JP2018136103A - 貯湯式給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】給湯端末への給湯に影響を及ぼすことなく、浴槽への湯張りを行うことのできる貯湯式給湯機を提供する。【解決手段】ヒートポンプユニット１００は、ヒートポンプ入水配管１２１を通じて貯湯ユニット２００から供給された水（低温水）を加熱する。貯湯タンク２０１は、ヒートポンプユニット１００により加熱された湯（高温水）を貯湯する。一般給湯混合弁２０５は、貯湯タンク２０１から取り出した湯水を、給水端２４１から供給された市水と混合し、給湯端２４２を通じて給湯端末に給湯する。直接湯張り配管２３３は、ヒートポンプユニット１００により加熱された湯（比較的温度が低い湯）を、貯湯タンク２０１及び一般給湯混合弁２０５をバイパスして浴槽３００へと導く。湯張り切換弁２０７は、ヒートポンプユニット１００により加熱された湯の供給先を、貯湯タンク２０１と直接湯張り配管２３３との何れかに切り換える。【選択図】図１

Description

本発明は、貯湯式給湯機に関する。

従来より、ヒートポンプユニットと貯湯ユニットとを備えた貯湯式給湯機が、家庭や施設に導入されている。このような貯湯式給湯機は、例えば、電気料金が安い夜間に稼働し、ヒートポンプユニットにて加熱した（沸き上げた）湯を貯湯ユニットの貯湯タンク内に貯湯（蓄熱）する。そして、日中において湯が使用される際に、貯湯タンクから取り出した湯と市水とを混合して、給湯する。

このような貯湯式給湯機の先行技術として、例えば、貯湯ユニットにおける貯湯タンク（貯湯槽）の小型化を目的とした貯湯式給湯機の発明が、特許文献１や特許文献２に開示されている。
特許文献１に開示された貯湯式給湯機（ヒートポンプ給湯機）では、浴槽への湯張り（浴槽への給湯）を行う際に、貯湯時の加熱温度よりも低い加熱温度にてヒートポンプユニット（冷媒回路）を運転する。そして、このように加熱した湯を、貯湯タンクからの湯及び市水と混合した後に、浴槽へ給湯する。

また、特許文献２に開示された貯湯式給湯機（給湯装置）では、浴槽への湯張りを行う際に、貯湯タンクの湯を用いることなく、ヒートポンプユニット（ヒートポンプ装置）で比較的低温に加熱した湯を、混合バルブを通過させた後に、浴槽へ給湯する。

特開２００５−１９５２１１号公報 特開２００８−３０４１４５号公報

近年、このような貯湯式給湯機だけでなく、太陽光発電装置に代表される発電設備も、家庭や施設に導入されている。これら貯湯式給湯機及び発電設備が導入された家庭や施設では、日中に生じる余剰電力量（例えば、発電電力量から消費電力量を差し引いた電力量）を用いて、貯湯式給湯機を稼働させることも可能となっている。
それでも、余剰電力量を用いて貯湯式給湯機を稼働させる際に、貯湯タンクの沸き増し（追加の貯湯運転）を行うことは、あまり適切でない。つまり、日中に沸き増しを行う際には、夜間のうちに貯湯タンク内に蓄熱された温度よりも高い温度で湯を沸き上げる必要がある。そのため、このような沸き増しを日中に行うと、ＣＯＰ（Coefficient Of Performance）が低くなるだけでなく、必要とする消費電力量が発電電力量を超えてしまい、余分な買電を生じさせることが懸念される。

そこで、余剰電力量を用いて、特許文献１，２の発明のように、浴槽への湯張りを行うことが考えられる。
しかしながら、特許文献１の発明では、低い加熱温度にてヒートポンプユニットを運転し、このように加熱した湯を、第１の混合弁を用いて貯湯タンクからの湯と混合し、更に下流で、第２の混合弁を用いて市水と混合する構成となっている。そのため、余剰電力量を用いて低温度で湯を加熱するとしても、必ず貯湯タンクからの出湯があり、高温の湯を消費してしまうことになる。
一方、特許文献２の発明では、貯湯タンク内の湯を消費することがないものの、シャワーといった給湯端末へと繋がる混合バルブを通過させた後に浴槽へ給湯する構成となっている。そのため、余剰電力量を用いて加熱した低温の湯を浴槽へ給湯している最中に、例えば、シャワーが使用されてしまうと、この低温の湯が混合バルブを通じてシャワーから給湯されてしまうという問題があった。

そのため、給湯端末への給湯に影響を及ぼすことなく、浴槽への湯張りを行うことのできる貯湯式給湯機が求められていた。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、給湯端末への給湯に影響を及ぼすことなく、浴槽への湯張りを行うことのできる貯湯式給湯機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る貯湯式給湯機は、
湯水を加熱するヒートポンプ装置と、
前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を貯湯する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクから取り出した湯水を、市水と混合して給湯端末に供給する混合弁と、
前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を、前記貯湯タンク及び前記混合弁をバイパスして浴槽へと導く湯張り配管と、
前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水の供給先を、前記貯湯タンクと前記湯張り配管との何れかに切り換える切換弁と、
を備える。

本発明に係る貯湯式給湯機では、例えば、余剰電力量に応じた低い加熱能力でヒートポンプ装置を稼働させ、このヒートポンプ装置にて加熱された湯水（比較的低い温度の湯）を用いた湯張り（直接湯張り運転）を行う際に、貯湯タンク及び混合弁をバイパスして浴槽へと導く湯張り配管を用いて給湯する。このため、湯張りの途中で、給湯端末が使用された場合でも、貯湯タンクから取り出した湯水を、混合弁にて市水と混合して給湯端末に供給でき、ヒートポンプ装置が加熱した低い温度の湯が給湯端末から供給されることがない。この結果、給湯端末への給湯に影響を及ぼすことなく、浴槽への湯張りを行うことができる。

本発明の実施形態に係る貯湯式給湯機の構成を示す構成図 貯湯式給湯機が配置される家庭における全体構成を示す模式図 貯湯式給湯機の接続構成を説明するためのブロック図 貯湯運転時における湯水の動作経路を説明するための模式図 一般給湯運転時における湯水の動作経路を説明するための模式図 一般給湯処理を説明するためのフローチャート 通常湯張り運転時における湯水の動作経路を説明するための模式図 通常湯張り処理を説明するためのフローチャート 通常保温運転時における湯水の動作経路を説明するための模式図 通常保温処理を説明するためのフローチャート 直接湯張り運転時における湯水の動作経路を説明するための模式図 直接湯張り処理を説明するためのフローチャート 温調制御処理の詳細を説明するためのフローチャート 直接保温運転時における湯水の動作経路を説明するための模式図 直接保温処理を説明するためのフローチャート 貯湯式給湯機における一日の運転動作例を説明するためのグラフ

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本明細書で使用する各図においては、共通する要素に同一の符号を付けるものとする。また、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。

＜貯湯式給湯機の構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る貯湯式給湯機１の構成を示す構成図である。この貯湯式給湯機１は、大きく分けて、ヒートポンプユニット１００と、貯湯ユニット２００とを含んで構成されている。
また、貯湯式給湯機１には、浴槽３００と、ヒートポンプユニット１００の制御を行うヒートポンプコントローラ４００と、貯湯ユニット２００の制御を行う貯湯ユニットコントローラ５００と、ユーザに操作されるリモコン６００とが含まれている。

ヒートポンプユニット（ヒートポンプ装置）１００は、圧縮機１０１と、冷媒−水熱交換器１０２と、膨張弁１０３と、蒸発器１０４とを含んで構成されている。これらは、環状に接続され、冷媒を循環させるための冷凍サイクル回路（冷媒回路）が形成されている。
ヒートポンプユニット１００と、貯湯ユニット２００とは、ヒートポンプ入水配管１２１、及び、ヒートポンプ出湯配管１２２を介して接続されている。そして、ヒートポンプ出湯配管１２２には、ヒートポンプユニット１００により加熱された（沸き上げられた）湯の出湯温度を検出するための出湯温度センサ１１１が設置されている。

圧縮機１０１は、冷媒を圧縮して温度及び圧力を上昇させる。なお、冷媒には、例えば、ＣＯ₂、ＨＦＣ、ＨＣ、及び、ＨＦＯ等を適用可能であるが、特にこれらに限定されるものではない。圧縮機１０１は、回転数に応じて容量（単位当たりの送り出し量）を変化させることができるインバータ回路を備える。
圧縮機１０１は、ヒートポンプコントローラ４００からの制御に従って、目標の加熱能力となるように回転数を調整する。

冷媒−水熱交換器１０２は、ヒートポンプ入水配管１２１を通じて送られる水（低温水）を目標の温度まで昇温加熱するための加熱源である。冷媒−水熱交換器１０２は、例えば、プレート式あるいは二重管式に代表される熱交換器であり、冷媒と水との間で熱交換を行う。
冷媒−水熱交換器１０２における熱交換により、冷媒は放熱して温度が下降し、一方、水は吸熱して温度が上昇する。冷媒−水熱交換器１０２は、加熱した湯を、ヒートポンプ出湯配管１２２を通じて貯湯ユニット２００に供給する。

膨張弁１０３は、冷媒を膨張させて温度及び圧力を下降させる。膨張弁１０３は、ヒートポンプコントローラ４００からの制御に従って弁の開度を調整する。例えば、膨張弁１０３は、冷媒の圧縮機吸入過熱度、もしくは圧縮機吐出温度が目標の温度となるように開度を調整する。

蒸発器１０４は、図示せぬ送風機により送られてきた外気と冷媒との間で熱交換を行う。蒸発器１０４における熱交換により冷媒は吸熱し、外気は放熱して温度が下降する。

貯湯ユニット２００は、主に、貯湯タンク２０１と、タンク側ポンプ２０２と、第１の流路切換弁２０３と、第２の流路切換弁２０４と、一般給湯混合弁２０５と、風呂給湯混合弁２０６と、湯張り切換弁２０７と、湯張り流量調整弁２０８と、湯張り開閉弁２０９と、風呂熱交換器２１０と、浴槽循環ポンプ２１１とを備える。

貯湯タンク２０１は、例えば、金属（一例としてステンレス）や樹脂で形成されており、ヒートポンプユニット１００により加熱された湯を貯湯する。より詳細に貯湯タンク２０１は、ヒートポンプ出湯配管１２２、及び、湯張り切換弁２０７を通じてヒートポンプユニット１００から送られた湯を上部から流入させる。
これにより、貯湯タンク２０１内には、上部から下部に向かって高温域の湯と低温域の水との温度成層が形成される。貯湯タンク２０１の表面には、貯湯されている湯水の温度を検出するための貯湯温度センサ２２１が高さ方向に複数設置されている。

タンク側ポンプ２０２は、第１の流路切換弁２０３から供給された水を、第２の流路切換弁２０４を通じて送り出す。
例えば、タンク側ポンプ２０２は、後述する貯湯運転（沸き上げ運転）時に、貯湯タンク２０１の下部（底部）から取り出した低温水を、ヒートポンプ入水配管１２１を通じてヒートポンプユニット１００に供給し、そして、ヒートポンプユニット１００にて加熱された湯を、ヒートポンプ出湯配管１２２、及び、湯張り切換弁２０７を通じて貯湯タンク２０１の上部（頂部）に戻す。その際、タンク側ポンプ２０２は、例えば、出湯温度センサ１１１にて検出される出湯温度が目標貯湯温度となるように回転数を調整する。
また、後述する直接湯張り運転時に、タンク側ポンプ２０２は、ヒートポンプユニット１００にて加熱された湯を、ヒートポンプ出湯配管１２２、湯張り切換弁２０７、直接湯張り配管２３３を通じて浴槽３００に給湯する。

第１の流路切換弁２０３は、例えば、３方弁であり、入水口ａ，ｂと出水口ｃとを備えている。入水口ａは、配管を経由して貯湯タンク２０１（下部）と接続されている。入水口ｂは、温水導出配管２３２を経由して風呂熱交換器２１０と接続されている。出水口ｃは、配管を経由してタンク側ポンプ２０２（吸入側）と接続されている。
第１の流路切換弁２０３は、貯湯運転時や直接湯張り運転時に、入水側を入水口ａに切り換え（入水口ａ−出水口ｃを開放、入水口ｂ−出水口ｃを閉塞）、タンク側ポンプ２０２（吸入側）と貯湯タンク２０１の下部とを接続させる。
また、第１の流路切換弁２０３は、後述する通常保温運転時や後述する直接保温運転時に、入水側を入水口ｂに切り換え（入水口ｂ−出水口ｃを開放、入水口ａ−出水口ｃを閉塞）、タンク側ポンプ２０２（吸入側）と温水導出配管２３２（風呂熱交換器２１０）とを接続させる。

第２の流路切換弁２０４は、例えば、３方弁であり、入水口ａと出水口ｂ，ｃとを備えている。入水口ａは、配管を経由してタンク側ポンプ２０２（吐出側）と接続されている。出水口ｂは、ヒートポンプ入水配管１２１を経由してヒートポンプユニット１００と接続されている。出水口ｃは、配管を経由して貯湯タンク２０１の下部と接続されている。
第２の流路切換弁２０４は、貯湯運転時や直接湯張り運転時に、出水側を出水口ｂに切り換え（入水口ａ−出水口ｂを開放、入水口ａ−出水口ｃを閉塞）、タンク側ポンプ２０２（吐出側）とヒートポンプ入水配管１２１とを接続させる。
また、第２の流路切換弁２０４は、通常保温運転時に、出水側を出水口ｃに切り換え（入水口ａ−出水口ｃを開放、入水口ａ−出水口ｂを閉塞）、タンク側ポンプ２０２（吐出側）と貯湯タンク２０１の下部とを接続させる。

一般給湯混合弁２０５は、貯湯タンク２０１の上部から取り出した湯（高温水）と、給水端２４１から供給された市水とを混合する。つまり、貯湯タンク２０１の湯を用いて給湯する一般給湯運転を行う際に、一般給湯混合弁２０５は、貯湯タンク２０１から取り出した湯と市水とを混合させて、一般給湯用の設定温度に調整しつつ、給湯端２４２を通じて給湯端末（一例として、シャワーやカラン）に給湯する。
なお、混合前の湯の温度は、一例として、貯湯タンク２０１における最上部の貯湯温度センサ２２１（上から０Ｌ位置に配置された貯湯温度センサ２２１）が検出した温度を用いている。この他にも、一般給湯混合弁２０５（以下に説明する風呂給湯混合弁２０６も同様）と貯湯タンク２０１の上部とを結ぶ配管に、別途、タンク出湯温度センサを配置し、このタンク出湯温度センサによって、混合前の湯の温度を検出するようにしてもよい。

風呂給湯混合弁２０６は、貯湯タンク２０１の上部から取り出した湯と、給水端２４１から供給された市水とを混合する。つまり、貯湯タンク２０１の湯を用いて浴槽３００に給湯する通常湯張り運転を行う際に、風呂給湯混合弁２０６は、貯湯タンク２０１から取り出した湯と市水とを混合させて、風呂給湯用の設定温度（浴槽設定湯温）に調整しつつ、浴槽往き配管２３４、及び、浴槽戻り配管２３５を通じて湯張りを行う。

湯張り切換弁２０７は、例えば、３方弁であり、入水口ａと出水口ｂ，ｃとを備えている。入水口ａは、ヒートポンプ出湯配管１２２と接続されている。出水口ｂは、湯張り流量調整弁２０８を経由して直接湯張り配管２３３と接続されている。出水口ｃは、配管を経由して貯湯タンク２０１の上部と接続されている。
湯張り切換弁２０７は、貯湯運転時に、出水側を出水口ｃに切り換え（入水口ａ−出水口ｃを開放、入水口ａ−出水口ｂを閉塞）、ヒートポンプ出湯配管１２２と貯湯タンク２０１の上部とを接続させる。
また、湯張り切換弁２０７は、直接湯張り運転時に、出水側を出水口ｂに切り換え（入水口ａ−出水口ｂを開放、入水口ａ−出水口ｃを閉塞）、ヒートポンプ出湯配管１２２と直接湯張り配管２３３（湯張り流量調整弁２０８）とを接続させる。

湯張り流量調整弁２０８は、直接湯張り運転時に、直接湯張り配管２３３を通じて浴槽３００に給湯される湯の流量を調整する。つまり、浴槽３００側が大気解放（大気開放）となっていても、ヒートポンプユニット１００にて加熱する湯の流量を適切に制御することができる。

湯張り開閉弁２０９は、通常湯張り運転時に弁を開放し、貯湯タンク２０１の上部から出湯された後、風呂給湯混合弁２０６にて市水と混合された湯を、浴槽往き配管２３４、及び、浴槽戻り配管２３５を通じて、浴槽３００に送る。

風呂熱交換器２１０は、温水導入配管２３１を通じて貯湯タンク２０１の上部から送られた湯と、浴槽３００の湯との間で熱交換を行う。
具体的に風呂熱交換器２１０は、浴槽循環ポンプ２１１が稼働することにより浴槽３００の湯が循環している状態で、風呂熱交換器２１０を通る浴槽３００の湯と、温水導入配管２３１を通じて供給される湯との間で熱交換を行う。その際、温水導入配管２３１を通じて供給される湯は温度が下降し、一方、風呂熱交換器２１０を通る浴槽３００の湯は吸熱して温度が上昇する。
そして、温度が下降した湯は、温水導出配管２３２を経由してタンク側ポンプ２０２（第１の流路切換弁２０３）へと供給される。

浴槽循環ポンプ２１１は、浴槽戻り配管２３５を通じて吸入した浴槽３００の湯を、風呂熱交換器２１０（入水側）に向けて吐出し、風呂熱交換器２１０、浴槽往き配管２３４、そして、浴槽３００の順に湯を循環させる。
なお、風呂熱交換器２１０の入水側には、浴槽３００の湯温を検出するための浴槽温度センサ２２３が配置されている。また、風呂熱交換器２１０の出水側には、風呂熱交換器２１０により加熱された湯の温度を検出するための浴槽往き温度センサ２２２が配置されている。

ヒートポンプコントローラ４００は、ヒートポンプユニット１００を制御する。また、貯湯ユニットコントローラ５００は、貯湯ユニット２００を制御する。なお、貯湯ユニットコントローラ５００とヒートポンプコントローラ４００とは、通信可能に接続されており、必要な情報を送受信する。

リモコン６００は、貯湯ユニットコントローラ５００と通信可能に接続されており、必要な情報を送受信する。このリモコン６００には、操作ボタンや表示部が配置されており、例えば、ユーザからの操作に応じて、貯湯ユニットコントローラ５００に指示を与えたり、貯湯ユニットコントローラ５００から得た情報に応じて、貯湯ユニット２００の運転状況を表示する。

このような貯湯式給湯機１は、配置される家庭や施設において、他の装置と適宜接続されて使用される。
具体例として、ある家庭では、図２に示すように、貯湯式給湯機１と他の装置とが接続されて使用される。図２は、貯湯式給湯機１が配置される家庭における全体構成を示す模式図である。なお、図２において、ヒートポンプコントローラ４００やリモコン６００は省略しているが、実際には接続されて使用される。

図２に示す具体例では、ヒートポンプユニット１００、貯湯ユニット２００、及び、貯湯ユニットコントローラ５００の他に、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）コントローラ７００、太陽光発電装置７１０、パワーコンディショナ７２０、分電盤７３０、及び、電力メータ７４０が含まれている。なお、図２では、省略しているが、電力を消費する各種の家電機器も実際には含まれている。

ＨＥＭＳコントローラ７００は、パワーコンディショナ７２０と通信可能に接続されており、太陽光発電装置７１０にて発電された発電電力量の情報を取得する。また、ＨＥＭＳコントローラ７００は、電力メータ７４０とも通信可能に接続されており、電力メータ７４０にて計測された消費電力量の情報を取得する。
更に、ＨＥＭＳコントローラ７００は、貯湯ユニットコントローラ５００とも通信可能に接続されており、例えば、取得した発電電力量の情報と消費電力量の情報とから余剰電力量を求め、直接湯張り運転を含む指令を貯湯ユニットコントローラ５００に発する。

より具体的に、ＨＥＭＳコントローラ７００は、その時点の太陽光発電装置７１０の発電電力量、電力メータ７４０により計測された家庭内の消費電力量、及び、天気予報や過去実績を利用して予測される予測発電電力量に基づいて、余剰電力量を算出する。そして、ＨＥＭＳコントローラ７００は、算出した余剰電力量に基づいて、直接湯張り運転や直接保温運転の指令を貯湯ユニットコントローラ５００に発する。
なお、このような余剰電力量の算出は、貯湯ユニットコントローラ５００側にて行ってもよく、その場合、ＨＥＭＳコントローラ７００は、発電電力量の情報、消費電力量の情報、及び、天気予報や過去実績の情報を貯湯ユニットコントローラ５００に送信する。

太陽光発電装置７１０は、例えば、ソーラーパネルに代表される発電モジュールであり、太陽光を受けて発電を行う。

パワーコンディショナ７２０は、例えば、太陽光発電インバータ（Photo Voltec inverter）からなり、太陽光発電装置７１０にて発電された電力（直流）を、交流に変換して分電盤７３０を通じて出力する。また、パワーコンディショナ７２０は、太陽光発電装置７１０における発電電力量の情報を、ＨＥＭＳコントローラ７００に供給する。

分電盤７３０は、パワーコンディショナ７２０から供給された電力や商用電源ＰＳから供給された電力を、家庭内の部屋や階に分けて分配する。分電盤７３０は、貯湯ユニット２００にも電力を分配している。つまり、貯湯式給湯機１は、太陽光発電装置７１０が発電する発電電力が十分に大きいときは発電電力により稼働し、一方、夜間に代表される発電が行われないときには、商用電源ＰＳからの電力により稼働する。

電力メータ７４０は、例えば、スマートメータからなり、家庭内で消費された電力（消費電力量）を計測する。電力メータ７４０は、計測した消費電力量の情報を、ＨＥＭＳコントローラ７００に供給する。

次に、貯湯ユニットコントローラ５００を中心として、貯湯式給湯機１を説明する。図３は、貯湯式給湯機１の接続構成を説明するためのブロック図である。図３に示すように、貯湯ユニットコントローラ５００は、測定部５０１、演算部５０２、制御部５０３、及び、記憶部５０４を含んで構成されている。

このような構成の貯湯ユニットコントローラ５００には、入力として、出湯温度センサ１１１、貯湯温度センサ２２１、浴槽往き温度センサ２２２、及び、浴槽温度センサ２２３が接続されている。
また、貯湯ユニットコントローラ５００には、入出力として、ヒートポンプコントローラ４００、リモコン６００、及び、ＨＥＭＳコントローラ７００が接続されている。
更に、貯湯ユニットコントローラ５００には、出力として、タンク側ポンプ２０２、第１の流路切換弁２０３、第２の流路切換弁２０４、一般給湯混合弁２０５、風呂給湯混合弁２０６、湯張り切換弁２０７、湯張り流量調整弁２０８、湯張り開閉弁２０９、及び、浴槽循環ポンプ２１１（より詳細には、各アクチュエータ）が接続されている。

測定部５０１は、出湯温度センサ１１１、貯湯温度センサ２２１、浴槽往き温度センサ２２２、及び、浴槽温度センサ２２３が検出した情報に従って、湯の温度（それぞれの湯温）を測定する。

演算部５０２は、測定部５０１が計測した湯の温度に基づいて、制御動作を演算する。
例えば、演算部５０２は、沸き上げ運転時に、貯湯タンク２０１内の蓄熱量から目標出湯温度を求め、ヒートポンプユニット１００の動作内容を演算する。
また、演算部５０２は、余剰電力量の算出を、貯湯ユニットコントローラ５００側で行う場合に、ＨＥＭＳコントローラ７００から取得した発電電力量の情報と消費電力量の情報とから余剰電力量を求める（一例として、余剰電力量＝発電電力量−消費電力量）。

制御部５０３は、演算部５０２が演算した動作内容に基づいて、ヒートポンプユニット１００、及び、タンク側ポンプ２０２〜湯張り開閉弁２０９、及び、浴槽循環ポンプ２１１のアクチュエータを制御する。
また、制御部５０３は、余剰電力の発生に伴いＨＥＭＳコントローラ７００から送られる直接湯張り運転や直接保温運転の指令を受け取ると、同様に、ヒートポンプユニット１００、及び、タンク側ポンプ２０２〜湯張り開閉弁２０９、及び、浴槽循環ポンプ２１１のアクチュエータを制御する。

記憶部５０４は、予め定められた定数やリモコン６００から送信される設定値といった種々の情報を記憶する。例えば、記憶部５０４は、一回の給湯時に見込まれる最大熱量を示す規定値（タンク給湯閾値）、一般給湯用の給湯設定温度、湯張り用の設定温度（浴槽設定湯温）や設定湯量（浴槽設定湯量）、及び、直接湯張り運転時の加熱温度（出湯温度）といった情報を記憶する。そして、演算部５０２や制御部５０３は、必要に応じて、記憶部５０４に記憶された情報を参照し、あるいは、書き換えを行うことが可能である。

なお、このような測定部５０１、演算部５０２、及び、制御部５０３は、例えば、マイコンにより構成される。また、記憶部５０４は、例えば、半導体メモリによって構成される。

＜貯湯運転（沸き上げ運転）＞
本発明の実施形態における貯湯式給湯機１の貯湯運転（沸き上げ運転）について説明を行う。一般に、貯湯運転は、電気料金が安い夜間（深夜料金時間帯）に行われる。貯湯運転時には、貯湯ユニットコントローラ５００によって、第１の流路切換弁２０３、第２の流路切換弁２０４、及び、湯張り切換弁２０７は、以下のように制御される。

貯湯ユニットコントローラ５００は、第１の流路切換弁２０３の入水側を入水口ａに切り換え（入水口ａ−出水口ｃを開放、入水口ｂ−出水口ｃを閉塞）、タンク側ポンプ２０２（吸入側）と貯湯タンク２０１の下部とを接続させる。
また、貯湯ユニットコントローラ５００は、第２の流路切換弁２０４の出水側を出水口ｂに切り換え（入水口ａ−出水口ｂを開放、入水口ａ−出水口ｃを閉塞）、タンク側ポンプ２０２（吐出側）とヒートポンプ入水配管１２１とを接続させる。
更に、貯湯ユニットコントローラ５００は、湯張り切換弁２０７の出水側を出水口ｃに切り換え（入水口ａ−出水口ｃを開放、入水口ａ−出水口ｂを閉塞）、ヒートポンプ出湯配管１２２と貯湯タンク２０１の上部とを接続させる。

この状態で、貯湯ユニットコントローラ５００は、ヒートポンプユニット１００を稼働させ、そして、タンク側ポンプ２０２を稼働させる。これにより、図４に示すように、貯湯タンク２０１の下部から取水された水（低温水）は、第１の流路切換弁２０３、タンク側ポンプ２０２、第２の流路切換弁２０４、ヒートポンプ入水配管１２１の順に流れ、冷媒−水熱交換器１０２に送られる。そして、冷媒−水熱交換器１０２にて冷媒との熱交換によって加熱された（沸き上げられた）湯は、ヒートポンプ出湯配管１２２、及び、湯張り切換弁２０７を通り、貯湯タンク２０１の上部へと導かれる。
貯湯ユニットコントローラ５００は、このようにして、貯湯タンク２０１の下部から取り出した水をヒートポンプユニット１００にて加熱し、加熱した湯を貯湯タンク２０１の上部へと送ることが可能となる。このような貯湯運転により、貯湯タンク２０１内には、上部から高温の湯が徐々に積層された状態で貯湯されていく。

貯湯運転では、貯湯ユニットコントローラ５００によって、例えば、リモコン６００の給湯設定温度以上、かつ、給湯負荷に対応した必要蓄熱量となるように、貯湯タンク２０１の貯湯温度が決められている（一例として、６５℃）。
また、貯湯タンク２０１の蓄熱量が閾値（ヒートポンプ沸き上げ閾値）を下回った場合にも貯湯運転が開始される。

このような貯湯運転において、貯湯ユニットコントローラ５００は、例えば、ヒートポンプコントローラ４００に対して、目標貯湯量を指令する。そして、貯湯タンク２０１の蓄熱量が目標貯湯量になると、ヒートポンプユニット１００は、貯湯運転を停止する。なお、目標貯湯量は、例えば、現在からある決まった時間までに予測される給湯負荷と、現在の貯湯タンク２０１の蓄熱量との差から算出される。予測される給湯負荷は、過去数日間の給湯負荷を学習して定めるようにするとよい。

＜一般給湯運転＞
続いて、貯湯タンク２０１からの湯を、給湯端末（一例として、シャワーやカラン）に給湯する一般給湯運転について説明を行う。一般給湯運転では、例えば、給湯端２４２に接続された給湯端末の水栓が開かれると（給湯負荷が生じると）、図５に示すように、貯湯タンク２０１の上部から取水された湯は、一般給湯混合弁２０５を通り、給湯端２４２から給湯端末に給湯される。

以下、このような一般給湯運転を行う処理（一般給湯処理）について、図６を参照して説明する。図６は、一般給湯処理を説明するためのフローチャートである。この一般給湯処理は、例えば、給湯端２４２に接続された給湯端末の水栓が開かれた際に開始する。

貯湯ユニットコントローラ５００は、給湯流量が基準値以上となるまで待機する（ステップＳ１０１；Ｎｏ）。なお、一般給湯混合弁２０５と給湯端２４２とを繋ぐ配管には、図示せぬ給湯流量センサが設けられており、この給湯流量センサにおいて、安定的に給湯流量を検出できる下限値が基準値として設定されている。
この待機状態から、給湯端末の水栓が開かれ、給湯流量が増加して、基準値以上となると（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、貯湯ユニットコントローラ５００は、一般給湯混合弁２０５を温調制御する（ステップＳ１０２）。
一般給湯混合弁２０５は、給湯端２４２から給湯する湯の温度を調節するための弁であり、貯湯タンク２０１の上部から供給される高温の湯と、給水端２４１から供給される市水とを混合し、例えば、混合比を可変して図示せぬ給湯温度センサの検出する湯温が給湯温度（給湯設定温度）となるように調節して出湯する。この給湯温度は、リモコン６００によりユーザによって設定されている。
なお、貯湯タンク２０１では、上部から湯水を供給するのに伴い、給水端２４１より供給される市水が下部から流入する。

貯湯ユニットコントローラ５００は、給湯流量が基準値を下回ったか否かを判別する（ステップＳ１０３）。貯湯ユニットコントローラ５００は、給湯流量が基準値を下回っていないと判別すると（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、ステップＳ１０２の温調制御を継続する。

一方、給湯流量が基準値を下回ったと判別した場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）に、貯湯ユニットコントローラ５００は、一般給湯処理を終え、再び待機状態となる。

＜通常湯張り運転＞
続いて、貯湯タンク２０１の湯を用いて浴槽３００に湯を張る通常湯張り運転について説明を行う。この通常湯張り運転において、図７に示すように、貯湯タンク２０１の上部から取水された湯は、風呂給湯混合弁２０６、湯張り開閉弁２０９の順に送られ、そして、浴槽往き配管２３４、及び、浴槽戻り配管２３５を通じて、浴槽３００に給湯される。

以下、このような通常湯張り運転を行う処理（通常湯張り処理）について、図８を参照して説明する。図８は、通常湯張り処理を説明するためのフローチャートである。この湯張り処理は、例えば、リモコン６００からの湯張り指令（通常湯張りの指令）に応答して実行される。

貯湯ユニットコントローラ５００は、リモコン６００から湯張り指令（通常湯張りの指令）がなされるまで待機する（ステップＳ２０１；Ｎｏ）。
この待機状態から、リモコン６００により湯張り指令がなされると（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、貯湯ユニットコントローラ５００は、湯張り開閉弁２０９を開放する（ステップＳ２０２）。

貯湯ユニットコントローラ５００は、風呂給湯混合弁２０６を温調制御する（ステップＳ２０３）。
風呂給湯混合弁２０６は、浴槽３００に給湯する湯の温度を調節するための弁であり、貯湯タンク２０１の上部から供給される高温の湯と、給水端２４１から供給される市水とを混合し、例えば、混合比を可変して図示せぬ給湯温度センサの検出する湯温が浴槽設定湯温となるように調節して出湯する。
なお、貯湯タンク２０１では、上部から湯水を供給するのに伴い、給水端２４１より供給される市水が下部から流入する。

貯湯ユニットコントローラ５００は、湯張り積算流量が浴槽設定湯量以上となったか否かを判別する（ステップＳ２０４）。例えば、通常湯張り運転中では、図示せぬ流量センサが流量を積算しており、貯湯ユニットコントローラ５００は、この積算流量がリモコン６００で設定された浴槽設定湯量以上となったかどうかを判別する。貯湯ユニットコントローラ５００は、湯張り積算流量が浴槽設定湯量以上でないと判別すると（ステップＳ２０４；Ｎｏ）、ステップＳ２０３の温調制御を継続する。

一方、湯張り積算流量が浴槽設定湯量以上となったと判別した場合（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）に、貯湯ユニットコントローラ５００は、湯張り開閉弁２０９を閉鎖し（ステップＳ２０５）、通常湯張り処理を終え、再び待機状態となる。

なお、通常湯張り処理のステップＳ２０４では、流量センサが積算した流量を用いて、湯張りの終了を判別する場合について説明したが、他に、浴槽３００の水位を検出する図示せぬ水位センサを用いて、湯張りの終了を判別するようにしてもよい。

＜通常保温運転＞
続いて、貯湯タンク２０１の湯を用いて浴槽３００の湯を加熱する通常保温運転について説明を行う。
この通常保温運転では、図９に示すように、浴槽循環ポンプ２１１が稼働され、浴槽３００の湯が風呂熱交換器２１０を通って循環される。
一方、貯湯タンク２０１の上部から取水された湯は、温水導入配管２３１、風呂熱交換器２１０の順に送られる。そして、風呂熱交換器２１０にて浴槽３００の湯との熱交換によって放熱して温度が下降した低温水となる。このように温度が下降した低温水は、温水導出配管２３２を経由して第１の流路切換弁２０３、タンク側ポンプ２０２、第２の流路切換弁２０４の順に送られ、貯湯タンク２０１の下部に戻される。また、風呂熱交換器２１０を通った浴槽３００の湯は加熱される。

以下、このような通常保温運転における処理（通常保温処理）について、図１０を参照して説明する。図１０は、通常保温処理を説明するためのフローチャートである。この通常保温処理は、例えば、リモコン６００からの保温指令（通常保温運転の指令）に応答して実行される。

貯湯ユニットコントローラ５００は、リモコン６００から保温指令（通常保温運転の指令）がなされるまで待機する（ステップＳ３０１；Ｎｏ）。
この待機状態から、リモコン６００により保温指令がなされると（ステップＳ３０１；Ｙｅｓ）、貯湯ユニットコントローラ５００は、第１の流路切換弁２０３の入水口を、温水導出配管２３２（風呂熱交換器２１０）側へ切り換える（ステップＳ３０２）。つまり、貯湯ユニットコントローラ５００は、第１の流路切換弁２０３の入水側を入水口ｂに切り換え（入水口ｂ−出水口ｃを開放、入水口ａ−出水口ｃを閉塞）、タンク側ポンプ２０２（吸入側）と風呂熱交換器２１０とを接続させる。

貯湯ユニットコントローラ５００は、第２の流路切換弁２０４の出水口を、貯湯タンク２０１の下部側へ切り換える（ステップＳ３０３）。つまり、貯湯ユニットコントローラ５００は、第２の流路切換弁２０４の出水側を出水口ｃに切り換え（入水口ａ−出水口ｃを開放、入水口ａ−出水口ｂを閉塞）、タンク側ポンプ２０２（吐出側）と貯湯タンク２０１の下部とを接続させる。

貯湯ユニットコントローラ５００は、浴槽循環ポンプ２１１を稼働させる（ステップＳ３０４）。この浴槽循環ポンプ２１１の稼働に伴い、浴槽３００の湯は、浴槽戻り配管２３５、風呂熱交換器２１０、浴槽往き配管２３４、浴槽３００の順に循環する。

貯湯ユニットコントローラ５００は、タンク側ポンプ２０２を稼働させる（ステップＳ３０５）。このタンク側ポンプ２０２の稼働に伴い、貯湯タンク２０１の上部から取り出された湯は、温水導入配管２３１、風呂熱交換器２１０の順に流れ、風呂熱交換器２１０にて熱交換した後に、第１の流路切換弁２０３、タンク側ポンプ２０２、第２の流路切換弁２０４、貯湯タンク２０１の下部の順に流れる。

貯湯ユニットコントローラ５００は、タンク側ポンプ２０２を温調制御する（ステップＳ３０６）。
例えば、温水導出配管２３２には、風呂熱交換器２１０の出口側の温度を検出するための図示せぬ温度センサが配置されており、貯湯ユニットコントローラ５００は、この温度センサが検出した温度と、浴槽温度センサ２２３が検出した温度（風呂熱交換器２１０の入り口側の温度）との温度差が予め定められた値で一定になるように、タンク側ポンプ２０２の回転数を制御する。

貯湯ユニットコントローラ５００は、浴槽温度が設定温度以上となったか否かを判別する（ステップＳ３０７）。つまり、浴槽温度センサ２２３が浴槽温度（浴槽３００の湯温）を検出しているため、貯湯ユニットコントローラ５００は、この浴槽温度がリモコン６００で設定された設定温度以上となったかどうかを判別する。貯湯ユニットコントローラ５００は、浴槽温度が設定温度以上でないと判別すると（ステップＳ３０７；Ｎｏ）、ステップＳ３０６の温調制御を継続する。

一方、浴槽温度が設定温度以上となったと判別した場合（ステップＳ３０７；Ｙｅｓ）に、貯湯ユニットコントローラ５００は、タンク側ポンプ２０２を停止させ（ステップＳ３０８）、そして、浴槽循環ポンプ２１１を停止させる（ステップＳ３０９）。こうして貯湯ユニットコントローラ５００は、通常保温処理を終え、再び待機状態となる。

＜直接湯張り運転＞
続いて、ヒートポンプユニット１００を稼働させて加熱した湯を浴槽３００に給湯する直接湯張り運転について説明を行う。なお、直接湯張り運転は、余剰電力を活用して行われる。例えば、上述したＨＥＭＳコントローラ７００が余剰電力量（現時点の余剰電力量だけでなく、一定時間先までに予測される余剰電力量も含む）の発生を判別すると、貯湯ユニットコントローラ５００に指令が発せられる。
この直接湯張り運転では、図１１に示すように、ヒートポンプユニット１００が稼働すると共に、貯湯タンク２０１の下部から取水された湯は、第１の流路切換弁２０３、タンク側ポンプ２０２、第２の流路切換弁２０４、ヒートポンプ入水配管１２１の順に流れ、冷媒−水熱交換器１０２に送られる。そして、冷媒−水熱交換器１０２にて冷媒との熱交換によって加熱された湯は、ヒートポンプ出湯配管１２２、湯張り切換弁２０７、湯張り流量調整弁２０８、直接湯張り配管２３３の順に送られ、そして、浴槽往き配管２３４、及び、浴槽戻り配管２３５を通じて、浴槽３００に給湯される。

以下、このような直接湯張り運転を行う処理（直接湯張り処理）について、図１２を参照して説明する。図１２は、直接湯張り処理を説明するためのフローチャートである。この直接湯張り処理は、例えば、ＨＥＭＳコントローラ７００からの湯張り指令（直接湯張り運転の指令）に応答して実行される。

貯湯ユニットコントローラ５００は、ＨＥＭＳコントローラ７００から湯張り指令（直接湯張り運転の指令）がなされるまで待機する（ステップＳ４０１；Ｎｏ）。
この待機状態から、ＨＥＭＳコントローラ７００により湯張り指令がなされると（ステップＳ４０１；Ｙｅｓ）、貯湯ユニットコントローラ５００は、第１の流路切換弁２０３の入水口を、貯湯タンク２０１の下部側へ切り換える（ステップＳ４０２）。つまり、貯湯ユニットコントローラ５００は、第１の流路切換弁２０３の入水側を入水口ａに切り換え（入水口ａ−出水口ｃを開放、入水口ｂ−出水口ｃを閉塞）、タンク側ポンプ２０２（吸入側）と貯湯タンク２０１の下部とを接続させる。

貯湯ユニットコントローラ５００は、第２の流路切換弁２０４の出水口を、ヒートポンプ入水配管１２１側へ切り換える（ステップＳ４０３）。つまり、貯湯ユニットコントローラ５００は、第２の流路切換弁２０４の出水側を出水口ｂに切り換え（入水口ａ−出水口ｂを開放、入水口ａ−出水口ｃを閉塞）、タンク側ポンプ２０２（吐出側）とヒートポンプ入水配管１２１とを接続させる。

貯湯ユニットコントローラ５００は、湯張り切換弁２０７の出水口を、直接湯張り配管２３３（湯張り流量調整弁２０８）側へ切り換える（ステップＳ４０４）。つまり、貯湯ユニットコントローラ５００は、湯張り切換弁２０７の出水側を出水口ｂに切り換え（入水口ａ−出水口ｂを開放、入水口ａ−出水口ｃを閉塞）、ヒートポンプ出湯配管１２２と直接湯張り配管２３３（湯張り流量調整弁２０８）とを接続させる。

貯湯ユニットコントローラ５００は、ヒートポンプユニット１００を稼働させる（ステップＳ４０５）。
なお、ヒートポンプユニット１００は、余剰電力量に応じた消費電力量にて稼働することになる。つまり、ヒートポンプユニット１００の消費電力量を夜間蓄熱時よりも小さくすることで、出湯温度を低くしている（一例として、３５℃）。なお、このように、出湯温度を低くすると、ＣＯＰが高くなるため、加熱能力が夜間蓄熱時と同じでも、消費電力量が小さくなる。

貯湯ユニットコントローラ５００は、タンク側ポンプ２０２を稼働させる（ステップＳ４０６）。
これにより、貯湯タンク２０１の下部から取水された水（低温水）は、第１の流路切換弁２０３、タンク側ポンプ２０２、第２の流路切換弁２０４、ヒートポンプ入水配管１２１の順に流れ、冷媒−水熱交換器１０２に送られる。そして、冷媒−水熱交換器１０２にて冷媒との熱交換によって加熱された湯は、ヒートポンプ出湯配管１２２、湯張り切換弁２０７、湯張り流量調整弁２０８、及び、直接湯張り配管２３３の順に送られ、そして、浴槽往き配管２３４、及び、浴槽戻り配管２３５を通じて、浴槽３００に給湯される。

貯湯ユニットコントローラ５００は、温調制御処理を実行する（ステップＳ４０７）。なお、温調制御処理についての詳細は後述する。

貯湯ユニットコントローラ５００は、湯張り積算流量が浴槽設定湯量以上となったか否かを判別する（ステップＳ４０８）。例えば、図示せぬ流量センサが流量を積算しているため、貯湯ユニットコントローラ５００は、この積算流量がリモコン６００で設定された浴槽設定湯量以上となったかどうかを判別する。貯湯ユニットコントローラ５００は、湯張り積算流量が浴槽設定湯量以上でないと判別すると（ステップＳ４０８；Ｎｏ）、ステップＳ４０７の温調制御処理の実行を継続する。

一方、湯張り積算流量が浴槽設定湯量以上となったと判別した場合（ステップＳ４０８；Ｙｅｓ）に、貯湯ユニットコントローラ５００は、湯張り切換弁２０７の出水口を、貯湯タンク２０１の上部側へ切り換える（ステップＳ４０９）。つまり、貯湯ユニットコントローラ５００は、湯張り切換弁２０７の出水側を出水口ｃに切り換え（入水口ａ−出水口ｃを開放、入水口ａ−出水口ｂを閉塞）、ヒートポンプ出湯配管１２２と貯湯タンク２０１の上部とを接続させる。

貯湯ユニットコントローラ５００は、湯張り流量調整弁２０８を閉鎖し（ステップＳ４１０）、ヒートポンプユニット１００を停止させ（ステップＳ４１１）、そして、タンク側ポンプ２０２を停止させる（ステップＳ４１２）。こうして貯湯ユニットコントローラ５００は、直接湯張り処理を終え、再び待機状態となる。

ここで、上述したステップＳ４０７における温調制御処理の詳細について、図１３を参照して説明する。図１３は、温調制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。

貯湯ユニットコントローラ５００は、出湯温度を計測する（ステップＳ５０１）。つまり、貯湯ユニットコントローラ５００は、出湯温度センサ１１１からの情報に基づいて、出湯温度を計測する。

貯湯ユニットコントローラ５００は、出湯温度が目標出湯温度を超えたか否かを判別する（ステップＳ５０２）。つまり、直接湯張り運転において、余剰電力量に応じた目標出湯温度（一例として、３５℃）が定められているため、貯湯ユニットコントローラ５００は、計測された出湯温度がこの目標出湯温度よりも高温となったかどうかを判別する。

貯湯ユニットコントローラ５００は、出湯温度が目標出湯温度を超えたと判別すると（ステップＳ５０２；Ｙｅｓ）、タンク側ポンプ２０２の回転数が最大回転数であるか否かを判別する（ステップＳ５０３）。

貯湯ユニットコントローラ５００は、タンク側ポンプ２０２の回転数が最大回転数であると判別すると（ステップＳ５０３；Ｙｅｓ）、湯張り流量調整弁２０８の開度を１レベル上げる（ステップＳ５０４）。つまり、貯湯ユニットコントローラ５００は、湯張り流量調整弁２０８の開度を１レベル分だけ開く。
そして、貯湯ユニットコントローラ５００は、温調制御処理を終え、上述した図１２の直接湯張り処理へと制御を戻す。

一方、タンク側ポンプ２０２の回転数が最大回転数でないと判別した場合（ステップＳ５０３；Ｎｏ）に、貯湯ユニットコントローラ５００は、タンク側ポンプ２０２の回転数を１レベル上げる（ステップＳ５０５）。つまり、貯湯ユニットコントローラ５００は、タンク側ポンプ２０２の回転数を１レベル分だけ高くする。
そして、貯湯ユニットコントローラ５００は、温調制御処理を終え、図１２の直接湯張り処理へと制御を戻す。

また、上述したステップＳ５０２にて、出湯温度が目標出湯温度を超えていないと判別した場合（ステップＳ５０２；Ｎｏ）に、貯湯ユニットコントローラ５００は、タンク側ポンプ２０２の回転数が最小回転数であるか否かを判別する（ステップＳ５０６）。

貯湯ユニットコントローラ５００は、タンク側ポンプ２０２の回転数が最小回転数であると判別すると（ステップＳ５０６；Ｙｅｓ）、湯張り流量調整弁２０８の開度を１レベル下げる（ステップＳ５０７）。つまり、貯湯ユニットコントローラ５００は、湯張り流量調整弁２０８の開度を１レベル分だけ閉じる。
そして、貯湯ユニットコントローラ５００は、温調制御処理を終え、図１２の直接湯張り処理へと制御を戻す。

一方、タンク側ポンプ２０２の回転数が最小回転数でないと判別した場合（ステップＳ５０６；Ｎｏ）に、貯湯ユニットコントローラ５００は、タンク側ポンプ２０２の回転数を１レベル下げる（ステップＳ５０８）。つまり、貯湯ユニットコントローラ５００は、タンク側ポンプ２０２の回転数を１レベル分だけ低くする。
そして、貯湯ユニットコントローラ５００は、温調制御処理を終え、図１２の直接湯張り処理へと制御を戻す。

このような直接湯張り運転時において、上述したように、余剰電力量に応じた加熱能力でヒートポンプユニット１００を稼働させているため、ヒートポンプユニット１００にて加熱された湯の温度は、比較的低い。この低い温度の湯による湯張りを行う際に、貯湯タンク２０１及び一般給湯混合弁２０５をバイパスして浴槽３００へと導く直接湯張り配管２３３を用いて給湯する。このため、湯張りの途中で、給湯端末が使用された場合には、上述した図５に示す一般給湯運転が可能であり、給湯端末から低い温度の湯が供給されることがない。
この結果、給湯端末への給湯に影響を及ぼすことなく、浴槽への湯張りを行うことができる。

また、直接湯張り運転時においてヒートポンプユニット１００にて加熱された湯の温度は、貯湯タンク２０１に貯湯された貯湯温度（一例として６５℃）や、湯張り時の浴槽設定湯温（一例として、４２℃）よりも低くなる（一例として、３５℃）。そのため、ＣＯＰを高くすることができる。

更に、直接湯張り配管２３３には、湯張り流量調整弁２０８が設けられているため、給湯先の浴槽３００側が大気解放（大気開放）となっていても、ヒートポンプユニット１００にて加熱する湯の流量を適切に制御することができる。

＜直接保温運転＞
続いて、ヒートポンプユニット１００を稼働させて加熱した湯を用いて浴槽３００の湯を加熱する直接保温運転について説明を行う。なお、直接保温運転も、余剰電力を活用して行われる。例えば、上述した直接湯張り運転を終えた後に、ＨＥＭＳコントローラ７００が引き続き余剰電力量の発生を判別すると、貯湯ユニットコントローラ５００に指令が発せられる。
この直接保温運転では、図１４に示すように、浴槽循環ポンプ２１１が稼働され、浴槽３００の湯が風呂熱交換器２１０を通って循環される。
また、ヒートポンプユニット１００が稼働されると共に、タンク側ポンプ２０２が稼働され、第１の流路切換弁２０３から供給された湯（低温水）は、第２の流路切換弁２０４、ヒートポンプ入水配管１２１の順に流れ、冷媒−水熱交換器１０２に送られる。そして、冷媒−水熱交換器１０２にて冷媒との熱交換によって加熱されて加熱された湯は、ヒートポンプ出湯配管１２２、湯張り切換弁２０７の順に送られ、貯湯タンク２０１の上部に送られる。更に、この湯は、貯湯タンク２０１の上部を経由して、温水導入配管２３１、風呂熱交換器２１０の順に送られる。そして、風呂熱交換器２１０にて浴槽の湯との熱交換によって放熱して温度が下降した低温水となる。このように温度が下降した低温水は、温水導出配管２３２、第１の流路切換弁２０３の順に送られる。

以下、このような直接保温運転における処理（直接保温処理）について、図１５を参照して説明する。図１５は、直接保温処理を説明するためのフローチャートである。この直接保温処理は、例えば、ＨＥＭＳコントローラ７００からの保温指令（直接保温運転の指令）に応答して実行される。

貯湯ユニットコントローラ５００は、ＨＥＭＳコントローラ７００から保温指令（直接保温運転の指令）がなされるまで待機する（ステップＳ６０１；Ｎｏ）。
この待機状態から、ＨＥＭＳコントローラ７００により保温指令がなされると（ステップＳ６０１；Ｙｅｓ）、貯湯ユニットコントローラ５００は、第１の流路切換弁２０３の入水口を温水導出配管２３２（風呂熱交換器２１０）側へ切り換える（ステップＳ６０２）。つまり、貯湯ユニットコントローラ５００は、第１の流路切換弁２０３の入水側を入水口ｂに切り換え（入水口ｂ−出水口ｃを開放、入水口ａ−出水口ｃを閉塞）、タンク側ポンプ２０２（吸入側）と風呂熱交換器２１０とを接続させる。

貯湯ユニットコントローラ５００は、第２の流路切換弁２０４の出水口を、ヒートポンプ入水配管１２１側へ切り換える（ステップＳ６０３）。つまり、貯湯ユニットコントローラ５００は、第２の流路切換弁２０４の出水側を出水口ｂに切り換え（入水口ａ−出水口ｂを開放、入水口ａ−出水口ｃを閉塞）、タンク側ポンプ２０２（吐出側）とヒートポンプ入水配管１２１とを接続させる。

貯湯ユニットコントローラ５００は、浴槽循環ポンプ２１１を稼働させる（ステップＳ６０４）。浴槽循環ポンプ２１１の稼働に伴い、浴槽３００の湯は、浴槽戻り配管２３５、風呂熱交換器２１０、浴槽往き配管２３４の順に循環する。

貯湯ユニットコントローラ５００は、ヒートポンプユニット１００を稼働させる（ステップＳ６０５）。
なお、ヒートポンプユニット１００は、余剰電力量に応じた加熱能力にて稼働することになる。その際、ヒートポンプユニット１００は、直接湯張り運転時よりも加熱能力を小さくし、かつ、直接湯張り運転時よりも出湯温度を高く（一例として、５０℃）する。

貯湯ユニットコントローラ５００は、タンク側ポンプ２０２を稼働させる（ステップＳ６０６）。
これにより、タンク側ポンプ２０２により第１の流路切換弁２０３から供給された湯（低温水）は、第２の流路切換弁２０４、ヒートポンプ入水配管１２１の順に流れ、冷媒−水熱交換器１０２に送られる。そして、冷媒−水熱交換器１０２にて冷媒との熱交換によって加熱された湯は、ヒートポンプ出湯配管１２２、湯張り切換弁２０７の順に送られ、貯湯タンク２０１の上部に送られる。更に、この湯は、貯湯タンク２０１の上部を経由して、温水導入配管２３１、風呂熱交換器２１０の順に送られる。そして、風呂熱交換器２１０にて浴槽３００の湯との熱交換によって放熱して温度が下降した低温水となる。このように温度が下降した低温水は、温水導出配管２３２、第１の流路切換弁２０３の順に送られる。

貯湯ユニットコントローラ５００は、タンク側ポンプ２０２を温調制御する（ステップＳ６０７）。
上述したように、温水導出配管２３２には、風呂熱交換器２１０の出口側の温度を検出するための図示せぬ温度センサが配置されており、貯湯ユニットコントローラ５００は、この温度センサが検出した温度と、浴槽温度センサ２２３が検出した温度との温度差が予め定められた値で一定になるように、タンク側ポンプ２０２の回転数を制御する。

貯湯ユニットコントローラ５００は、浴槽温度が設定温度以上となったか否かを判別する（ステップＳ６０８）。つまり、浴槽温度センサ２２３が浴槽温度（浴槽３００の湯温）を検出しているため、貯湯ユニットコントローラ５００は、この浴槽温度がリモコン６００で設定された設定温度以上となったかどうかを判別する。貯湯ユニットコントローラ５００は、浴槽温度が設定温度以上でないと判別すると（ステップＳ６０８；Ｎｏ）、ステップＳ６０７の温調制御を継続する。

一方、浴槽温度が設定温度以上となったと判別した場合（ステップＳ６０８；Ｙｅｓ）に、貯湯ユニットコントローラ５００は、タンク側ポンプ２０２を停止させ（ステップＳ６０９）、ヒートポンプユニット１００を停止させ（ステップＳ６１０）、そして、浴槽循環ポンプ２１１を停止さる（ステップＳ６１１）。こうして貯湯ユニットコントローラ５００は、直接保温処理を終え、再び待機状態となる。

このような直接保温運転時においても、ヒートポンプユニット１００にて加熱された湯の温度は、貯湯タンク２０１に貯湯された貯湯温度（一例として６５℃）よりも低くなる（一例として、５０℃）。そのため、ＣＯＰを高くすることができる。

＜一日の運転動作例＞
図１６（ａ）〜（ｄ）のグラフを参照して、貯湯式給湯機１における一日の運転動作例を説明する。図１６（ａ）は、一日の給湯負荷の変化を示している。図１６（ｂ）は、貯湯タンク２０１における一日の蓄熱量の変化を示している。図１６（ｃ）は、ヒートポンプユニット１００における一日の加熱能力の変化を示している。そして、図１６（ｄ）は、ヒートポンプユニット１００における一日の出湯温度の変化を示している。

図１６（ｃ）に示すように、一般的に、７：００より前に設定されている深夜時間帯に、ヒートポンプユニット１００を稼働させて貯湯運転行い、図１６（ｂ）に示すように、貯湯タンク２０１の蓄熱量を増やす。貯湯タンク２０１に蓄熱させる蓄熱量は、貯湯タンク２０１に定められた最大蓄熱量でもよく、また、予想される給湯負荷に合わせて求めた蓄熱量であってもよい。このときのヒートポンプユニット１００からの出湯温度は、図１６（ｄ）に示すように、例えば、６５℃である。

図１６（ａ）に示すように、７：００から１８：００の間には、給湯端末（一例として、シャワーやカラン）からの一般給湯負荷が発生する。なお、一般給湯負荷が発生していない時間でも、貯湯タンク２０１からの放熱により、徐々に蓄熱量が減少する。

図１６（ａ）に示すように、日中の１２：００以降において、太陽光発電装置７１０の発電電力量が大きく、家庭内で消費される消費電力量が小さいと、余剰電力量が発生する。この余剰電力量が発生すると、ＨＥＭＳコントローラ７００からの指令により、直接湯張り運転が実施され、直接湯張り負荷が発生する。なお、図１６（ａ）において、直接湯張り負荷（以下の、直接保温負荷も同様）は、小さい加熱能力で長時間運転するので、積算負荷として高さが大きくなっていることを表している。
このとき、ヒートポンプユニット１００の加熱能力を、深夜時間帯の貯湯運転時よりも小さくすることで、余剰電力量（太陽光発電装置７１０の発電電力量）が小さい場合でも、昼間の割高な買電量を抑制できる。また、図１６（ｄ）に示すように、ヒートポンプユニット１００からの出湯温度を、例えば、３５℃とし、深夜時間帯の出湯温度より低くすることでＣＯＰを高くできる。

図１６（ａ）に示すように、直接湯張り運転（直接湯張り負荷）が終了した後でも、引き続き余剰電力量が発生していると、ＨＥＭＳコントローラ７００からの指令により、直接保温運転が実施され、直接保温負荷が発生する。
この直接保温運転では、図１６（ｃ）に示すように、直接湯張り運転時よりも加熱能力を小さくし、また、図１６（ｄ）に示すように、直接湯張り運転時よりも出湯温度を高くする（一例として、５０℃）。

図１６（ａ）に示すように、直接保温運転（直接保温負荷）が終了した後、時間が経過して、例えば、１９：００付近に入浴する場合（一例として、入浴時刻が１９：００付近に設定されている場合）、直前に通常保温運転が実施され、通常保温負荷が発生する。
また、１９：００以降は、例えば、シャワー負荷が発生し、図１６（ｂ）に示すように、貯湯タンク２０１の蓄熱量が大きく減少する。

図１６（ａ）に示すように、例えば、２１：００付近で浴槽３００の湯温が低下した場合に、通常保温運転が実施され、通常保温負荷が発生する。そして、１日の終わり（一例として、２３：００付近）に蓄熱量が最も少なくなるように深夜時間帯の貯湯量を学習するとよい。

また、上述したように、ＨＥＭＳコントローラ７００は、その時点の発電電力量、家庭内の消費電力量、及び、天気予報や過去実績を利用して予測される予測発電電力量に基づいて余剰電力量を算出し、そのようにして算出した余剰電力量に基づいて、直接湯張り運転や直接保温運転の指令を貯湯ユニットコントローラ５００に発する。
その際、貯湯ユニットコントローラ５００は、余剰電力量（発電電力量）の値も受け取り、この余剰電力量の大きさに応じて、直接湯張り運転時や直接保温運転時におけるヒートポンプユニット１００の加熱能力の大きさを設定するようにしてもよい。

また、貯湯ユニットコントローラ５００は、翌日が晴天で余剰電力量（発電電力量）が大きくなると予想される場合に、深夜時間帯に行う貯湯運転時の貯湯量（蓄熱量）を小さく設定してもよい。例えば、貯湯ユニットコントローラ５００は、貯湯タンク２０１に貯湯すべき湯水の蓄熱量から、翌日の直接湯張り運転や直接保温運転により見込まれる分の熱量を差し引いた目標蓄熱量を定める。そして、貯湯ユニットコントローラ５００は、この目標蓄熱量を満たすまで、貯湯運転を行い、貯湯タンクに湯水を貯湯させる。

また、余剰電力量（発電電力量）を予測しない場合や、太陽光発電装置７１０のような発電設備が備わっていない場合でも、ＨＥＭＳコントローラ７００やリモコン６００からの指令に応じて、貯湯ユニットコントローラ５００は、直接湯張り運転や直接保温運転を実施するようにしてもよい。
例えば、リモコン６００により入浴時刻が設定されている場合、貯湯ユニットコントローラ５００は、この入浴時刻までに、直接湯張り及び直接保温運転を終えるように制御する。

＜効果＞
太陽光発電装置７１０による余剰電力が発生するのは昼間であり、このとき貯湯タンク２０１は、夜間の負荷が高い時間帯に備えているため、一般的に蓄熱量が大きい。この状態で沸き増し運転（追加の貯湯運転）を行ったとしても、現在の貯湯温度より高い出湯温度でヒートポンプユニット１００を稼働する必要があり、消費電力が大きくなってしまう。
これに対して、本願発明の様に、余剰電力を用いて加熱した湯を、浴槽３００に給湯する直接湯張り運転を行うことで、貯湯タンク２０１の貯湯温度よりも低い出湯温度での給湯が可能であり、消費電力を小さくできる。

しかも、本願発明では、直接湯張り配管２３３が、貯湯タンク２０１から一般給湯混合弁２０５に至る配管をパイパスするように構成しているため、例えば、余剰電力を用いて低温で加熱した湯を浴槽３００に給湯している最中に、一般給湯負荷が発生しても、給湯端末から低温の湯が出湯されることがない。
この結果、給湯端末への給湯に影響を及ぼすことなく、浴槽３００への湯張りを行うことができる。

また、本願発明では、余剰電力で湯張り（直接湯張り運転）を行うため、その分、夜間の貯湯運転時による蓄熱量を少なくでき、それに伴い、買電量も小さくできる。
また、昼間の外気温度が高いときにヒートポンプユニット１００を稼働させるため、消費電力量をより小さくできる。

また、直接湯張り運転において、浴槽３００に給湯する湯の温度を、リモコン６００にて設定される風呂給湯温度（一例として、４２℃）よりも低い湯温（一例として、３５℃）とすることで、浴槽３００からの放熱を小さくすることができる。
また、浴槽３００の断熱性を高くすると、更に放熱を小さくできる。

また、直接湯張り運転時におけるヒートポンプユニット１００の加熱能力を小さくすることで、例えば、天候が急変して太陽光発電装置７１０の発電電力量が減少し、買電が必要となる状況となったとして、買電量が発生する割合を小さくできる。

また、直接保温運転では、直接湯張り運転時に比べてヒートポンプユニット１００からの出湯温度を高くしているものの、上述したように、ヒートポンプユニット１００の加熱能力を小さくしているため、消費電力は大きくならない。

また、直接湯張り運転において、貯湯タンク２０１の湯（蓄熱）を利用しない構成であるため、貯湯タンク２０１の容量をより小さくできる。

＜他の実施形態＞
上記の実施形態では、図１２に示す直接湯張り処理のステップＳ４０８にて、湯張り積算流量が浴槽設定湯量以上となった場合に、処理を終了する場合について説明したが、例えば、余剰電力量が基準値以下に減少した場合に、処理を終了させてもよい。
また、上記の実施形態では、図１５に示す直接保温処理のステップＳ６０８にて、浴槽温度が設定温度以上となった場合に、処理を終了する場合について説明したが、同様に、余剰電力量が基準値以下に減少した場合に、処理を終了させてもよい。
すなわち、直接湯張り運転（直接湯張り処理）や直接保温運転（直接保温処理）は、余剰電力量を有効に活用するためものであり、買電が生じるような場合には、運転を終了させてもよい。なお、その場合、例えば、設定された入浴時刻までに、通常湯張り運転や通常保温運転を行うものとする。

また、図１２に示す直接湯張り処理が終了した後に続けて図１５に示す直接保温処理を行う場合には、例えば、図１２におけるステップＳ４１１（ヒートポンプユニット１００の停止）やステップＳ４１２（タンク側ポンプ２０２の停止）をあえて実行せずに、図１５の直接保温処理を移行するようにしてもよい。

また、上記の実施形態において、貯湯ユニットコントローラ５００によって実行されるプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＭＯ（Magneto-Optical Disk）、ＵＳＢメモリ、メモリカード等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布することも可能である。そして、かかるプログラムを特定の又は汎用のコンピュータにインストールすることによって、当該コンピュータを上記の実施形態における貯湯ユニットコントローラ５００として機能させることも可能である。

また、上記のプログラムをインターネットといった通信ネットワーク上のサーバ装置が有するディスク装置に格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロードするようにしてもよい。また、通信ネットワークを介してプログラムを転送しながら起動実行することによっても、上述の処理を達成することができる。さらに、プログラムの全部又は一部をサーバ装置上で実行させ、その処理に関する情報をコンピュータが通信ネットワークを介して送受信しながらプログラムを実行することによっても、上述の処理を達成することができる。

なお、上述の機能を、ＯＳ（Operating System）が分担して実現する場合又はＯＳとアプリケーションとの協働により実現する場合等には、ＯＳ以外の部分のみを上記の記録媒体に格納して配布してもよく、また、コンピュータにダウンロードしてもよい。

本発明は、広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能である。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

１ 貯湯式給湯機、１００ ヒートポンプユニット、１０１ 圧縮機、１０２ 冷媒−水熱交換器、１０３ 膨張弁、１０４ 蒸発器、１１１ 出湯温度センサ、１２１ ヒートポンプ入水配管、１２２ ヒートポンプ出湯配管、２００ 貯湯ユニット、２０１ 貯湯タンク、２０２ タンク側ポンプ、２０３ 第１の流路切換弁、２０４ 第２の流路切換弁、２０５ 一般給湯混合弁、２０６ 風呂給湯混合弁、２０７ 湯張り切換弁、２０８ 湯張り流量調整弁、２０９ 湯張り開閉弁、２１０ 風呂熱交換器、２１１ 浴槽循環ポンプ、２２１ 貯湯温度センサ、２２２ 浴槽往き温度センサ、２２３ 浴槽温度センサ、２３１ 温水導入配管、２３２ 温水導出配管、２３３ 直接湯張り配管、２３４ 浴槽往き配管、２３５ 浴槽戻り配管、２４１ 給水端、２４２ 給湯端、３００ 浴槽、４００ ヒートポンプコントローラ、５００ 貯湯ユニットコントローラ、５０１ 測定部、５０２ 演算部、５０３ 制御部、５０４ 記憶部、６００ リモコン、７００ ＨＥＭＳコントローラ、７１０ 太陽光発電装置、７２０ パワーコンディショナ、７３０ 分電盤、７４０ 電力メータ

Claims (8)

1. 湯水を加熱するヒートポンプ装置と、
   前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を貯湯する貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクから取り出した湯水を、市水と混合して給湯端末に供給する混合弁と、
   前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を、前記貯湯タンク及び前記混合弁をバイパスして浴槽へと導く湯張り配管と、
   前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水の供給先を、前記貯湯タンクと前記湯張り配管との何れかに切り換える切換弁と、
   を備える貯湯式給湯機。
2. 前記湯張り配管には、前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水の流量を調整するための流量調整弁が設けられている、
   請求項１に記載の貯湯式給湯機。
3. 前記切換弁が湯水の供給先を前記湯張り配管に切り換えた状態で行う直接湯張り運転時に、前記ヒートポンプ装置は、前記貯湯タンクに貯湯された湯水の温度よりも低い温度に湯水を加熱する、
   請求項１又は２に記載の貯湯式給湯機。
4. 前記切換弁が湯水の供給先を前記湯張り配管に切り換えた状態で行う直接湯張り運転時に、前記ヒートポンプ装置は、ユーザにより設定された浴槽の湯温よりも低い温度に湯水を加熱する、
   請求項１又は２に記載の貯湯式給湯機。
5. 前記直接湯張り運転を制御する制御装置を更に備え、
   前記制御装置は、他の制御装置からの情報に基づいて、家庭内における余剰電力の発生を判別した場合に、前記直接湯張り運転を開始する、
   請求項３又は４に記載の貯湯式給湯機。
6. 浴槽の湯を加熱する熱交換器を更に備え、
   前記制御装置は、前記直接湯張り運転の終了後において、引き続き余剰電力の発生を判別した場合に、前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を用いて前記熱交換器により浴槽の湯を加熱する直接保温運転を開始する、
   請求項５に記載の貯湯式給湯機。
7. 前記制御装置は、ユーザにより設定された入浴時刻情報を参照し、当該入浴時刻までに、前記直接湯張り及び前記直接保温運転を終えるように制御する、
   請求項６に記載の貯湯式給湯機。
8. 前記制御装置は、夜間において、前記切換弁が湯水の供給先を前記貯湯タンクに切り換えた状態で行う貯湯運転を更に制御するものであり、
   前記制御装置は、前記貯湯タンクに貯湯すべき湯水の蓄熱量から、少なくとも前記直接湯張り運転により見込まれる分の熱量を差し引いた目標蓄熱量を定め、前記貯湯運転において、当該目標蓄熱量を満たすまで、前記貯湯タンクに湯水を貯湯させる、
   請求項５から７の何れか１項に記載の貯湯式給湯機。

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