JP2018155425A - 給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】浴槽内の湯温（浴槽湯温）を精度良く目標温度にすることができる給湯システムを提供する。【解決手段】内部に浴槽１０内の湯を温めるための湯が貯溜された貯湯槽２０と、現状温度Ｔ２を検知する排水温度センサ５５と、浴槽湯量Ｖ１を検知する流量センサ５４と、貯湯槽湯温Ｔ３を検知する上部温度センサ５１と、現状温度Ｔ２及び浴槽湯量Ｖ１に基づいて現状温度Ｔ２を目標温度Ｔ１まで上昇させるための必要熱量Ｑを算出し、貯湯槽湯温Ｔ３及び算出された必要熱量Ｑに基づいて現状温度Ｔ２を目標温度Ｔ１まで上昇させるための必要たし湯量Ｖ２を算出する制御装置５０と、を具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、熱媒体によって浴槽内の湯を温める給湯システムの技術に関する。

従来、熱媒体によって浴槽内の湯を温める給湯システムの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１には、給湯設定装置によって設定された給湯量に応じてたし湯量演算手段でたし湯量を演算させ、演算された量のたし湯を行う給湯機が記載されている。

しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、たし湯を行う際に浴槽内の湯温を考慮していないないため、たし湯をしても浴槽内の湯温が上がり過ぎたり、十分に浴槽内の湯温が上がらなかったりすることがあった。

特開平５−２３１７０９号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、浴槽内の湯温（浴槽湯温）を精度良く目標温度にすることができる給湯システムを提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、内部に浴槽内の湯を温めるための熱媒体が貯溜された蓄熱槽と、浴槽湯温を検知する浴槽湯温検知手段と、浴槽湯量を検知する浴槽湯量検知手段と、蓄熱槽熱媒体温度を検知する熱媒体温度検知手段と、前記浴槽湯温及び前記浴槽湯量に基づいて前記浴槽湯温を目標温度まで上昇させるための必要熱量を算出し、前記蓄熱槽熱媒体温度及び算出された前記必要熱量に基づいて前記浴槽湯温を前記目標温度まで上昇させるための必要熱媒体量を算出する算出手段と、を具備するものである。

請求項２においては、前記蓄熱槽内の前記熱媒体を温め可能に形成されたヒートポンプユニットと、算出された前記必要熱媒体量が所定の値を超えた場合には、前記蓄熱槽内の前記熱媒体を温めるように前記ヒートポンプユニットの動作を制御する制御装置と、を具備するものである。

請求項３においては、前記算出手段は、算出された前記必要熱媒体量が前記所定の値を超えたことにより前記ヒートポンプユニットが動作した後の前記蓄熱槽熱媒体温度に基づいて、算出された前記必要熱媒体量を修正するものである。

請求項４においては、前記熱媒体は湯であって、前記給湯システムは、前記浴槽内の湯を排水する排水手段と、前記蓄熱槽内の湯を前記浴槽にたし湯するたし湯手段と、を具備し、前記算出手段は、前記必要熱媒体量として、前記浴槽湯温を前記目標温度まで上昇させるための必要たし湯量を算出し、前記排水手段は、算出された前記必要たし湯量と同じ量だけ前記浴槽内の湯を排水し、前記たし湯手段は、算出された前記必要たし湯量と同じ量だけ前記浴槽にたし湯するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、浴槽湯温を精度良く目標温度にすることができる。

請求項２においては、浴槽湯温を目標温度まで上昇させるための必要時間を短縮することができる。

請求項３においては、浴槽湯温を目標温度まで上昇させるための必要時間を短縮することができる。

請求項４においては、浴槽湯温を目標温度まで上昇させるための必要たし湯時間を短縮することができる。

本発明の一実施形態に係る給湯システムの全体的な構成を示した模式図。 給湯システムの制御に関する構成を示したブロック図。 たし湯の制御フローを示す図。 （ａ）浴槽湯温の昇温時間を比較した表を示す図。（ｂ）消費電力を比較したグラフを示す図。

以下では、図１及び図２を用いて、第一実施形態に係る給湯システム１の構成について説明する。

給湯システム１は、ヒートポンプを用いて発生させた熱を蓄えると共に、当該熱を用いて沸かされた湯を供給するものである。給湯システム１は、住宅その他の建物や施設に適宜設けられる。給湯システム１は、主として浴槽１０、貯湯槽２０、ヒートポンプユニット３０、給湯機構４０及び制御装置５０を具備する。

浴槽１０は、入浴のための湯を入れる槽である。浴槽１０は、浴室に設けられる。

貯湯槽２０は、内部に貯溜された熱媒体を介して熱を蓄えるものである。具体的には、貯湯槽２０内には、熱媒体として水（湯）が満たされる。

ヒートポンプユニット３０は、電力を消費して熱を発生させる（製造する）ものである。ヒートポンプユニット３０は、主として第一配管３１、圧縮機３２、熱交換器３３、膨張弁３４、蒸発器３５、ファン３６、第二配管３７及びポンプ３８を具備する。

第一配管３１は、熱媒体（冷媒）が循環するための流路を形成するものである。第一配管３１は環状に形成される。第一配管３１内には、熱媒体（冷媒）が満たされる。

圧縮機３２は、電力を消費して、第一配管３１を流通する熱媒体を圧縮するものである。圧縮機３２は、第一配管３１の中途部に配置される。

熱交換器３３は、温度差のある流体間で熱（熱エネルギー）を交換するものである。熱交換器３３は、第一配管３１の中途部に配置される。より具体的には、熱交換器３３は、第一配管３１を流通する熱媒体の流通方向において、圧縮機３２の下流側に配置される。

膨張弁３４は、第一配管３１を流通する熱媒体を膨張させるものである。膨張弁３４は、第一配管３１の中途部に配置される。より具体的には、膨張弁３４は、第一配管３１を流通する熱媒体の流通方向において、熱交換器３３の下流側に配置される。

蒸発器３５は、熱媒体を蒸発させるための熱交換器である。蒸発器３５は、第一配管３１の中途部に配置される。より具体的には、蒸発器３５は、第一配管３１を流通する熱媒体の流通方向において、膨張弁３４の下流側に配置される。

ファン３６は、蒸発器３５へと風（外気）を送るためのものである。

第二配管３７は、熱交換器３３と貯湯槽２０との間で水が循環するための流路を形成するものである。第二配管３７の一端は、貯湯槽２０における下部に接続される。第二配管３７の中途部は、熱交換器３３の内部を通るように配置される。第二配管３７の他端は、貯湯槽２０における上部に接続される。

ポンプ３８は、第二配管３７内の水を循環させるものである。ポンプ３８は、第二配管３７の中途部に配置される。ポンプ３８が駆動すると、第二配管３７内の水は、当該第二配管３７の一端（貯湯槽２０の下部側）から他端（貯湯槽２０の上部側）に向かって流通する。

このように構成されたヒートポンプユニット３０において、圧縮機３２によって圧縮された熱媒体は、高温の気体となる。当該高温の熱媒体は、第一配管３１を介して熱交換器３３を流通する。熱交換器３３を流通する熱媒体の熱は、第二配管３７を流通する熱媒体（水）に移動する。これによって、熱交換器３３を流通する熱媒体の温度は低下し、当該熱媒体は液体になる。熱交換器３３を流通した第一配管３１内の熱媒体は、膨張弁３４において膨張することで、低温の液体（又は気体）になる。膨張弁３４を流通した低温の熱媒体は、蒸発器３５において外気から熱を受け取って蒸発し、再び気体になる。外気から熱を受け取った熱媒体は、再び圧縮機３２へと供給される。

また第二配管３７を流通する水は、熱交換器３３を通過することで、ヒートポンプユニット３０で発生した熱を受け取り、温度が上昇する。このように温度が上昇した水を貯湯槽２０に戻すことで、ヒートポンプユニット３０で得られた熱を貯湯槽２０に集めることができる。

給湯機構４０は、貯湯槽２０に貯溜された水（高温水又は中温水）を浴槽１０へと供給するものである。給湯機構４０は、主として注水配管４１、給湯配管４２、混合配管４３、第一戻り配管４４、排出配管４６、ポンプ４７及び三方弁４８を具備する。

注水配管４１は、上水を貯湯槽２０へと案内する配管である。注水配管４１の一端は、貯湯槽２０における下部に接続される。

給湯配管４２は、貯湯槽２０における上部に貯溜された水（湯）を取り出し、浴槽１０へと供給する配管である。給湯配管４２の一端は、貯湯槽２０における上部に接続される。給湯配管４２の他端は、浴槽１０に接続される。

混合配管４３は、給湯配管４２を流通する水（湯）に上水を混合させるための配管である。混合配管４３の一端は、注水配管４１の中途部に接続される。混合配管４３の他端は、給湯配管４２の中途部に接続される。

第一戻り配管４４は、浴槽１０から排水された湯が流通する配管である。第一戻り配管４４は、追いだき循環路の一部として形成される。追いだき循環路は、浴槽１０内の湯を追いだきするための流路である。追いだき循環路は、第一戻り配管４４及び後述する第二戻り配管４５の他に、当該浴槽１０内の湯と貯湯槽２０内の湯との間で熱交換を行うための流路（不図示）、及び当該熱交換によって温められた湯を再び浴槽１０へと供給するための流路（不図示）等を有している。浴槽１０内の湯が追いだき循環路を循環することにより、貯湯槽２０内の湯との熱交換によって温められた湯を再び浴槽１０へと供給することができる。第一戻り配管４４の一端は、浴槽１０に接続される。

第二戻り配管４５は、浴槽１０から排水された湯が流通する配管である。第二戻り配管４５は、追いだき循環路の一部として形成される。第二戻り配管４５の一端は、第一戻り配管４４の他端と接続される。

排出配管４６は、第一戻り配管４４を流通する湯を外部へ案内する（排出する）配管である。排出配管４６の一端は、第一戻り配管４４と第二戻り配管４５との接続部に接続される。

ポンプ４７は、第一戻り配管４４内の湯を流通させるものである。ポンプ４７は、第一戻り配管４４の中途部に配置される。ポンプ４７が駆動すると、第一戻り配管４４内の湯は、当該第一戻り配管４４の一端（浴槽１０側）から他端に向かって流通する。

三方弁４８は、配管同士を接続すると共に、水の流通の可否を切り替えるものである。三方弁４８は、第一戻り配管４４と第二戻り配管４５と排出配管４６との接続部に設けられる。三方弁４８は、第一戻り配管４４から第二戻り配管４５及び排出配管４６への湯の流通の可否を適宜切り替えることができる。具体的には、三方弁４８は、第一戻り配管４４から供給される湯を第二戻り配管４５に案内する状態と、第一戻り配管４４から供給される湯を排出配管４６に案内する状態とを切り替えることができる。

このように構成された給湯機構４０において、浴槽１０が設けられた浴室には、利用者（入浴者）が操作するための設定パネル（不図示）が設置されている。当該設定パネルには、自動お湯はりボタンやたし湯ボタン等の種々のボタンが設けられている。

自動お湯はりボタンが押下されると、図示せぬポンプが駆動され、貯湯槽２０から給湯配管４２を介して取り出された湯に、混合配管４３を介して供給される上水が混合される。このように、貯湯槽２０からの水（湯）と上水を適宜混合することで、要求に応じた温度の水（湯）を得ることができる。このように混合された水（湯）は、給湯配管４２を介して浴槽１０へと供給される。この場合、給湯配管４２を介して貯湯槽２０に貯溜された水（湯）が取り出されると共に、注水配管４１を介して上水が貯湯槽２０に供給される。このようにして、貯湯槽２０内は常に水で満たされる。

また、たし湯ボタンが押下されると、図示せぬポンプが駆動され、貯湯槽２０から給湯配管４２を介して取り出された湯が浴槽１０へと供給（たし湯）される。なお、たし湯の制御の詳細については後述する。

なお、自動お湯はりボタンは、例えば、浴槽１０内に湯がない状態で一から給湯する場合に使用することができる。一方、たし湯ボタンは、例えば、一旦浴槽１０にお湯はりがなされ、浴槽１０内の湯の温度（浴槽湯温）が低下してきたときに使用することができる。たし湯ボタンが押下されると、浴槽湯温よりも温度が高い貯湯槽２０内の湯が給湯されるので、浴槽湯温を上昇させることができる。

図２に示す制御装置５０は、給湯システム１の動作を制御するものである。制御装置５０は、主としてＣＰＵ等の演算処理装置、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶装置、Ｉ／Ｏ等の入出力装置、並びにモニター等の表示装置等により構成される。制御装置５０には、給湯システム１の動作を制御するための種々の情報やプログラム等が予め記憶される。制御装置５０は、上部温度センサ５１、下部温度センサ５２、入水温度センサ５３、流量センサ５４及び排水温度センサ５５に接続される。

上部温度センサ５１は、貯湯槽２０における上部に貯溜された水（高温水）の温度を検出するものである。上部温度センサ５１は、貯湯槽２０内の上部に配置される。

下部温度センサ５２は、貯湯槽２０における下部に貯溜された水（低温水）の温度を検出するものである。下部温度センサ５２は、貯湯槽２０内の下部に配置される。

入水温度センサ５３は、第二配管３７を介して貯湯槽２０の下部からヒートポンプユニット３０の熱交換器３３へと供給される水の温度を検出するものである。入水温度センサ５３は、第二配管３７の中途部（熱交換器３３より上流側）に配置される。

流量センサ５４は、給湯配管４２を流通する湯の流量を検知するものである。流量センサ５４は、給湯配管４２の中途部に配置される。より詳細には、流量センサ５４は、給湯配管４２を流通する水（湯）の流通方向において、給湯配管４２と混合配管４３との接続部の下流側に配置される。

排水温度センサ５５は、第一戻り配管４４を流通する湯の温度を検出するものである。排水温度センサ５５は、第一戻り配管４４の中途部に配置される。これにより、排水温度センサ５５は、浴槽１０から排水された湯の温度を検知する。

また、制御装置５０は、ヒートポンプユニット３０（圧縮機３２等）に接続され、当該ヒートポンプユニット３０の動作を制御することができる。具体的には、制御装置５０は、ヒートポンプユニット３０を稼働（運転）又は停止させることができる。

また制御装置５０は、ヒートポンプユニット３０を運転させることで得られる水（具体的には、第二配管３７を流通することによって、熱交換器３３で温められる水）の温度の目標値（以下、「設定貯湯温度」と称する）を制御することができる。本実施形態においては、制御装置５０は、設定貯湯温度を段階的に制御することができる。具体的には、本実施形態に係る制御装置５０は、設定貯湯温度の最低値を４５℃として、当該設定貯湯温度を５℃ずつ（すなわち、５０℃、５５℃、６０℃・・・等）段階的に変更することが可能である。なお、設定貯湯温度の最低値は、給湯機構４０による給湯温度以上の値に設定することが可能である。

また、制御装置５０は、給湯機構４０（当該給湯機構４０のポンプ４７等）に接続され、当該給湯機構４０の動作を制御することができる。具体的には、制御装置５０は、給湯機構４０を稼働（運転）又は停止させることができる。

また制御装置５０は、浴槽１０にお湯はりされる湯（具体的には、貯湯槽２０から給湯配管４２を介して取り出された水（湯）と混合配管４３を介して供給される上水とが混合された水（湯））の温度の目標値（以下、「設定お湯はり温度」と称する）を制御することができる。本実施形態においては、制御装置５０は、設定お湯はり温度を段階的に制御することができる。

また制御装置５０は、浴槽１０にお湯はりされる湯の量（以下、「設定お湯はり湯量」と称する）及びたし湯される湯の量（以下、「設定たし湯量」と称する）を制御することができる。当該制御は、流量センサ５４による給湯配管４２を流通する湯の流量の検知結果に基づいて行われる。制御装置５０は、流量センサ５４で検知された流量が設定された湯量となると、浴槽１０への給湯を停止させる。

次に、図３を用いてたし湯に係る制御について説明する。なお、以下では、既に自動お湯はりボタンが押下され、浴槽１０にお湯はりが行われていることを前提として説明を行う。

ステップＳ１１において、制御装置５０は、設定パネルのたし湯ボタンが押下されたか否かを判定する。制御装置５０は、たし湯ボタンからの信号を受信したか否かに基づいてこの判定を行う。制御装置５０は、たし湯ボタンが押下されたと判定された場合（ステップＳ１１で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１２に移行する。一方、制御装置５０は、たし湯ボタンが押下されたと判定されなかった場合（ステップＳ１１で「ＮＯ」）、最初のステップに処理を戻す。

ステップＳ１２において、制御装置５０は、目標温度Ｔ_１を検知する。目標温度Ｔ_１とは、利用者が所望する浴槽湯温（浴槽１０内の湯の温度）を示すものである。つまり、目標温度Ｔ_１とは、利用者がたし湯によって浴槽１０内の湯をどの温度まで温めたいかを示す温度である。目標温度Ｔ_１は、利用者によって設定パネルを操作することにより設定される。また、目標温度Ｔ_１は、利用者が設定しない場合は、予め定められた値（例えば４０℃）に設定される。制御装置５０は、当該ステップＳ１２の処理を行った後、ステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３において、制御装置５０は、現状温度Ｔ_２を検知する。現状温度Ｔ_２とは、浴槽１０内の現在の湯温（現在の浴槽湯温）のことをいう。制御装置５０は、現状温度Ｔ_２を検知するためのさぐり運転を行う。具体的には、制御装置５０は、ポンプ４７を駆動させて浴槽１０内の湯を第一戻り配管４４に流通（排水）させる。そして、制御装置５０は、排水温度センサ５５によって第一戻り配管４４に流通する湯の温度を検知することで、現状温度Ｔ_２を検知することができる。なお、第一戻り配管４４を流通する湯は、そのまま追いだき循環路を流通して浴槽１０に戻される。また、さぐり運転は、現状温度Ｔ_２を検知することが目的であるので、非常に短い時間で行われる。制御装置５０は、当該ステップＳ１３の処理を行った後、ステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４において、制御装置５０は、必要熱量Ｑを算出する。必要熱量Ｑとは、浴槽湯温を現状温度Ｔ_２から目標温度Ｔ_１まで上昇させるために必要な熱量を示すものである。

具体的には、必要熱量Ｑは、以下の数１を用いて算出される。
Ｑ＝（Ｔ_１−Ｔ_２）×Ｃ×Ｖ_１ （数１）

ここで、Ｃは、水（湯）の比熱である。また、Ｖ_１は浴槽湯量（浴槽１０内の湯量）である。なお、浴槽湯量Ｖ_１としては、最初のお湯はり時の設定お湯はり湯量の値が用いられる。

制御装置５０は、当該ステップＳ１４の処理を行った後、ステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１５において、制御装置５０は、ステップＳ１４で算出された必要熱量Ｑと、貯湯槽湯温Ｔ_３とに基づいて、必要たし湯量Ｖ_２を算出する。なお、貯湯槽湯温Ｔ_３とは、貯湯槽２０に貯溜された湯の温度のことをいう。より詳細には、貯湯槽湯温Ｔ_３は、貯湯槽２０の上部に貯溜された湯（給湯配管４２を介して浴槽１０に供給される湯）の温度のことをいう。また、必要たし湯量Ｖ_２とは、浴槽湯温を現状温度Ｔ_２から目標温度Ｔ_１まで上昇させるために必要なたし湯量のことをいう。

具体的には、必要たし湯量Ｖ_２は、以下の数２を用いて算出される。
Ｖ_２＝Ｑ／｛（Ｔ_３−Ｔ_１）×Ｃ｝ （数２）

制御装置５０は、当該ステップＳ１５の処理を行った後、ステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１６において、制御装置５０は、必要たし湯量Ｖ_２が閾値を超えているか否かを判定する。ここでは閾値を５０Ｌとする。すなわち、制御装置５０は、必要たし湯量Ｖ_２＞５０Ｌであるか否かを判定する。閾値は、たし湯の許容時間（利用者によって許容されるたし湯の所要時間）に基づいて設定される。例えば、たし湯速度を１０Ｌ／分とし、たし湯の許容時間を５分とした場合、必要たし湯量Ｖ_２が５０Ｌを超えるとたし湯の所要時間が５分を超えるため、閾値は５０Ｌに設定される。制御装置５０は、必要たし湯量Ｖ_２＞５０Ｌであると判定されなかった場合（ステップＳ１６で「ＮＯ」）、ステップＳ１９に移行する。一方、制御装置５０は、必要たし湯量Ｖ_２＞５０Ｌであると判定された場合（ステップＳ１６で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１７に移行する。

ここで、ステップＳ１６でＹＥＳの場合とは、貯湯槽湯温Ｔ_３が比較的低いため、貯湯槽湯温Ｔ_３と現状温度Ｔ_２との温度差が小さいことを示している。具体的には、当該温度差が小さいことにより、浴槽湯温を現状温度Ｔ_２から目標温度Ｔ_１まで上昇させるための必要たし湯量Ｖ_２を多く必要とすることを示している。

ステップＳ１７において、制御装置５０は、ヒートポンプユニット３０を稼動させる。ヒートポンプユニット３０が稼動することにより、貯湯槽２０内の水（湯）が温められる。制御装置５０は、ヒートポンプユニット３０を所定の時間稼動させる。

制御装置５０は、当該ステップＳ１７の処理を行った後、ステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１８において、制御装置５０は、必要たし湯量Ｖ_２を修正する。具体的には、修正後の必要たし湯量Ｖ_２は、以下の数３を用いて算出される。
Ｖ_２＝Ｑ／｛（Ｔ_４−Ｔ_１）×Ｃ｝ （数３）

ここで、貯湯槽湯温Ｔ_４は、ヒートポンプユニット３０稼動後（ステップＳ１７）の貯湯槽２０に貯溜された湯の温度のことをいう。ヒートポンプユニット３０が稼動することによりＴ_４＞Ｔ_３となるので、修正後の必要たし湯量Ｖ_２は、修正前の必要たし湯量Ｖ_２よりも少なくなる。制御装置５０は、この処理を行った後、ステップＳ１６に処理を戻す。つまり、制御装置５０は、必要たし湯量Ｖ_２が閾値（５０Ｌ）以下となるまで、ステップＳ１６からステップＳ１８までの処理を繰り返す。

ステップＳ１９において、制御装置５０は、算出された必要たし湯量Ｖ_２と同じ量だけ、浴槽１０内の湯を排水する。制御装置５０は、ポンプ４７を駆動させることにより排水を行う。このとき、制御装置５０は、第一戻り配管４４から供給される湯を排出配管４６に案内する状態に三方弁４８を切り替える。これにより、浴槽１０から排水された湯は、第一戻り配管４４及び排出配管４６を介して外部に排出される。制御装置５０は、当該ステップＳ１９の処理を行った後、ステップＳ２０に移行する。制御装置５０は、算出された必要たし湯量Ｖ_２と同量の排水が完了すると、第一戻り配管４４から供給される湯を第二戻り配管４５に案内する状態に三方弁４８を切り替える。

ステップＳ２０において、制御装置５０は、算出された必要たし湯量Ｖ_２と同じ量だけ、貯湯槽２０内の湯を浴槽１０内にたし湯する。当該ステップＳ２０の処理が終わると、図２に示す制御は終了する。

このように本実施形態に係る給湯システム１においては、予め定められた所定量をたし湯するのではなく、浴槽湯温を目標温度Ｔ_１とするための必要たし湯量Ｖ_２をその都度算出し、当該必要たし湯量Ｖ_２だけたし湯を行うので、たし湯によって浴槽湯温が上がりすぎたり、これとは逆に浴槽湯温が十分に上がらなかったりすることを防止することができる。

また、本実施形態に係る給湯システム１においては、自動的に、算出した必要たし湯量Ｖ_２と同じ量だけ浴槽１０内の湯を排出する（ステップＳ１９）。これにより、浴槽１０内の冷めた湯の量が減少する。そして、冷めた湯の排出後に高温の湯でたし湯を行うため（ステップＳ２０）、浴槽１０内の湯温（浴槽湯温）を目標温度Ｔ_１まで上昇させるための所要時間を短縮することができる。また、仮に排水を行わない場合は、たし湯により浴槽湯量が増えるため、浴槽湯温を目標温度Ｔ_１まで上昇させるための熱量（たし湯量）を多く必要とする。一方、本実施形態に係る給湯システム１においては、算出した必要たし湯量Ｖ_２と同じ量だけ浴槽１０内の湯を排出してからたし湯するので、浴槽湯量がたし湯の前後で変化しない。よって、排水を行わない場合と比べて、浴槽湯温を目標温度Ｔ_１まで上昇させるための熱量（たし湯量）を低減させることができる。

図４（ａ）は、追いだき、たし湯（排水なし）及びたし湯（排水あり）のそれぞれの方法で、浴槽湯温を３℃昇温させるのに必要な所要時間を実際に比較したものである。なお、追いだきとは、浴槽１０内の湯を追いだき循環路内に循環させて、当該浴槽１０内の湯と貯湯槽２０内の湯との間で熱交換を行い、当該熱交換によって温められた湯を再び浴槽１０へと供給する方法である。なお、追いだき、たし湯（排水なし）及びたし湯（排水あり）のいずれの場合も、貯湯槽湯温Ｔ_３を５０℃として比較を行った。図４（ａ）に示すように、浴槽１０内の湯の排出後にたし湯を行うことにより、追いだきと比べて所要時間を２０分から４．２分へと短縮することができた。また、排水を行わない場合と比べても、所要時間を５．５分から４．２分へと短縮することができた。

このように、特に貯湯槽湯温Ｔ_３が低い場合は、追いだきを行うと、浴槽湯温を目標温度Ｔ_１まで上昇させるための所要時間が長くなる。一方、本実施形態に係る給湯システム１においては、通常の追いだきと比較して前記所要時間を短縮することができる。

図４（ｂ）は、追いだき、たし湯（排水なし）及びたし湯（排水あり）のそれぞれの方法における時期ごと（冬季、中間期、夏季）の消費電力量を実際に比較したものである。なお、貯湯槽湯温Ｔ_３は、追いだきの場合６５℃、追いだき以外の場合は５０℃で比較を行った。図４（ｂ）に示すように、浴槽１０内の湯の排出後にたし湯を行うことにより、排水を行わない場合と比べて消費電力を低減することができた。また、図４（ｂ）のグラフには示していないが、浴槽１０内の湯の排出後にたし湯を行うことにより、排水を行わない場合と比べて水の消費量を低減することができた。

また、図４（ｂ）に示すように、たし湯（排水あり）の消費電力量は、追いだきの消費電力量と略同一であり、光熱費メリットは得られていない。しかしながら、追いだき量が多い場合は、追いだきによる中温水が貯湯槽２０内に多く滞留するため、ヒートポンプユニット３０の運転時のＣＯＰ（成績係数：Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が低下する。よって、この場合には、たし湯（排水あり）の方が、追いだきと比べて光熱費メリットを得られる可能性がある。

また、本実施形態に係る給湯システム１においては、算出した必要たし湯量Ｖ_２が閾値を超える場合には、ヒートポンプユニット３０を稼動させて貯湯槽２０内の湯の温度（貯湯槽湯温Ｔ_３）を上昇させるので（ステップＳ１７）、浴槽湯温を現状温度Ｔ_２から目標温度Ｔ_１まで上昇させるための所要時間を短縮することができる。

また、一般的に、単価の安い深夜電力のみで貯湯槽２０内の湯を沸かす場合には、深夜から給湯需要が発生する時間（夕方〜夜間）まで、貯湯槽２０内の湯を長時間貯湯する必要がある。貯湯槽２０内に長時間貯湯すると、放熱による貯湯損失が増加する。一方、本実施形態に係る給湯システム１においては、給湯需要時に必要に応じて、ヒートポンプユニット３０を稼動させて貯湯槽湯温Ｔ_３を上昇させるので（ステップＳ１７）、貯湯槽湯温Ｔ_３を比較的低い温度で維持しても問題なく浴槽１０内の湯を温めることができる。よって、貯湯損失を低減することができ、これにより光熱費の低減を図ることができる。

以上の如く、本実施形態に係る給湯システム１は、内部に浴槽１０内の湯を温めるための湯（熱媒体）が貯溜された貯湯槽２０（蓄熱槽）と、現状温度Ｔ_２（浴槽湯温）を検知する排水温度センサ５５（浴槽湯温検知手段）と、浴槽湯量Ｖ_１を検知する流量センサ５４（浴槽湯量検知手段）と、貯湯槽湯温Ｔ_３（蓄熱槽熱媒体温度）を検知する上部温度センサ５１（熱媒体温度検知手段）と、前記現状温度Ｔ_２及び前記浴槽湯量Ｖ_１に基づいて前記現状温度Ｔ_２を目標温度Ｔ_１まで上昇させるための必要熱量Ｑを算出し、前記貯湯槽湯温Ｔ_３及び算出された前記必要熱量Ｑに基づいて前記現状温度Ｔ_２を前記目標温度Ｔ_１まで上昇させるための必要たし湯量Ｖ_２（必要熱媒体量）を算出する制御装置５０（算出手段）と、を具備するものである。
このように構成することにより、現状温度Ｔ_２（浴槽湯温）を精度良く目標温度Ｔ_１にすることができる。

また、前記貯湯槽２０内の前記湯を温め可能に形成されたヒートポンプユニット３０と、算出された前記必要たし湯量Ｖ_２が所定の値を超えた場合には、前記貯湯槽２０内の前記湯を温めるように前記ヒートポンプユニット３０の動作を制御する制御装置５０（算出手段）と、を具備するものである。
このように構成することにより、現状温度Ｔ_２（浴槽湯温）を目標温度Ｔ_１まで上昇させるための必要時間を短縮することができる。

また、前記制御装置５０は、算出された前記必要たし湯量Ｖ_２が前記所定の値を超えたことにより前記ヒートポンプユニット３０が動作した後の前記貯湯槽湯温Ｔ_３に基づいて、算出された前記必要たし湯量Ｖ_２を修正するものである。
このように構成することにより、現状温度Ｔ_２（浴槽湯温）を目標温度Ｔ_１まで上昇させるための必要時間を短縮することができる。

また、前記給湯システム１は、前記貯湯槽２０内の湯を排水する給湯機構４０（排水手段）と、前記貯湯槽２０内の湯を前記浴槽１０にたし湯する給湯機構４０（たし湯手段）と、を具備し、前記制御装置５０は、必要熱媒体量として、前記現状温度Ｔ_２を前記目標温度Ｔ_１まで上昇させるための必要たし湯量Ｖ_２を算出し、前記給湯機構４０（排水手段）は、算出された前記必要たし湯量Ｖ_２と同じ量だけ前記浴槽１０内の湯を排水し、前記給湯機構４０（たし湯手段）は、算出された前記必要たし湯量Ｖ_２と同じ量だけ前記浴槽１０にたし湯するものである。
このように構成することにより、現状温度Ｔ_２（浴槽湯温）を目標温度Ｔ_１まで上昇させるための必要時間を短縮することができる。

なお、本実施形態に係る貯湯槽２０は、蓄熱槽の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る給湯機構４０は、排水手段の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る給湯機構４０は、たし湯手段の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る制御装置５０は、算出手段の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る上部温度センサ５１は、熱媒体温度検知手段の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る流量センサ５４は、浴槽湯量検知手段の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る排水温度センサ５５は、浴槽湯温検知手段の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る現状温度Ｔ_２は、浴槽湯温の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る貯湯槽湯温Ｔ_３は、蓄熱槽熱媒体温度の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る必要たし湯量Ｖ_２は、必要熱媒体量の実施の一形態である。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、浴槽１０内の湯を排水した後（ステップＳ１９）、たし湯を行う（ステップＳ２０）ものとしたが、必ずしも排水を行わなくてもよい。

また、本実施形態においては、ステップＳ２０においてたし湯を行うものとしたが、追いだきを行うものであってもよい。追いだきを行う場合は、ステップＳ１５で現状温度Ｔ_２を目標温度Ｔ_１まで上昇させるために必要な追いだき時間（必要追いだき時間）を算出し、ステップＳ１６で当該必要追いだき時間が閾値を超える場合に、ヒートポンプユニット３０を稼動させる。これにより、たし湯と同様に、浴槽湯温を精度良く目標温度Ｔ_１にすることができる。また、本実施形態においては、貯湯槽２０は熱媒体として水（湯）を貯溜するものとしたが、追いだきを行うものである場合には、熱媒体として他の流体を貯溜するものであってもよい。

また、本実施形態においては、浴槽１０内の湯を排出配管４６を介して外部に排出するものとしたが、熱交換により貯湯槽２０の下部に貯溜された水を温めた後、外部に排出されるものであってもよい。これにより、排水の熱を無駄にせず、有効利用することができる。

また、本実施形態においては、浴槽湯量Ｖ_１として最初のお湯はり時の設定お湯はり湯量を用いるものとしたが、浴槽１０に水圧センサを設けて、当該水圧センサにより浴槽湯量Ｖ_１を検知してもよい。

また、本実施形態においては、ヒートポンプユニット３０は、所定の時間稼動するものとしたが、これに限定されるものではなく、貯湯槽湯温Ｔ_３が所定の温度だけ上昇するまで（又は所定の温度に到達するまで）稼動するものであってもよいし、また、ヒートポンプユニット３０の稼働時間は、必要たし湯量Ｖ_２が閾値に対してどれだけ足りていないかに応じて変動するものであってもよい。

また、本実施形態においては、ステップＳ１６において、制御装置５０は、必要たし湯量Ｖ_２が閾値を超えているか否かを判定するものとしたが、光熱費の大小を判定するものであってもよい。具体的には、制御装置５０は、ヒートポンプユニット３０を稼動させてからたし湯を行った場合の光熱費（光熱費Ａ）と、ヒートポンプユニット３０を稼動させないでたし湯を行った場合の光熱費（光熱費Ｂ）とを比較して、光熱費Ａの方が光熱費Ｂよりも低いと判定した場合にはステップＳ１７に移行し、光熱費Ａの方が光熱費Ｂよりも高いと判定した場合にはステップＳ１９に移行するものであってもよい。また、制御装置５０は、必要たし湯量Ｖ_２が閾値を超えているかの判定、及び光熱費の大小の判定の両方を行ってもよい。具体的には、制御装置５０は、必要たし湯量Ｖ_２が閾値を超えており、且つ（又は）、光熱費Ａの方が光熱費Ｂよりも低いと判定した場合には、ステップＳ１７に移行し、それ以外の場合はステップＳ１９に移行するものとしてもよい。

１ 給湯システム
１０ 浴槽
２０ 貯湯槽
３０ ヒートポンプユニット
４０ 給湯機構
５０ 制御装置
５１ 上部温度センサ
５４ 流量センサ
５５ 排水温度センサ

Claims (4)

1. 内部に浴槽内の湯を温めるための熱媒体が貯溜された蓄熱槽と、
   浴槽湯温を検知する浴槽湯温検知手段と、
   浴槽湯量を検知する浴槽湯量検知手段と、
   蓄熱槽熱媒体温度を検知する熱媒体温度検知手段と、
   前記浴槽湯温及び前記浴槽湯量に基づいて前記浴槽湯温を目標温度まで上昇させるための必要熱量を算出し、前記蓄熱槽熱媒体温度及び算出された前記必要熱量に基づいて前記浴槽湯温を前記目標温度まで上昇させるための必要熱媒体量を算出する算出手段と、
   を具備する、
   給湯システム。
2. 前記蓄熱槽内の前記熱媒体を温め可能に形成されたヒートポンプユニットと、
   算出された前記必要熱媒体量が所定の値を超えた場合には、前記蓄熱槽内の前記熱媒体を温めるように前記ヒートポンプユニットの動作を制御する制御装置と、
   を具備する、
   請求項１に記載の給湯システム。
3. 前記算出手段は、
   算出された前記必要熱媒体量が前記所定の値を超えたことにより前記ヒートポンプユニットが動作した後の前記蓄熱槽熱媒体温度に基づいて、算出された前記必要熱媒体量を修正する、
   請求項２に記載の給湯システム。
4. 前記熱媒体は湯であって、
   前記給湯システムは、
   前記浴槽内の湯を排水する排水手段と、
   前記蓄熱槽内の湯を前記浴槽にたし湯するたし湯手段と、
   を具備し、
   前記算出手段は、
   前記必要熱媒体量として、前記浴槽湯温を前記目標温度まで上昇させるための必要たし湯量を算出し、
   前記排水手段は、
   算出された前記必要たし湯量と同じ量だけ前記浴槽内の湯を排水し、
   前記たし湯手段は、
   算出された前記必要たし湯量と同じ量だけ前記浴槽にたし湯する、
   請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の給湯システム。

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