JP2019056546A - 給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートポンプを備える給湯システムにおいて、省エネルギー化を図ることが可能な技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示する給湯システムは、水を貯えるタンクと、自然環境から吸熱して水を加熱するヒートポンプと、タンクとヒートポンプの間で水を循環させる循環手段と、燃料ガスの燃焼によって水を加熱する燃焼装置と、入浴予定人数を取得する手段と、入浴の終了を検知する手段と、コントローラを備えている。コントローラは、当日に入浴の終了を検知した回数が入浴予定人数に達した場合に、当日のその後のヒートポンプによる水の加熱を禁止する。【選択図】図６

Description

本明細書で開示する技術は、給湯システムに関する。

特許文献１には、水を貯えるタンクと、自然環境から吸熱して水を加熱するヒートポンプと、タンクとヒートポンプの間で水を循環させる循環手段と、燃料ガスの燃焼によって水を加熱する燃焼装置と、コントローラを備える給湯システムが開示されている。この給湯システムでは、過去の給湯の履歴に基づいて沸上運転のスケジュールを設定することで、ユーザの生活様式に応じて、給湯で必要とされる高温の水を、実際に給湯が開始される直前のタイミングでタンクに貯えておくことができる。

特開２０１３−２２４７６２号公報

ある１日において最後の給湯が行われた後は、翌日までタンク内の水が使用されることはない。従って、１日の最後にタンクの貯湯量の多くが残存していると、放熱による損失が増大して、エネルギー効率が低下してしまう。このため、１日の最後に残存するタンクの貯湯量は、可能な限り少ないことが好ましい。

一般に、その日に入浴を予定している人が全員入浴を終了した後は、その後にそれほど多くの高温の水が使用されることはない。このような場合に、ヒートポンプによってタンク内の水を加熱してしまうと、タンク内の高温の水を使い切ることができずに、最終的に残存するタンクの貯湯量が多くなってしまう。

本明細書では、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書では、ヒートポンプを備える給湯システムにおいて、省エネルギー化を図ることが可能な技術を提供する。

本明細書が開示する給湯システムは、水を貯えるタンクと、自然環境から吸熱して水を加熱するヒートポンプと、タンクとヒートポンプの間で水を循環させる循環手段と、燃料ガスの燃焼によって水を加熱する燃焼装置と、入浴予定人数を取得する手段と、入浴の終了を検知する手段と、コントローラを備えている。コントローラは、当日に入浴の終了を検知した回数が入浴予定人数に達した場合に、当日のその後のヒートポンプによる水の加熱を禁止する。

上記の構成によれば、入浴の終了を検知した回数が入浴予定人数に達した場合、すなわち入浴予定者全員が入浴を終了したと判断される場合に、その後のヒートポンプによる水の加熱を禁止する。このような構成とすることによって、最終的に残存するタンクの貯湯量を少なくして、省エネルギー化を図ることができる。なお、入浴予定人数は、居住者全員の人数であってもよいし、居住者のうちその日の入浴を予定している人数（例えば居住者のうちの在宅者の人数）であってもよいし、居住者に来客者を加えた人数であってもよい。

上記の給湯システムでは、コントローラが、当日に入浴の終了を検知した回数が入浴予定人数に達してから所定の待機時間が経過した場合に、当日のその後のヒートポンプによる水の加熱を禁止してもよい。

入浴予定者全員の入浴が終了した後も、わずかではあるが、その日のうちに給湯が行われることがある。入浴予定者全員の入浴が終了した時点で、タンクの貯湯量がほとんど残っていない場合、その時点からヒートポンプによる水の加熱を禁止してしまうと、その後の給湯では常に燃焼装置による水の加熱を行なう必要が生じ、エネルギー効率の低下を招いてしまう。上記の構成によれば、入浴予定者全員の入浴が終了してから待機時間が経過するまでは、ヒートポンプによる水の加熱が許容されるので、入浴予定者全員の入浴が終了した時点で、タンクの貯湯量がほとんど残っていない場合に、その後の給湯に備えてヒートポンプによる水の加熱を行なうことができる。燃焼装置の利用に伴うエネルギー効率の低下を抑制することができる。

上記の給湯システムは、季節を特定する手段をさらに備えていてもよく、待機時間が、季節に応じて設定されてもよい。

一般に、夏季においては、入浴予定者全員が入浴を終了した後は、高温の水を使用する機会が少ない。従って、夏季においては、入浴予定者全員が入浴を終了してからヒートポンプによる水の加熱を禁止するまでの待機時間が長いと、タンク内の高温の水を使い切ることができずに、最終的に残存するタンクの貯湯量が多くなるおそれがある。これに対して、冬季においては、入浴予定者全員が入浴を終了した後も、高温の水を使用する機会が多い。従って、冬季においては、入浴予定者全員が入浴を終了してからヒートポンプによる水の加熱を禁止するまでの待機時間が短いと、タンク内の高温の水を使い切ってしまって、燃焼装置によって水を加熱する機会が増大し、エネルギー効率が低下するおそれがある。上記の構成によれば、季節に応じて待機時間を設定するので、入浴予定者全員が入浴を終了した後に、燃焼装置によって水を加熱することを抑制しつつ、最終的に残存するタンクの貯湯量を少なくすることができ、省エネルギー化を図ることができる。

上記の給湯システムは、タンクの貯湯量を取得する手段をさらに備えていてもよく、コントローラは、当日に入浴の終了を検知した回数が入浴予定人数に達した後、タンクの貯湯量が所定の必要貯湯量を超えている場合に、当日のその後のヒートポンプによる水の加熱を禁止してもよい。

入浴予定者全員の入浴が終了した後も、わずかではあるが、その日のうちに給湯が行われることがある。入浴予定者全員の入浴が終了した時点で、タンク内に高温の水がほとんど残っていない場合、その時点からヒートポンプによる水の加熱を禁止してしまうと、その後の給湯では常に燃焼装置による水の加熱を行なう必要が生じ、エネルギー効率の低下を招いてしまう。上記の構成によれば、入浴予定者全員の入浴が終了した後、タンクの貯湯量が所定の必要貯湯量に満たない場合に、ヒートポンプによる水の加熱が許容されるので、入浴予定者全員の入浴が終了した時点で、タンク内に高温の水がほとんど残っていない場合に、その後の給湯に備えてヒートポンプによる水の加熱を行なうことができる。燃焼装置の利用に伴うエネルギー効率の低下を抑制することができる。

上記の給湯システムは、季節を特定する手段をさらに備えていてもよく、必要貯湯量が、季節に応じて設定されてもよい。

一般に、夏季においては、入浴予定者全員が入浴を終了した後は、高温の水を使用する機会が少ない。従って、夏季においては、入浴予定者全員が入浴を終了した後に、タンクの貯湯量を多くしてしまうと、タンク内の高温の水を使い切ることができずに、最終的に残存するタンクの貯湯量が多くなるおそれがある。これに対して、冬季においては、入浴予定者全員が入浴を終了した後も、高温の水を使用する機会が多い。従って、冬季においては、入浴予定者全員が入浴を終了した後に、タンクの貯湯量を少なくしてしまうと、タンク内の高温の水を使い切ってしまって、燃焼装置によって水を加熱する機会が増大し、エネルギー効率が低下するおそれがある。上記の構成によれば、季節に応じて必要貯湯量を設定するので、入浴予定者全員が入浴を終了した後に、燃焼装置によって水を加熱することを抑制しつつ、最終的に残存するタンクの貯湯量を少なくすることができ、省エネルギー化を図ることができる。

実施例の給湯システム２の構成を模式的に示す図。 一般的な家庭において給湯が行われる時間帯を模式的に示す図。 実施例のコントローラ１００が実行する第１のヒートポンプ作動処理を示すフローチャート。 実施例のコントローラ１００が実行する第２のヒートポンプ作動処理を示すフローチャート。 実施例のコントローラ１００が実行する湯はり処理を示すフローチャート。 実施例のコントローラ１００が実行するヒートポンプ停止処理を示すフローチャート。 変形例のコントローラ１００が実行するヒートポンプ停止処理を示すフローチャート。

（実施例）
図１に示すように、本実施例に係る給湯システム２は、タンク１０と、タンク水循環路２０と、水道水導入路３０と、供給路４０と、ヒートポンプ５０と、燃焼装置６０と、コントローラ１００と、リモコン１１０を備える。

ヒートポンプ５０は、自然環境である外気から吸熱して、タンク水循環路２０内の水を加熱する熱源である。ヒートポンプ５０は、図示しないが、冷媒（代替フロン、例えばＲ４１０Ａ等）を循環させる冷媒循環路と、外気と冷媒との間で熱交換を行う蒸発器と、冷媒を圧縮して高温高圧にする圧縮器と、タンク水循環路２０内の水と高温高圧の冷媒との間で熱交換を行う凝縮器と、熱交換を終えた後の冷媒を減圧させて低温低圧にする膨張弁と、を備えている。また、ヒートポンプ５０には、外気温を測定する外気温センサ５２が備えられている。

タンク１０は、ヒートポンプ５０によって加熱された水を貯える。タンク１０は、密閉型であり、断熱材によって外側が覆われている。タンク１０内には満水まで水が貯留されている。本実施例では、タンク１０の容量は１００Ｌである。タンク１０には、サーミスタ１２、１４、１６、１７、１８がタンク１０の高さ方向に所定間隔で取り付けられている。各サーミスタ１２、１４、１６、１７、１８は、その取付位置の水の温度を測定する。例えば、各サーミスタ１２、１４、１６、１７、１８は、それぞれ、タンク１０の上部から６Ｌ、１２Ｌ、３０Ｌ、５０Ｌ、７０Ｌの位置の水の温度を測定する。

タンク水循環路２０は、上流端がタンク１０の下部に接続されており、下流端がタンク１０の上部に接続されている。タンク水循環路２０には、循環ポンプ２２が介装されている。循環ポンプ２２は、タンク水循環路２０内の水を上流側から下流側へ送り出す。また、タンク水循環路２０は、ヒートポンプ５０の熱交換器（図示省略）を通過している。そのため、ヒートポンプ５０を作動させると、タンク水循環路２０内の水がヒートポンプ５０の熱交換器で加熱される。従って、循環ポンプ２２とヒートポンプ５０とを作動させると、タンク１０の下部の水がヒートポンプ５０で加熱され、加熱された水がタンク１０の上部に戻される。即ち、タンク水循環路２０は、タンク１０に蓄熱するための水路である。また、タンク水循環路２０のヒートポンプ５０の上流側には、サーミスタ２４が介装されている。サーミスタ２４は、タンク１０の下部から導出され、ヒートポンプ５０を通過する前の水の温度を測定する。サーミスタ２４は、循環ポンプ２２よりもヒートポンプ５０に近い位置のタンク水循環路２０に設けられていてもよいし、循環ポンプ２２よりもタンク１０に近い位置のタンク水循環路２０に設けられていてもよい。

水道水導入路３０は、上流端が水道水供給源３１に接続されている。水道水導入路３０には、サーミスタ３２が介装されている。サーミスタ３２は、水道水の温度を測定する。水道水導入路３０の下流側は、第１導入路３０ａと第２導入路３０ｂに分岐している。第１導入路３０ａの下流端は、タンク１０の下部に接続されている。第２導入路３０ｂの下流端は、供給路４０の途中に接続されている。第２導入路３０ｂの下流端と供給路４０との接続部分には、混合弁４２が設けられている。混合弁４２は、供給路４０内を流れる水に、第２導入路３０ｂ内の水を混合させる量を調整する。

供給路４０は、上流端がタンク１０の上部に接続されている。第２導入路３０ｂとの接続部より下流側の供給路４０には、燃焼装置６０が介装されている。また、燃焼装置６０より下流側の供給路４０には、サーミスタ４４が介装されている。サーミスタ４４は、供給される水の温度を測定する。燃焼装置６０は、燃料ガスの燃焼によって水を加熱する。燃焼装置６０は、サーミスタ４４が測定する水の温度が、給湯設定温度と一致するように、供給路４０内の水を加熱する。供給路４０の下流端は、給湯箇所（例えば図示しない台所のカランや、浴室４８のシャワー５４やカラン５６等）に接続されている。また、供給路４０の下流端には、浴室４８の浴槽５８に湯はりをするための湯はり弁４６が設けられている。なお、浴室４８には、入浴者の有無を検知する人感センサ６２が設けられている。

コントローラ１００は、各構成要素と電気的に接続されており、各構成要素の動作を制御する。コントローラ１００には、リモコン１１０が接続されている。リモコン１１０は、給湯システム２に関連する各種の情報を表示することができる。また、リモコン１１０は、給湯システム２に関連する各種の操作入力を受け入れることができる。給湯システム２のユーザは、リモコン１１０を介して、シャワー５４やカラン５６等に供給する水の温度である給湯設定温度、浴槽５８に供給する水の温度であるふろ設定温度、浴槽５８への湯はりを完了する時刻である湯はり完了時刻などを設定しておくことができる。

次いで、本実施例の給湯システム２の動作について説明する。給湯システム２は、沸上運転、給湯運転および湯はり運転を実行することができる。なお、本明細書では、給湯システム２の給湯運転と湯はり運転の両方を、給湯システム２による給湯という。以下、各運転について説明する。

（沸上運転）
沸上運転は、ヒートポンプ５０によって、タンク１０内の水を加熱する運転である。コントローラ１００によって沸上運転の実行が指示されると、ヒートポンプ５０が作動するとともに、循環ポンプ２２が作動する。循環ポンプ２２が作動すると、タンク水循環路２０内をタンク１０内の水が循環する。即ち、タンク１０の下部に存在する水がタンク水循環路２０内に導入され、導入された水がヒートポンプ５０内の熱交換器を通過する際に、冷媒の熱によって加熱され、加熱された水がタンク１０の上部に戻される。これにより、タンク１０に高温の水が貯められる。タンク１０の内部には、低温の水の層の上に高温の水の層が積層された、温度成層が形成される。

（給湯運転）
給湯運転は、給湯設定温度の水を給湯箇所に供給する運転である。給湯運転は、上記の沸上運転中にも実行することができる。給湯箇所であるシャワー５４やカラン５６等が開かれると、水道水供給源３１からの水圧によって、水道水導入路３０（第１導入路３０ａ）からタンク１０の下部に水道水が流入する。同時に、タンク１０上部の水が、供給路４０を介して給湯箇所に供給される。

コントローラ１００は、タンク１０から供給路４０に供給される水の温度（即ち、サーミスタ１２の測定温度）が、給湯設定温度より高い場合には、混合弁４２を開いて第２導入路３０ｂから供給路４０に水道水を導入する。従って、タンク１０から供給された高温の水と第２導入路３０ｂから供給された低温の水道水とが、供給路４０内で混合される。コントローラ１００は、給湯箇所に供給される水の温度が、給湯設定温度と一致するように、混合弁４２の開度を調整する。一方、コントローラ１００は、タンク１０から供給路４０に供給される水の温度が、給湯設定温度より低い場合には、燃焼装置６０を作動させる。従って、供給路４０を通過する水が燃焼装置６０によって加熱される。コントローラ１００は、給湯箇所に供給される水の温度が、給湯設定温度と一致するように、燃焼装置６０の出力を制御する。

（湯はり運転）
湯はり運転は、ふろ設定温度の水を浴槽５８に供給する運転である。湯はり運転は、上記の沸上運転中にも実行することができる。リモコン１１０で設定された湯はり完了時刻に基づく湯はり開始時刻になると、コントローラ１００は、湯はり弁４６を開く。これによって、給湯運転と同様にして、ふろ設定温度に調温された水が浴槽５８へ供給される。

（沸上運転の学習制御）
図２は、ある１日の間に、給湯が行われる時間帯を模式的に示す図である。なお、本実施例では、２：００を始点とする２４時間を、１日を特定するための単位時間としている。

一般的には、例えば、６：００〜７：００に最初に給湯が行われる（図２の例では６：００）。最初の給湯は、例えば、朝食の用意や洗面のための給湯である。最初の給湯では、５Ｌ〜２０Ｌ程度の高温の水が供給される。その後、例えば、１１：００〜１２：００に二度目の給湯が行われる（図２の例では１１：００）。二度目の給湯は、例えば、昼食の用意のための給湯である。二度目の給湯でも、５Ｌ〜２０Ｌ程度の高温の水が供給される。その後、例えば、２０：００に三度目の給湯が行われる（図２の例では２０：００）。三度目の給湯は、浴槽５８への湯はり運転である。湯はり運転では、１５０Ｌ〜１８０Ｌ程度の高温の水が供給される。その後、例えば、２３：００〜０：００に最後の給湯が行われる（図２の例ではおよそ２３：００）。最後の給湯は、例えば、歯磨き等のための給湯である。最後の給湯では、５Ｌ〜１０Ｌ程度の高温の水が供給される。最後の給湯は、０：００頃に終了する。

本実施例では、コントローラ１００は、給湯が行われる度に、給湯が開始された時刻と、給湯が終了した時刻と、給湯で使用された高温の水の量を示す温水供給量を、給湯実績として記憶する。また、コントローラ１００は、人感センサ６２によって浴室４８内の入浴者を検知する度に、入浴が開始された時刻（入浴者を検知しない状態から入浴者を検知している状態に切り換わった時刻）と、入浴が終了した時刻（入浴者を検知している状態から入浴者を検知しない状態に切り換わった時刻）を、入浴実績として記憶する。そして、コントローラ１００は、１日分の給湯実績と、入浴実績を、１日分の運転履歴として記憶する。本実施例では、コントローラ１００は、過去の所定期間（例えば１ヶ月間）の各日の運転履歴を記憶している。

続いて、コントローラ１００が、２４時間毎（時刻が２：００になる毎）に実行する処理について説明する。コントローラ１００は、２４時間毎に、前日の運転履歴を新たに記憶する。

次いで、コントローラ１００は、過去７日分の運転履歴から、過去７日間において、最初の給湯が開始された時刻（給湯開始時刻）のうち、最も早い時刻を特定する。以下では、この時刻を「給湯開始時刻Ｓ１」と呼ぶ。例えば、コントローラ１００は、６：００を給湯開始時刻Ｓ１として特定する（図２参照）。

さらに、コントローラ１００は、過去７日分の運転履歴から、過去７日間において、給湯開始時刻から湯はり開始前までの温水供給量のうち、最も多い温水供給量を特定する。以下では、この温水供給量を「第１給湯量Ｑ１」と呼ぶ。例えば、コントローラ１００は、３０Ｌを第１給湯量Ｑ１として特定する。

また、コントローラ１００は、過去７日分の運転履歴から、過去７日間において、湯はり運転が開始された時刻（湯はり開始時刻）のうち、最も早い時刻を特定する。以下では、この時刻を「湯はり開始時刻Ｂ１」と呼ぶ。上記の通り、本実施例では、毎日２０：００に湯はり運転を開始するように予め設定されている。例えば、コントローラ１００は、２０：００を湯はり開始時刻Ｂ１として特定する（図２参照）。

さらに、コントローラ１００は、過去７日分の運転履歴から、過去７日間において、最後の給湯が終了した時刻（給湯終了時刻）のうち、最も遅い時刻を特定する。以下では、この時刻を「給湯終了時刻Ｇ１」と呼ぶ。例えば、コントローラ１００は、０：００を給湯終了時刻Ｇ１として特定する（図２参照）。

さらに、コントローラ１００は、サーミスタ３２が測定する温度ＴＷ（即ち、水道水の水温）と第１給湯量Ｑ１に基づいて、第１の所定時間αを特定する。また、コントローラ１００は、サーミスタ３２が測定する温度ＴＷ（即ち、水道水の水温）に基づいて、第２の所定時間β、及び、第３の所定時間γを特定する。

図２に示すように、温度ＴＷが２１℃以上の場合、コントローラ１００は、第１の所定時間αとして「２０分」を特定する。温度ＴＷが１３℃以上２１℃未満の場合、コントローラ１００は、第１の所定時間αとして「３０分」を特定する。温度ＴＷが１３℃未満の場合、コントローラ１００は、第１の所定時間αとして「４５分」を特定する。コントローラ１００は、温度ＴＷが高いほど、第１の所定時間αとして、短い時間を特定する。

また、図２に示すように、第１給湯量Ｑ１が１２Ｌ未満の場合、コントローラ１００は、第１の所定時間αの加算時間として「５分」を特定する。第１給湯量Ｑ１が１２Ｌ以上３０Ｌ未満の場合、コントローラ１００は、第１の所定時間αの加算時間として「１０分」を特定する。第１給湯量Ｑ１が３０Ｌ以上の場合、コントローラ１００は、第１の所定時間αの加算時間として「１５分」を特定する。コントローラ１００は、第１給湯量Ｑ１が少ないほど、第１の所定時間αの加算時間として、短い時間を特定する。

同様に、図２に示すように、温度ＴＷが２１℃以上の場合、コントローラ１００は、第２の所定時間βとして「４０分」を特定する。温度ＴＷが１３℃以上２１℃未満の場合、コントローラ１００は、第２の所定時間βとして「５０分」を特定する。温度ＴＷが１３℃未満の場合、コントローラ１００は、第２の所定時間βとして「６０分」を特定する。コントローラ１００は、温度ＴＷが高いほど、第２の所定時間βとして、短い時間を特定する。

さらに同様に、図２に示すように、温度ＴＷが２１℃以上の場合、コントローラ１００は、第３の所定時間γとして「８０分」を特定する。温度ＴＷが１３℃以上２１℃未満の場合、コントローラ１００は、第３の所定時間γとして「５０分」を特定する。温度ＴＷが１３℃未満の場合、コントローラ１００は、第３の所定時間γとして「４０分」を特定する。コントローラ１００は、温度ＴＷが高いほど、第３の所定時間γとして、長い時間を特定する。

次いで、コントローラ１００は、給湯開始時刻Ｓ１から、特定された第１の所定時間αだけ前の時刻である第１のヒートポンプ作動時刻Ｓ０を特定する。本実施例では、コントローラ１００は、第１のヒートポンプ作動時刻Ｓ０が到来すると、後述の第１のヒートポンプ作動処理（図３参照）を開始する。

また、コントローラ１００は、湯はり開始時刻Ｂ１から、特定された第２の所定時間βだけ前の時刻である第２のヒートポンプ作動時刻Ｂ０を特定する。本実施例では、コントローラ１００は、第２のヒートポンプ作動時刻Ｂ０が到来すると、後述の第２のヒートポンプ作動処理（図４参照）を開始する。

さらに、コントローラ１００は、給湯終了時刻Ｇ１から、特定された第３の所定時間γだけ前の時刻であるヒートポンプ停止時刻Ｇ０を特定する。本実施例では、コントローラ１００は、第２のヒートポンプ作動処理の終了後、後述のヒートポンプ停止処理（図６参照）を開始する。

（第１のヒートポンプ作動処理）
図３は、コントローラ１００が実行する第１のヒートポンプ作動処理の内容を示すフローチャートである。上記の通り、第１のヒートポンプ作動時刻Ｓ０が到来すると、コントローラ１００は、図３の処理を開始する。

まず、Ｓ１０では、コントローラ１００は、タンク１０に取り付けられているサーミスタ１２、１４、１６、１７、１８のうち、第１給湯量Ｑ１に対応するサーミスタを選択する。本実施例では、第１給湯量Ｑ１が３０Ｌなので、コントローラ１００は、３０Ｌに対応するサーミスタ１６を選択する。

続くＳ１２では、コントローラ１００は、上記のＳ１０で選択したサーミスタ１６が測定する温度（即ち、タンク１０の上部から３０Ｌの位置の水温）が、所定の閾値ＴＡより高いか否か判断する。

本実施例では、所定の閾値ＴＡは、「沸上設定温度−１０℃」である。沸上設定温度は、例えば４７℃である。そのため、所定の閾値ＴＡは、例えば３７℃である。Ｓ１２でＹＥＳと判断される場合、少なくとも、タンク１０の上部から３０Ｌの位置の水温は閾値ＴＡ（例えば３７℃）より高い。上記の通り、タンク１０の内部には、低温の水の層の上に高温の水の層が積層された、温度成層が形成される。そのため、Ｓ１２でＹＥＳと判断される場合には、タンク１０の３０Ｌの位置からタンク上部までの間には、沸上設定温度（例えば４７℃）に近い高温の水が貯められている。即ち、Ｓ１２でＹＥＳと判断される場合には、給湯開始時刻Ｓ１の近傍の時刻に行われる予定の最初の給湯に必要な量（５Ｌ〜２０Ｌ程度）の高温の水がタンク１０内に貯められていることを意味する。Ｓ１２でＹＥＳと判断される場合、Ｓ１８に進む。一方、Ｓ１２でＮＯと判断される場合、Ｓ１４に進む。

Ｓ１４では、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０が作動中であるか否か判断する。ヒートポンプ５０が作動している場合、コントローラ１００はＳ１４でＹＥＳと判断し、Ｓ１２に戻る。この場合、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０によってタンク１０内の水を加熱する沸上運転を継続する。一方、ヒートポンプ５０が作動していない場合、コントローラ１００はＳ１４でＮＯと判断し、Ｓ１６に進む。

Ｓ１６では、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０を作動させる。また、コントローラ１００は、循環ポンプ２２を回転させる。即ち、コントローラ１００は、上記の沸上運転を開始する。これにより、タンク１０の下部に存在する水がタンク水循環路２０内に導入され、導入された水がヒートポンプ５０によって加熱され、加熱された水がタンク１０の上部に戻される。これにより、タンク１０に高温の水が貯められる。Ｓ１６でヒートポンプ５０を作動させた後は、Ｓ１２に戻り、コントローラ１００は、サーミスタ１６が測定する温度が、所定の閾値ＴＡより高くなること（即ちタンク１０に第１給湯量Ｑ１の水が所定の閾値ＴＡより高い水温で貯められている状態になること）を監視する。サーミスタ１６が測定する温度が所定の閾値ＴＡより高くなる場合（Ｓ１２でＹＥＳ）、Ｓ１８に進む。

Ｓ１８では、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０及び循環ポンプ２２を停止させる。上記の通り、Ｓ１２でＹＥＳと判断される場合には、タンク１０内には、既に最初の給湯に必要な量（第１給湯量Ｑ１（３０Ｌ））の高温の水が貯められているためである。

図３の第１のヒートポンプ作動処理を開始した後、給湯開始時刻Ｓ１の近傍の時刻に、最初の給湯運転が実行されると、タンク１０上部の高温の水が、供給路４０を介して給湯箇所に供給される。上記の通り、本実施例の給湯システム２では、給湯開始時刻Ｓ１において、タンク１０内に、給湯に必要な量の高温の水を貯えておくことができる。即ち、第１の所定時間αは、その時間の間だけヒートポンプ５０を作動させることによって、給湯開始時刻Ｓ１の時点で、タンク１０内に、給湯に必要な量の高温の水を貯めることが可能となる時間である。

（第２のヒートポンプ作動処理）
図４は、コントローラ１００が実行する第２のヒートポンプ作動処理の内容を示すフローチャートである。上記の通り、第２のヒートポンプ作動時刻Ｂ０が到来すると、コントローラ１００は、図４の処理を開始する。

まず、Ｓ３０では、コントローラ１００は、サーミスタ２４が測定する温度（即ち、タンク１０の下部から導出され、ヒートポンプ５０を通過する前の水の温度）が、所定の閾値ＴＢより高いか否か（即ちタンク１０が満蓄状態か否か）判断する。本実施例では、所定の閾値ＴＢは、「沸上設定温度−５℃」である。沸上設定温度が４７℃の場合、所定の閾値ＴＢは、例えば４２℃である。Ｓ３０でＹＥＳと判断される場合、Ｓ３８に進む。一方、Ｓ３０でＮＯと判断される場合、Ｓ３２に進む。

Ｓ３２では、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０を作動させる。また、コントローラ１００は、循環ポンプ２２を回転させる。即ち、コントローラ１００は、上記の沸上運転を開始する。なお、Ｓ３２の時点で既にヒートポンプ５０及び循環ポンプ２２が作動している場合、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０及び循環ポンプ２２を継続して作動させる。Ｓ３２を終えると、Ｓ３４に進む。

一方、Ｓ３８では、ヒートポンプ５０及び循環ポンプ２２を停止させる。上記の通り、Ｓ３０でＹＥＳと判断される場合には、タンク１０は満蓄状態である。そのため、それ以上、ヒートポンプ５０及び循環ポンプ２２を作動させる必要がない。Ｓ３８を終えると、Ｓ３４に進む。

Ｓ３４では、コントローラ１００は、湯はり開始時刻Ｂ１が到来したか否か判断する。Ｓ３４でＹＥＳと判断される場合、Ｓ３６に進み、湯はり処理（図５参照）を開始する。一方、Ｓ３４でＮＯの場合、Ｓ３０に戻る。

本実施例では、図４の第２のヒートポンプ作動処理が開始された時点で、タンク１０内に沸上設定温度の水が十分に貯められていない場合には、上記のＳ３２でヒートポンプ５０を作動させた後、タンク１０が満蓄状態になる前に、湯はり開始時刻Ｂ１が到来する（Ｓ３４でＹＥＳ）。即ち、本実施例では、コントローラ１００は、第２のヒートポンプ作動時刻Ｂ０にヒートポンプ５０を作動させる（Ｓ３２）と、湯はり開始時刻Ｂ１において、サーミスタ２４が測定する温度が、所定の閾値ＴＢ未満になるように、第２の所定時間βを特定している。

（湯はり処理）
上記の通り、湯はり開始時刻Ｂ１が到来すると、Ｓ３６において、コントローラ１００は、湯はり処理を開始する。図５は、湯はり処理の内容を示すフローチャートである。なお、本実施例では、湯はり開始時刻Ｂ１が到来すると、自動的に湯はり処理が開始される例を説明するが、変形例では、ユーザによって所定の湯はり開始操作が行われる場合に、湯はり処理を開始してもよい。

図５のＳ５０では、コントローラ１００は、湯はり運転を開始する。即ち、コントローラ１００は、湯はり弁４６を開き、浴槽５８への水の供給を開始する。次いで、Ｓ５２では、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０が作動中であるか否か判断する。上記の通り、湯はり開始時刻Ｂ１が到来した時点で、タンク１０が満蓄状態でなかった場合には、ヒートポンプ５０は継続して作動している。その場合、コントローラ１００はＳ５２でＹＥＳと判断し、Ｓ５８に進む。一方、湯はり開始時刻Ｂ１が到来した時点で、タンク１０が満蓄状態であった場合には、ヒートポンプ５０は停止している。その場合、コントローラ１００はＳ５２でＮＯと判断し、Ｓ５４に進む。

Ｓ５４では、コントローラ１００は、サーミスタ１８が測定する温度が、所定の閾値ＴＡ以下になることを監視する。あるいは、コントローラ１００は、サーミスタ２４が測定する温度が、所定の閾値ＴＡ以下になることを監視する。Ｓ５４でＹＥＳの場合、Ｓ５６に進む。Ｓ５６では、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０を作動させるとともに、循環ポンプ２２を回転させる。

続くＳ５８では、コントローラ１００は、サーミスタ１２が測定する温度（即ち、タンク１０の上部から６Ｌの位置の水温）が、ふろ設定温度以下になることを監視する。Ｓ５８でＹＥＳと判断される場合には、タンク１０内に貯められていた高温の水（ふろ設定温度より高い温度の水）の量が残り６Ｌ以下まで減少したことを意味する。以下では、この状態のことを「湯切れ状態」と呼ぶ場合がある。本実施例では、湯はり運転において、１５０Ｌ〜１８０Ｌの高温の水が必要とされる。上記の通り、本実施例では、タンク１０の容量は１００Ｌであるため、湯はり運転の途中で必ず湯切れ状態（Ｓ５８でＹＥＳ）が発生する。Ｓ５８でＹＥＳと判断される場合（即ち、湯切れ状態の場合）、Ｓ６０に進む。

Ｓ６０では、コントローラ１００は、燃焼装置６０を作動させる。なお、この場合も、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０及び循環ポンプ２２を継続して作動させる。この結果、浴槽５８には、ヒートポンプ５０及び燃焼装置６０で加熱された水が供給される。

次いで、Ｓ６２では、コントローラ１００は、湯はり運転が完了することを監視する。所定量（例えば１５０Ｌ）の水を浴槽５８に供給し終えると、コントローラ１００は、Ｓ６２でＹＥＳと判断し、Ｓ６４に進む。

Ｓ６４では、コントローラ１００は、Ｓ６０で作動させた燃焼装置６０を停止させる。なお、この場合も、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０及び循環ポンプ２２を所定時間継続して作動させる。Ｓ６４を終えると、図５の湯はり処理が終了する。同時に、図４の処理も終了する。上記の通り、本実施例の給湯システム２では、湯はり開始時刻Ｂ１において、タンク１０内に、湯はりのために必要な量の一部の高温の水を貯えておくことができる。即ち、第２の所定時間βは、その時間の間だけヒートポンプ５０を作動させることによって、湯はり開始時刻Ｂ１の時点で、タンク１０内に、必要な量の高温の水を貯めることが可能となる時間である。

また、上記の通り、コントローラ１００は、第２のヒートポンプ作動時刻Ｂ０にヒートポンプ５０を作動させる（Ｓ３２）と、湯はり開始時刻Ｂ１において、サーミスタ２４が測定する温度が、所定の閾値ＴＢ未満になるように、第２の所定時間βを特定している。そのため、湯はり開始時刻Ｂ１が到来した時点で、タンク１０が満蓄状態でない場合には、浴槽５８に水の供給を開始した後も（図５のＳ５０）、ヒートポンプ５０を継続して作動させる（図５のＳ５２でＹＥＳ）。この場合、ヒートポンプ５０で水を加熱してタンク１０に貯めながら、浴槽５８に高温の水を供給することができる。一方、湯はり開始時刻Ｂ１において、ヒートポンプ５０が停止している場合（図５のＳ５２でＮＯ）、後でヒートポンプ５０を再度作動させる必要があり、時間がかかる（図５のＳ５６）。また、湯はり開始時刻Ｂ１において、ヒートポンプ５０が継続して作動している場合には（図５のＳ５２でＹＥＳ）、湯はり開始時刻Ｂ１において、ヒートポンプ５０が停止している場合（図５のＳ５２でＮＯ）と比べて、ヒートポンプ５０の停止及び再作動が頻繁に行われることを抑制することができる。即ち、ヒートポンプ５０の停止及び再作動によるロスを減らしてエネルギー効率を高くすることができ、さらに、ヒートポンプ５０の耐久性の低下を抑制することができる。

（ヒートポンプ停止処理）
図６は、コントローラ１００が実行するヒートポンプ停止処理の内容を示すフローチャートである。上記の通り、第２のヒートポンプ作動処理が終了すると、コントローラ１００は、図６の処理を開始する。

まず、Ｓ７０では、コントローラ１００は、入浴予定人数を特定する。入浴予定人数の特定は、種々の方法により行うことができる。例えば、ユーザがリモコン１１０を介して入浴予定人数を事前に登録している場合には、コントローラ１００は、リモコン１１０から入浴予定人数を取得する。ユーザがリモコン１１０に登録する入浴予定人数は、実際に居住している人数そのものであってもよいし、居住者のうち入浴を行なう人数、例えば居住者のうち在宅者の人数であってもよいし、居住者と来客者のうち入浴を行なう人数であってもよい。在宅者の人数は、例えば、宅内に設置されており、リモコン１１０と通信可能な無線送信機および無線受信機を用いて、在宅者による電波の反射を利用して特定してもよい。あるいは、コントローラ１００が、エアコンなどの他の家庭用機器と通信可能であって、他の家庭用機器において居住者の人数がすでに特定されている場合には、コントローラ１００は、他の家庭用機器から居住者の人数を取得して、入浴予定人数として特定してもよい。あるいは、コントローラ１００は、過去７日分の運転履歴から、各日の入浴の終了回数をそれぞれ算出し、過去７日間において、最も多い入浴の終了回数を、入浴予定人数として特定してもよい。

次いで、Ｓ７２では、コントローラ１００は、入浴の終了を検知したか否かを判断する。例えば、コントローラ１００は、人感センサ６２が入浴者の存在を検知した後、人感センサ６２が入浴者の存在を検知しなくなった場合に、入浴が終了したものと判断する。Ｓ７２でＹＥＳと判断される場合、Ｓ７４に進む。一方、Ｓ７２でＮＯと判断される場合、Ｓ７６に進む。

Ｓ７４では、コントローラ１００は、当日の入浴の終了回数が、入浴予定人数に達したか否かを判断する。Ｓ７４でＹＥＳと判断される場合、Ｓ７８に進む。一方、Ｓ７４でＮＯと判断される場合、Ｓ７６に進む。

Ｓ７６では、コントローラ１００は、ヒートポンプ停止時刻Ｇ０が到来したか否かを判断する。Ｓ７６でＹＥＳと判断される場合、Ｓ８０に進む。一方、Ｓ７６でＮＯと判断される場合、Ｓ７２に戻る。

Ｓ７８では、コントローラ１００は、所定の待機時間が経過するまで待機する。待機時間は、例えば３０分である。待機時間が経過すると、Ｓ８０に進む。

Ｓ８０では、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０の動作を禁止する。すなわち、Ｓ８０の時点で、ヒートポンプ５０が作動中である場合、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０を停止させる。また、Ｓ８０以降、次の日まで、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０の作動を禁止する。従って、当日に、その後に行われる給湯運転は、Ｓ８０の時点でタンク１０内に残存している高温の水を利用して行われ、タンク１０が湯切れした場合には、燃焼装置６０による加熱が行われる。

図６のヒートポンプ停止処理においては、過去の運転実績から推定される給湯終了時刻Ｇ１よりも第３の所定時間γだけ前の時刻であるヒートポンプ停止時刻Ｇ０が到来すると、それ以降のヒートポンプ５０の運転が禁止される。従って、本実施例の給湯システム２では、１日の給湯が全て終了した時点で、タンク１０内に、高温の水を過剰に貯えないようにすることができる。即ち、第３の所定時間γは、その時間の間にヒートポンプ５０を作動させないことにより、給湯終了時刻Ｇ１の時点で、タンク１０内に、高温の水を過剰に貯えないようにすることが可能となる時間である。

また、図６のヒートポンプ停止処理においては、ヒートポンプ停止時刻Ｇ０が到来する前であっても、当日の入浴の終了回数が入浴予定人数に達すると、すなわち入浴予定者全員の入浴が終了したと判断されると、その時点から待機時間が経過した時点で、当日のそれ以降のヒートポンプ５０の運転が禁止される。通常、入浴予定者全員の入浴が終了した後は、それほど多くの高温の水を供給する必要が生じることはない。従って、本実施例の給湯システム２では、１日の給湯が全て終了した時点で、タンク１０内に、高温の水を過剰に貯えないようにすることができる。

なお、図６の処理において、Ｓ７８の待機時間は、季節に応じて設定されてもよい。例えば、冬季については待機時間を長い時間（例えば１時間）に設定し、夏季については待機時間を短い時間（例えば１５分）に設定してもよい。コントローラ１００は、例えば、外気温センサ５２で測定される外気温、および／または、サーミスタ３２で測定される水道水の温度に基づいて、季節を特定してもよい。あるいは、コントローラ１００は、時計とカレンダーを内蔵しておいて、当日の暦日から季節を特定してもよい。

なお、Ｓ７４でＹＥＳと判断された場合に、Ｓ７８をスキップしてＳ８０に進んでもよい。この場合、入浴予定者全員の入浴が終了したと判断されると、待機時間の経過を待つこと無く、それ以降のヒートポンプ５０の運転が禁止される。

なお、コントローラ１００は、図６のヒートポンプ停止処理に代えて、図７のヒートポンプ停止処理を実行してもよい。図７のヒートポンプ停止処理は、図６のヒートポンプ停止処理とほぼ同様であるが、Ｓ７４でＹＥＳと判断された場合の処理が、図６のヒートポンプ停止処理とは異なる。

図７のヒートポンプ停止処理では、Ｓ７４でＹＥＳと判断される場合に、Ｓ８２へ進む。Ｓ８２では、コントローラ１００は、タンク１０の貯湯量を取得し、タンク１０の貯湯量が所定の必要貯湯量以上であるか否かを判断する。タンク１０の貯湯量は、例えば、サーミスタ１２、１４、１６、１７、１８で検出されるタンク１０の高さ方向の水温の分布と、サーミスタ３２で検出される水道水の温度に基づいて、算出することができる。必要貯湯量は、入浴予定者全員の入浴が終了した後に使用が見込まれる温水供給量である。コントローラ１００は、例えば、必要貯湯量を所定値（例えば１０Ｌ）に設定してもよい。あるいは、コントローラ１００は、必要貯湯量を、季節に応じて設定してもよい。例えば、冬季については必要貯湯量を多く（例えば１５Ｌに）設定し、夏季については必要貯湯量を少なく（例えば５Ｌに）設定してもよい。コントローラ１００は、例えば、外気温センサ５２で測定される外気温、および／または、サーミスタ３２で測定される水道水の温度に基づいて、季節を特定してもよい。あるいは、コントローラ１００は、時計とカレンダーを内蔵しておいて、当日の暦日から季節を特定してもよい。あるいは、コントローラ１００は、必要貯湯量を、過去の運転履歴に基づいて設定してもよい。例えば、コントローラ１００は、過去７日分の運転履歴から、過去７日間において、その日の最後の入浴が終了した後の温水供給量のうち、最も多い温水供給量を特定して、特定された温水供給量を必要貯湯量に設定してもよい。

Ｓ８２でＹＥＳと判断されると、Ｓ８０に進み、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０の動作を禁止する。

Ｓ８２でＮＯと判断されると、Ｓ８４に進む。Ｓ８４では、コントローラ１００は、ヒートポンプ停止時刻Ｇ０が到来したか否かを判断する。Ｓ８４でＹＥＳと判断される場合、Ｓ８０に進み、コントローラ１００は、ヒートポンプ５０の動作を禁止する。一方、Ｓ８４でＮＯと判断される場合、Ｓ８２に戻る。

図７のヒートポンプ停止処理においては、ヒートポンプ停止時刻Ｇ０が到来する前であっても、当日の入浴の終了回数が入浴予定者の人数に達した後、タンク１０の貯湯量が必要貯湯量を超えている場合に、当日のそれ以降のヒートポンプ５０の運転が禁止される。これによって、入浴予定者全員の入浴が終了した後に、タンク１０に必要以上に貯湯されることを防止することができ、１日の給湯が全て終了した時点で、タンク１０内に、高温の水を過剰に貯えないようにすることができる。

なお、図６、図７のヒートポンプ停止処理において、Ｓ７０の入浴予定人数の特定を、Ｓ８０でヒートポンプ５０の動作を禁止するまで繰り返し行って、入浴予定人数を逐次更新する構成としてもよい。この場合、更新された入浴予定人数が、当初の入浴予定人数よりも減少することがあり、当日の入浴の終了回数に変化がなくても、入浴予定人数の減少によってＳ７４の条件が満たされる場合がある。従って、このような構成とする場合には、入浴予定人数の更新により入浴予定人数が減少した場合には、その時点でＳ７４の処理を実行する。これによって、当日の入浴の終了回数が、更新後の入浴予定人数に達している場合に、その後の処理を速やかに実行することができる。

なお、上記において、コントローラ１００は、過去７日分の運転履歴から、過去７日間における給湯開始時刻の平均時刻を、給湯開始時刻Ｓ１として特定してもよい。同様に、コントローラ１００は、過去７日分の運転履歴から、過去７日間における湯はり開始時刻の平均時刻を、湯はり開始時刻Ｂ１として特定してもよい。さらに、コントローラ１００は、過去７日分の運転履歴から、過去７日間における給湯終了時刻の平均時刻を、給湯終了時刻Ｇ１として特定してもよい。また、コントローラ１００は、過去７日分の運転履歴から、過去７日間における入浴の終了回数の平均を、入浴予定人数として特定してもよい。また、コントローラ１００は、過去７日分の運転履歴から、過去７日間における最後の入浴の後の温水供給量の平均を、必要貯湯量として特定してもよい。

上記の実施例では、給湯システム２が、人感センサ６２を用いて、入浴者の有無を検知する構成について説明したが、入浴者の有無の検知はこれ以外の手法により行なうこともできる。例えば、浴槽５８の水位を検出する水位センサを設けておいて、コントローラ１００が、水位センサで検出される水位の変動に基づいて、入浴者の有無を検知してもよい。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２ ：給湯システム
１０ ：タンク
１２ ：サーミスタ
１４ ：サーミスタ
１６ ：サーミスタ
１７ ：サーミスタ
１８ ：サーミスタ
２０ ：タンク水循環路
２２ ：循環ポンプ
２４ ：サーミスタ
３０ ：水道水導入路
３０ａ ：第１導入路
３０ｂ ：第２導入路
３１ ：水道水供給源
３２ ：サーミスタ
４０ ：供給路
４２ ：混合弁
４４ ：サーミスタ
４６ ：湯はり弁
４８ ：浴室
５０ ：ヒートポンプ
５２ ：外気温センサ
５４ ：シャワー
５６ ：カラン
５８ ：浴槽
６０ ：燃焼装置
６２ ：人感センサ
１００ ：コントローラ
１１０ ：リモコン

Claims (5)

1. 水を貯えるタンクと、
   自然環境から吸熱して水を加熱するヒートポンプと、
   タンクとヒートポンプの間で水を循環させる循環手段と、
   燃料ガスの燃焼によって水を加熱する燃焼装置と、
   入浴予定人数を取得する手段と、
   入浴の終了を検知する手段と、
   コントローラを備えており、
   コントローラは、当日に入浴の終了を検知した回数が入浴予定人数に達した場合に、当日のその後のヒートポンプによる水の加熱を禁止する、給湯システム。
2. コントローラは、当日に入浴の終了を検知した回数が入浴予定人数に達してから所定の待機時間が経過した場合に、当日のその後のヒートポンプによる水の加熱を禁止する、請求項１の給湯システム。
3. 季節を特定する手段をさらに備えており、
   待機時間が、季節に応じて設定される、請求項２の給湯システム。
4. タンクの貯湯量を取得する手段をさらに備えており、
   コントローラは、当日に入浴の終了を検知した回数が入浴予定人数に達した後、タンクの貯湯量が所定の必要貯湯量を超えている場合に、当日のその後のヒートポンプによる水の加熱を禁止する、請求項１の給湯システム。
5. 季節を特定する手段をさらに備えており、
   必要貯湯量が、季節に応じて設定される、請求項４の給湯システム。
   

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