貯められた水を浴槽水熱交換器３２へ循環させて、浴槽３内の水を追焚きする水回路である。浴槽注湯ユニット１７および浴槽水循環回路１８は浴槽回路を構成している。

浴槽水循環回路１８は、浴槽戻り配管４１および浴槽往き配管４７を有している。浴槽戻り配管４１は、浴槽３内の水を追焚きする追焚運転時に、浴槽３内の水を浴槽水熱交換器３２の入口側へ導く配管である。浴槽戻り配管４１は、浴槽３へ注水する注水運転時に、浴槽水熱交換器３２を経由せずに、低温の水を浴槽３へ導く配管である。

浴槽戻り配管４１には浴槽水循環ポンプ４８が配置されている。浴槽水循環ポンプ４８は、浴槽水循環回路１８に浴槽水を循環させるためのポンプである。浴槽戻り配管４１のうち浴槽水循環ポンプ４８と浴槽水熱交換器３２との間には、湯張り配管１６の下流端が接続されている。

浴槽３の湯張り運転時に浴槽用電磁弁１７ｂが開弁されると、風呂混合弁４２によって所望の温度に調整された温水が浴槽戻り配管４１から浴槽３へ供給されるとともに、浴槽戻り配管４１から浴槽水熱交換器３２および浴槽往き配管４７を介して浴槽３へ供給される。浴槽戻り配管４１は、湯を浴室に供給する供給部である。

浴槽往き配管４７は、湯張り運転として注水運転や追焚運転を実施する際に、浴槽水熱交換器３２で熱交換された水を浴槽３内に導く配管である。浴槽往き配管４７は、湯を浴室に供給する供給部である。

浴槽戻り配管４１には、浴槽３側から順に、水位センサ５０、浴槽水循環センサ５１、追焚きサーミスタ５２および浴槽水循環ポンプ４８が設けられている。浴槽往き配管４７には、浴槽水熱交サーミスタ５３が配置されている。

浴槽水循環ポンプ４８は、浴槽３内の水を追焚きする際に、浴槽３内の水を、浴槽戻り配管４１→浴槽水熱交換器３２→浴槽往き配管４７→浴槽３の順に流すポンプである。浴槽水循環ポンプ４８は、浴槽３の水を浴槽水熱交換器３２へ供給するとともに、浴槽水熱交換器３２を通過した水を戻す浴槽循環ポンプである。浴槽用電磁弁１７ｂおよび浴槽水循環ポンプ４８は、浴槽往き配管４７を介して浴槽水熱交換器３２を通過した水を浴槽３へ供給するための浴槽供給部である。

水位センサ５０は、浴槽３内の水位を検出する水位検出部である。水位センサ５０は、浴槽戻り配管４１内の水圧を検出する圧力センサである。浴槽３内の水位上昇に伴って、浴槽戻り配管４１内の水圧（静圧）が上昇する。したがって、水位センサ５０が検出した水圧に基づいて、浴槽３内の水位を算出することができる。水位センサ５０は、フロート式の水位計であってもよい。

浴槽水循環センサ５１は、浴槽戻り配管４１に水が流れているか否かを検出する。例えば、浴槽水循環センサ５１は、流量センサ（フロースイッチ）である。浴槽水循環センサ５１は、浴槽戻り配管４１に水が流れている際にオン信号を出力し、浴槽戻り配管４１に水が流れていない際にオフ信号を出力する。

追焚きサーミスタ５２は、浴槽戻り配管４１を流れる水の温度を検出する温度センサである。浴槽戻り配管４１には、湯張り運転における追焚運転や注水運転を行う際に、浴槽水熱交換器３２を通過していない水が流れる。このため、追焚きサーミスタ５２は、追焚き運転時に、浴槽水熱交換器３２を通過する前の浴槽３内の水温を検出し、注水時に、浴槽水熱交換器３２を通過する前の水温を検出することになる。

追焚きサーミスタ５２は、浴槽水循環ポンプ４８の運転により浴槽３から浴槽水熱交換器３２に供給される水の温度（すなわち浴槽３内の水の温度）を検出可能となっており、制御装置６０に接続されている。制御装置６０は、追焚きサーミスタ５２で検出した温度を利用して、浴槽３内の水の温度を取得する。

浴槽水熱交サーミスタ５３は、浴槽水熱交換器３２の出口温度を検出する温度センサである。浴槽戻り配管４１には、追焚運転時や注水運転時に、浴槽水熱交換器３２を通過した後の水が流れる。このため、浴槽水熱交サーミスタ５３は、追焚運転時および注水運転時のいずれの場合も、浴槽水熱交換器３２を通過した後の水の温度を検出することになる。

浴槽水熱交サーミスタ５３は、浴槽水熱交換器３２における熱交換能力を調整するために利用される温度情報を検出するものであり、制御装置６０に接続されている。制御装置６０は、浴槽水熱交サーミスタ５３で検出した温度情報を利用して、追い焚き用ポンプ３４の回転数を制御する。これにより、浴槽水熱交換器３２における熱交換能力が調整される。

浴槽３には浴槽アダプタ３ａが配置されている。浴槽アダプタ３ａは、浴槽戻り配管４１および浴槽往き配管４７を浴槽３に固定するための部材である。浴槽アダプタ３ａは、浴槽３における水の出入口である。追焚運転時には、浴槽３内の水が浴槽アダプタ３ａを介して浴槽水熱交換器３２側へ取り出される。注水運転時には、水が浴槽アダプタ３ａを介して浴槽３内に供給される。

浴槽３には浴槽栓３ｂが配置されている。浴槽栓３ｂは、浴槽３の排出穴３ｃを閉塞する。浴槽３の排出穴３ｃは、図示しない排水路に連通している。浴槽栓３ｂが排出穴３ｃから抜かれた際に、浴槽３内の水が排出穴３ｃを通じて排水路に排出される。

給湯装置１の電子制御部である制御装置６０について説明する。制御装置６０は、マイクロコンピュータを主体として構成されており、記憶部として各種メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等）が内蔵されている。制御装置６０の各種メモリには、予め設定された制御プログラムや更新可能な制御プログラムが記憶されている。

制御装置６０の入力側には、各サーミスタ１７ａ、２０、２７、４４、５２、５３、各流量カウンタ１７ｄ、４５、水位センサ５０、浴槽水循環センサ５１等の給湯用のセンサ群が接続されている。制御装置６０は、メインリモコン６１および浴室リモコン６２等と双方向に通信可能にする通信部を有している。

制御装置６０の出力側には、ヒートポンプユニット２５、各混合弁３９、４２、４３、浴槽用電磁弁１７ｂ、流路切替弁３０、各循環ポンプ２８、３４、４８等の各種制御機器が接続されている。制御装置６０は、給湯用のセンサ群の検出情報や各リモコン６１、６２からの操作信号等に基づいて、各種制御機器を制御する。

メインリモコン６１および浴室リモコン６２は、ユーザが、制御装置６０に対して、沸き上げ運転、追焚運転、湯張り運転等の各種運転の実行を要求するための操作部である。

メインリモコン６１は、浴室以外の場所（台所等）に配置されており、給湯装置１全体を操作するための操作部である。浴室リモコン６２は、浴室内に配置されており、主に風呂機能を操作するための操作部である。

各リモコン６１、６２には、図示しない操作スイッチ、図示しない表示部、および図示しないスピーカが設けられている。表示部およびスピーカは、作業者に対して各種情報を報知する報知部である。

次に、上記構成における作動を説明する。制御装置６０は、所定の時間帯（例えば時間帯別電灯制度の夜間時間帯）に沸き上げ運転を実行する。すなわち、制御装置６０は、いわゆる深夜電力を利用して沸き上げ運転を実行する。

制御装置６０は、ユーザが湯を使用することによって貯湯タンク１１内の湯が不足する可能性がある場合、追加の沸き上げ運転を実行する。すなわち、制御装置６０は、非深夜電力を利用して追加の沸き上げ運転を実行する。制御装置６０は、追加の沸き上げ運転を実行することによって貯湯タンク１１内の残湯量が所定量以上になった場合、追加の沸き上げ運転を停止する。

沸き上げ運転時には、制御装置６０は、沸き上げ用戻り配管３２を流れる水の流路が貯湯タンク１１の上部へ向かう流路となるように流路切替弁３０を制御する。その後、制御装置６０は、予め設定された湯量または貯湯タンク１１の全量分の湯が貯湯タンク１１の上部側に貯湯されるように、ヒートポンプユニット２５、および沸き上げ用ポンプ２８を運転する。

これにより、貯湯タンク１１の下部の水は、沸き上げ用往き配管３１→低温水配管２３→ヒートポンプユニット２５→高温水配管２４→沸き上げ用戻り配管３２→貯湯タンク１１の上部の順に流れる。そして、貯湯タンク１１の下部の水は、ヒートポンプユニット２５を通過する際に、所定の沸き上げ温度となるように沸き上げられ、貯湯タンク１１の上部側へ貯湯される。

制御装置６０は、沸き上げ運転として、高能力モードおよび低能力モードのいずれかを選択することが可能になっている。高能力モードでは、高い加熱能力で水を加熱する。低能力モードでは、高能力モードと比較して低い加熱能力で水を加熱する。

高能力モードは、沸き上げ運転において、水を加熱するために消費される電力が大きくなる運転モードである。低能力モードは、沸き上げ運転において、水を加熱するために消費される電力が高能力モードと比較して小さくなる運転モードである。

例えば、制御装置６０は、深夜電力を利用して沸き上げ運転を実行する場合、高能力モードで沸き上げ運転を実行する。

制御装置６０は、高能力モードおよび低能力モード以外に、沸き上げ運転における水加熱能力を任意に調整可能になっている。すなわち、制御装置６０は、沸き上げ運転時に消費される電力を任意に調整可能になっている。

制御装置６０は、例えば、各リモコン６１、６２から給湯運転の実行を要求する要求信号を受けた場合、給湯運転を実行する。

給湯運転時には、制御装置６０は、給湯配管１５の末端に配設される給湯栓等を開弁させる。この際の給水圧力により貯湯タンク１１内の水が給湯配管１５側へ押し出され、各配管を介して貯湯タンク１１からの水および市水流入配管２１からの水が各混合弁３９、４３で混合されて所望の温度（給湯設定温度）に調整される。その後、各混合弁３９、４３で温度調整された水が、給湯配管１５の末端のシャワー２等へ供給される。

制御装置６０は、例えば、各リモコン６１、６２から湯張り運転の実行を要求する要求信号を受けた場合、湯張り運転を実行する。

湯張り運転時には、制御装置６０は、浴槽用電磁弁１７ｂを開弁させる。この際の給水圧力により貯湯タンク１１内の水が給湯配管１５側へ押し出され、貯湯タンク１１からの水および市水流入配管２１からの水が風呂混合弁４２で混合されて所望の温度（湯張り設定温度）に調整される。そして、風呂混合弁４２で温度調整された水が、浴槽水循環回路１８を介して浴槽３へ供給される。

その後、浴槽３に対して目標湯張り量の水を供給して湯張りが完了すると、制御装置６０は、浴槽用電磁弁１７ｂを閉弁させる。そして、制御装置６０は、所定時間毎に、浴槽水循環ポンプ４８を作動させて浴槽３内の水を浴槽水循環回路１８内に循環させ、追焚きサーミスタ５２で浴槽３内の水の温度を検知し、保温の必要（つまり追焚き動作の必要）があるか監視する。

制御装置６０は、浴槽３内の水の温度が設定温度よりも低下した場合、自動的に追焚き運転を実行する。制御装置６０は、各リモコン６１、６２からの追焚運転の実行を要求する要求信号を受けた場合も、追焚き運転を実行する。

追焚き運転時には、制御装置６０は、まず、浴槽水循環ポンプ４８を運転させ、浴槽３内の水を浴槽水循環回路１８内に取り込んで浴槽水熱交換器３２に循環させる。その状態で、制御装置６０は、沸き上げ用戻り配管３２と貯湯タンク１１の上部とが連通するように流路切替弁３０を制御し、追い焚き用ポンプ３４を運転させる。

これにより、ヒートポンプユニット２５から直接供給される水と、貯湯タンク１１内の水とが、取出配管３１を通じて浴槽水熱交換器３２に流れる。この際、浴槽水熱交換器３２では、浴槽３からの低温水が、貯湯タンク１１からの高温水と熱交換して加熱され、温度上昇する。貯湯タンク１１からの水は、浴槽水熱交換器３２を通過して温度低下した後、取入配管３３を通じて貯湯タンク１１に戻る。

さらに、制御装置６０は、追焚き運転時に、浴槽３から流出して浴槽水熱交換器３２を通過した水の温度を浴槽水熱交サーミスタ５３で検出する。そして、浴槽水熱交サーミスタ５３で検出した検出温度に基づいて、浴槽３から流出して浴槽水熱交換器３２を通過した水の温度が、設定温度に応じて決定される目標温度となるように、追い焚き用ポンプ３４の回転数を制御する。これにより、浴槽３内の水の温度が設定温度まで上昇する。

制御装置６０は、料金設定の安価な夜間時間帯の電力（いわゆる深夜電力）を利用して貯湯タンク１１内の湯を沸き上げて貯湯タンク１１内を湯で満杯にする。制御装置６０は、深夜電力を利用して沸き上げ運転を実行する場合、高能力モードで沸き上げ運転を実行する。

制御装置６０は、深夜電力を利用して貯湯タンク１１内の湯を沸き上げて貯湯タンク１１内を湯で満杯にした後、図２のフローチャートに示す制御処理を実行する。

図２のフローチャートに示す制御処理は、給湯装置制御プログラムのメインルーチンに対するサブルーチンとして実行される。

まずステップＳ１００では、ユーザの１日分の湯の使用熱量を、ユーザの過去の湯の使用状況に基づいて予測する。例えば、直近１週間の使用量、直近１週間の使用温度、直近１週間の外気温度に基づいて、ユーザの１日分の湯の使用熱量を予測する。

続くステップＳ１１０では、追加沸き上げ熱量を計算する。追加沸き上げ熱量は、追加の沸き上げ運転においてヒートポンプユニット２５が水に与える熱量である。

例えば、現在の貯湯タンク１１内の残湯熱量、およびステップＳ１００で予測した使用熱量に基づいて、追加沸き上げ熱量を計算する。例えば、以下の数式を用いて追加沸き上げ熱量を計算する。

追加沸き上げ熱量＝現在の残湯熱量−予測した使用熱量
続くステップＳ１２０では、風呂使用開始時刻を予測する。風呂使用開始時刻は、ユーザが浴室で湯の使用を開始すると予測される浴室使用開始予測時刻である。例えば、過去１週間の風呂使用開始時刻に基づいて、風呂使用開始時刻を予測する。過去１週間の風呂使用開始時刻は、制御装置６０に記憶されている。

続くステップＳ１３０では、風呂使用終了時刻を予測する。風呂使用終了時刻は、ユーザが浴室で湯の使用を終了すると予測される浴室使用終了予測時刻である。例えば、過去１週間の風呂使用終了時刻に基づいて、風呂使用終了時刻を予測する。過去１週間の風呂使用終了時刻は、制御装置６０に記憶されている。

続くステップＳ１４０では、追加沸き上げ開始時刻を、ステップＳ１２０で予測した風呂使用開始時刻と同じ時刻に設定する。追加沸き上げ開始時刻は、追加の沸き上げ運転を開始する時刻である。

続くステップＳ１５０では、追加沸き上げ終了時刻を、ステップＳ１３０で予測した風呂使用終了時刻と同じ時刻に設定する。追加沸き上げ終了時刻は、追加の沸き上げ運転を終了する時刻である。

続くステップＳ１６０では、必要沸き上げ能力を計算する。必要沸き上げ能力は、追加の沸き上げ運転においてヒートポンプユニット２５に要求される水加熱能力である。例えば、ステップＳ１４０で設定した追加沸き上げ開始時刻、ステップＳ１５０で設定した追加沸き上げ終了時刻、およびステップＳ１１０で計算した追加沸き上げ熱量に基づいて、必要沸き上げ能力を計算する。

続くステップＳ１７０では、貯湯タンク１１内が湯で満杯であるか否かを判定する。水温サーミスタ２０ａ〜２０ｇの検出結果に基づいて判定する。

ステップＳ１７０にて貯湯タンク１１内が湯で満杯であると判定した場合、ステップＳ１８０へ進み、図３に示す満杯時追加沸き上げ設定を行い、追加沸き上げ開始時刻を最終決定する。

ステップＳ１８０の満杯時追加沸き上げ設定では、まずステップＳ１８１において、ステップＳ１６０で計算した必要沸き上げ能力が、ヒートポンプユニット２５の最低能力以下であるか否かを判定する。ヒートポンプユニット２５の最低能力は、ヒートポンプユニット２５の水加熱能力の下限値のことである。

必要沸き上げ能力がヒートポンプユニット２５の最低能力を下回った場合、ヒートポンプサイクルに潤滑油が十分に循環されずに機械的ダメージを受けるなどの支障が生じるため、ヒートポンプユニット２５を最低能力以上で稼動する必要がある。

ステップＳ１８１にて必要沸き上げ能力がヒートポンプユニット２５の最低能力以下でないと判定した場合、満杯時追加沸き上げ設定を終了する。これにより、追加沸き上げ開始時刻が最終決定される。

一方、ステップＳ１８１にて必要沸き上げ能力がヒートポンプユニット２５の最低能力以下であると判定した場合、ステップＳ１８２へ進み、ステップＳ１４０で設定した追加沸き上げ開始時刻を所定時間だけ遅い時間に変更する。

続くステップＳ１８３では、追加沸き上げ時間がヒートポンプユニット２５の最低動作可能時間以上であるか否かを判定する。

追加沸き上げ時間は、ステップＳ１８２で変更した追加沸き上げ開始時刻から、ステップＳ１５０で設定した追加沸き上げ終了時刻までの時間のことである。ヒートポンプユニット２５の最低動作可能時間は、ヒートポンプユニット２５が起動してから停止するまでの時間の下限値のことである。

追加沸き上げ時間がヒートポンプユニット２５の最低動作可能時間を下回った場合、ヒートポンプサイクルに潤滑油が十分に循環されずに機械的ダメージを受けるなどの支障が生じるため、追加沸き上げ時間をヒートポンプユニット２５を最低動作可能時間以上にする必要がある。

ステップＳ１８３にて追加沸き上げ時間がヒートポンプユニット２５の最低動作可能時間以上であると判定した場合、ステップＳ１８４へ進み、必要沸き上げ能力を所定量高くした後、ステップＳ１８１へ戻る。

すなわち、ステップＳ１８４では、ステップＳ１８２で変更した追加沸き上げ開始時刻、ステップＳ１５０で設定した追加沸き上げ終了時刻、およびステップＳ１１０で計算した追加沸き上げ熱量に基づいて、必要沸き上げ能力を計算する。

一方、ステップＳ１８３にて追加沸き上げ時間がヒートポンプユニット２５の最低動作可能時間以上でないと判定した場合、ステップＳ１８５へ進み、必要沸き上げ能力をヒートポンプユニット２５の最低能力と同じ能力に設定した後、ステップＳ１８１へ戻る。

このようにステップＳ１８０の満杯時追加沸き上げ設定を行うことによって、ヒートポンプユニット２５の水加熱能力が極力低くなるように追加沸き上げ開始時刻を最終決定することができる。

一方、図２に示すステップＳ１７０にて貯湯タンク１１内が湯で満杯でないと判定した場合、ステップＳ１９０へ進み、図４に示す非満杯時追加沸き上げ設定を行い、追加沸き上げ開始時刻を最終決定する。

ステップＳ１９０の非満杯時追加沸き上げ設定では、まずステップＳ１９１において、ステップＳ１６０で計算した必要沸き上げ能力が、ヒートポンプユニット２５の最低能力を上回っているか否かを判定する。

ステップＳ１９１にて必要沸き上げ能力がヒートポンプユニット２５の最低能力を上回っていないと判定した場合、非満杯時追加沸き上げ設定を終了する。これにより、追加沸き上げ開始時刻が最終決定される。

一方、ステップＳ１９１にて必要沸き上げ能力がヒートポンプユニット２５の最低能力を上回っていると判定した場合、ステップＳ１９２へ進み、ステップＳ１４０で設定した追加沸き上げ開始時刻を所定時間だけ早い時間に変更する。

続くステップＳ１９３では、ステップＳ１９２で変更した追加沸き上げ開始時刻に追加の沸き上げ運転を開始すると仮定した場合、ステップＳ１２０で予測した風呂使用開始時刻に、貯湯タンク１１内の湯量が満杯を超えることになるか否かを判定する。

ステップＳ１９３にて貯湯タンク１１内の湯量が満杯を超えることになると判定した場合、必要沸き上げ能力が過大であると判断してステップＳ１９４へ進み、必要沸き上げ能力を所定量低くした後、ステップＳ１８１へ戻る。

一方、ステップＳ１９３にて風呂使用開始時刻に貯湯タンク１１内の湯量が満杯を超えないと判定した場合、非満杯時追加沸き上げ設定を終了する。

このようにステップＳ１９０の非満杯時追加沸き上げ設定を行うことによって、ヒートポンプユニット２５の水加熱能力が極力低くなるように追加沸き上げ開始時刻を最終決定することができる。

制御装置６０は、図２、図３のフローチャートに示す制御処理によって決定した追加沸き上げ開始時刻、必要沸き上げ能力および追加沸き上げ終了時刻に基づいて追加の沸き上げ運転を実行する。

すなわち、追加沸き上げ開始時刻になったら、ヒートポンプユニット２５を必要沸き上げ能力で稼動させて追加の沸き上げ運転を実行し、追加沸き上げ終了時刻になったら追加の沸き上げ運転を終了する。

ステップＳ１８０の満杯時追加沸き上げ設定を行った場合の作動例を図５のタイムチャートに示す。ステップＳ１８０の満杯時追加沸き上げ設定を行うことによって、ヒートポンプユニット２５の水加熱能力を極力低くできる。

ステップＳ１９０の非満杯時追加沸き上げ設定を行った場合の作動例を図６のタイムチャートに示す。ステップＳ１８０の満杯時追加沸き上げ設定を行うことによって、ヒートポンプユニット２５の水加熱能力を極力低くできる。

制御装置６０は、給湯機能または湯張り機能の利用によって貯湯タンク１１内の湯が使用されている場合、図７のフローチャートに示す制御処理を行う。図５のフローチャートに示す制御処理は、給湯制御プログラムのメインルーチンに対するサブルーチンとして実行される。

まずステップＳ２００では、貯湯タンク１１内の残湯量が湯切れ量以下であるか否かを判定する。湯切れ量は、予め制御装置６０に記憶されている所定の湯量である。貯湯タンク１１内の残湯量が湯切れ量を下回ると、貯湯タンク１１内の湯がなくなって貯湯タンク１１が空になる可能性が高くなる。

ステップＳ２００にて貯湯タンク１１内の残湯量が湯切れ量以下であると判定した場合、ステップＳ２１０へ進み、追加の沸き上げ運転を行っているか否かを判定する。

ステップＳ２１０にて追加の沸き上げ運転を行っていると判定した場合、ステップＳ２２０へ進み、追加沸き上げ能力を所定量高くする。

一方、ステップＳ２１０にて追加の沸き上げ運転を行っていないと判定した場合、ステップＳ２３０へ進み、追加の沸き上げ運転を開始する。

これにより、ユーザの湯の使用量が過去の使用実績と比較して多い場合であっても、ユーザが湯を使用している時に湯が不足してしまうことを抑制できる。

ステップＳ２００の制御処理を行うことによって追加沸き上げ能力を高くした場合の作動例を図８のタイムチャートに示す。追加沸き上げ能力を高くすることによって、ユーザが湯を使用している時に湯が不足してしまうことを抑制できる。

図９は、比較例を示すタイムチャートである。比較例では、湯張りを行っている間、追加の沸き上げ運転を行う。また、比較例では、貯湯タンク１１内の残湯量が湯切れ量以下になった場合、追加の沸き上げ運転を開始し、貯湯タンク１１内の残湯量が所定量以上になった場合、追加の沸き上げ運転を停止する。

比較例によると、貯湯タンク１１内の湯を短時間で増やす必要があるので、追加の沸き上げ運転を高能力モードで行う。そのため、追加の沸き上げ運転時のヒートポンプユニット２５の消費電力が高くなるので、ピーク電力が上がり、電気料金の基本料金が上がりやすくなる。

これに対し、本実施形態では、図５、６、８に示すタイムチャートからわかるように、追加の沸き上げ運転を低能力で長時間行うので、追加の沸き上げ運転時のヒートポンプユニット２５の消費電力を低くすることができる。そのため、比較例と比較して、ピーク電力を下げて、電気料金の基本料金を下げることができる。

本実施形態では、制御装置６０は、深夜電力時間帯（所定の時間帯）に沸き上げ運転を行い、浴室使用開始予測時刻を算出し、深夜電力時間帯よりも後に追加の沸き上げ運転を行う場合、追加沸き上げ開始時刻を、浴室使用開始予測時刻よりも前の時刻に決定する。浴室使用開始予測時刻は、浴室内で湯の使用を開始すると予測される時刻である。追加沸き上げ開始時刻は、追加の沸き上げ運転の開始時刻である。

これによると、追加の沸き上げ運転の開始を早める分、追加の沸き上げ運転での水加熱能力を低く抑えることができる。そのため、追加の沸き上げ運転でのヒートポンプユニット２５の消費電力を低く抑えることができる。

本実施形態では、制御装置６０は、追加沸き上げ熱量を算出し、過去の浴室内での湯の使用状況に基づいて、追加の沸き上げ運転の終了時刻である追加沸き上げ終了時刻を決定し、追加沸き上げ熱量および追加沸き上げ終了時刻に基づいて、追加沸き上げ開始時刻を決定する。追加沸き上げ熱量は、追加の沸き上げ運転においてヒートポンプユニット２５が水に与える熱量である。

これにより、追加の沸き上げ運転においてタンク１１に湯を確実に貯めることができる。

本実施形態では、制御装置６０は、深夜電力時間帯における沸き上げ運転の開始時にタンク１１に残っている湯の量が所定量になるように、追加沸き上げ開始時刻を決定する。

これにより、浴室内で湯を使用しているときにタンク１１内の湯が足りなくなってしまうことを抑制できる。

本実施形態では、制御装置６０は、追加の沸き上げ運転での水加熱能力が、深夜電力時間帯における沸き上げ運転での加熱能力よりも低くなるようにヒートポンプユニット２５を制御する。

これにより、追加の沸き上げ運転でのヒートポンプユニット２５の消費電力を確実に低く抑えることができる。

制御装置６０は、追加の沸き上げ運転を低能力モードで行ってもよい。これにより、追加の沸き上げ運転でのヒートポンプユニット２５の消費電力を確実に低く抑えることができる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。

（１）上記実施形態では、ヒートポンプユニット２５のヒートポンプサイクルは超臨界冷凍サイクルで構成されているが、ヒートポンプユニット２５のヒートポンプサイクルは、冷媒としてＨＦＣ系冷媒やＨＦＯ系冷媒等が用いられる亜臨界冷凍サイクルで構成されていてもよい。

（２） ヒートポンプユニット２５のヒートポンプサイクルは、例えば、エジェクタ式の冷凍サイクルで構成されていてもよい。

（３）上記実施形態では、ヒートポンプユニット２５の放熱器２６によって水を加熱するが、ヒートポンプユニット２５の代わりに、電気ヒータによって水を加熱する電気温水器を備えていてもよい。

１１ 貯湯タンク（タンク）
１５ 給湯配管（供給部）
１６ 湯張り配管（供給部）
２５ ヒートポンプユニット（加熱部）
４１ 浴槽戻り配管（供給部）
４７ 浴槽往き配管（供給部）
６０ 制御装置（制御部）

Claims (5)

1. 電力を利用して水を加熱して湯を沸かす加熱部（２５）と、
   前記加熱部（２５）で加熱された前記湯を貯めるタンク（１１）と、
   前記タンク（１１）に貯められた前記湯を浴室内の少なくとも浴槽（１１）へ供給する供給部（１５、１６、４１、４７）と、
   前記加熱部（２５）で前記湯を沸かして前記タンク（１１）に貯める沸き上げ運転、および前記タンク（１１）に貯められた前記湯を前記供給部（１５、１６、４１、４７）によって前記浴槽（１１）へ供給する湯張り運転を行う制御部（６０）とを備え、
   前記制御部（６０）は、
   所定の時間帯に前記沸き上げ運転を行い、
   前記浴室内で前記湯の使用を開始すると予測される時刻である浴室使用開始予測時刻を算出し、
   前記深夜電力時間帯よりも後に追加の前記沸き上げ運転を行う場合、前記追加の沸き上げ運転の開始時刻である追加沸き上げ開始時刻を、前記浴室使用開始予測時刻よりも前の時刻に決定する給湯装置。
2. 前記制御部（６０）は、
   前記追加の沸き上げ運転において前記加熱部（２５）が前記水に与える熱量である追加沸き上げ熱量を算出し、
   過去の前記浴室内での前記湯の使用状況に基づいて、前記追加の沸き上げ運転の終了時刻である追加沸き上げ終了時刻を決定し、
   前記追加沸き上げ熱量および前記追加沸き上げ終了時刻に基づいて、前記追加沸き上げ開始時刻を決定する請求項１に記載の給湯装置。
3. 前記制御部（６０）は、前記所定の時間帯における前記沸き上げ運転の開始時に前記タンク（１１）に残っている前記湯の量が所定量になるように、前記追加沸き上げ開始時刻を決定する請求項１または２に記載の給湯装置。
4. 前記制御部（６０）は、前記追加の沸き上げ運転での前記湯の加熱能力が、前記所定の時間帯における前記沸き上げ運転での前記加熱能力よりも低くなるように前記加熱部（２５）を制御する請求項１ないし３のいずれか１つに記載の給湯装置。
5. 前記制御部（６０）は、
   前記沸き上げ運転を、前記湯の加熱能力が高い高能力モード、および前記高能力モードよりも前記加熱能力が低い低能力モードのいずれかで行うように前記加熱部（２５）を制御し、
   前記追加の沸き上げ運転を前記低能力モードで行う請求項１ないし３のいずれか１つに記載の給湯装置。

Images