JP2019215158A - ヒートポンプ式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】給湯装置の使用状況に合わせて切替手段の制御を最適化する。【解決手段】ヒートポンプ式加熱手段２５の出口側と貯湯タンク１上部とを接続する加熱戻り管２７から分岐されて貯湯タンク１下部に接続される分岐管２９と、ヒートポンプ式加熱手段２５からの湯をタンク上部に戻すか、分岐管２９を介してタンク下部に戻すかを切り替える切替手段３０と、沸き上げ温度センサ３２で検出した温度が所定の切替温度以上となると、切替手段３０をタンク下部側からタンク上部側に切り替える切替制御手段と、過去複数日間の使用湯量を日毎に記憶する使用湯量記憶手段と、使用湯量のバラツキ度合の値を算出する使用状況判断手段と、を備え、切替制御手段は、バラツキ度合の値が所定値未満の場合は、バラツキ度合の値が所定値以上の場合に比べて所定の切替温度を低い温度に決定するようにした。【選択図】図１

Description

本発明はヒートポンプ式加熱手段により湯を沸き上げてこれを貯湯するヒートポンプ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式給湯装置では、ヒートポンプ式加熱手段の水冷媒熱交換器で貯湯タンク下部から供給される水を目標沸き上げ温度となるように加熱するもので、水冷媒熱交換器で加熱された湯を貯湯タンク上部に戻すか、貯湯タンク下部へ戻すかを切り替えるバイパス切替弁を有し、沸き上げ開始時は、水冷媒熱交換器から流出する沸き上げられた湯の温度である沸き上げ温度が所定の切替温度に達するまでは、沸き上げた湯を貯湯タンク下部に戻し、沸き上げ温度が所定の切替温度以上になると、沸き上げた湯を貯湯タンク上部に戻すように、バイパス切替弁を切り替えるようにして、沸き上げ開始時の低温の湯水が貯湯タンクの上部へ流入して貯湯タンク上部の温度を降下してしまうのを抑制している。

このバイパス切替弁を切り替える所定の切替温度は、特許文献１に開示されているように、貯湯タンク上部の貯湯温度に基づいて定められ、沸き上げ温度が貯湯タンク上部の貯湯温度以上となるとバイパス切替弁を貯湯タンク上部側に切り替えるようにしているものがあった。

また、特許文献２に開示されているように、バイパス切替弁を切り替える所定の切替温度を目標沸き上げ温度に応じて定め、目標沸き上げ温度が高いほど高い温度に設定されているものがあった。

特開２００３−２７９１３６号公報 特開２００９−２６４６１７号公報

ところが、この従来の特許文献１のものでは、バイパス切替弁を切り替えるまでは貯湯タンク下部に中温〜高温の湯が戻るため、貯湯タンク上部の貯湯温度の低下は抑制されるものの、貯湯タンク下部の貯湯温度が上昇し、ヒートポンプ式加熱手段での沸き上げ効率が低下するという問題があった。

ここで、比較的少ない使用湯量で安定して使用している使用状況においては、省エネルギーを意識した給湯を行っていると考えられるため、貯湯タンク上部の貯湯温度低下による貯湯量の減少よりも、ヒートポンプ式加熱手段での沸き上げ効率が低下することの方が問題となる。

一方、従来の特許文献２のものでは、目標沸き上げ温度が低い場合（例えば７０℃）にバイパス切替弁を切り替える所定温度を目標沸き上げ温度が高い場合より低い温度（例えば５０℃）としてしまうと、貯湯タンク下部の貯湯温度の上昇は抑制されるものの、貯湯タンク上部に比較的高い温度（例えば６０℃）の湯が残っている場合に、貯湯タンク上部の湯温を下げてしまう虞がある。

ここで、日々の使用湯量の変動が大きいような使用状況においては、ユーザーが省エネルギーを意識した給湯を行っていないことが考えられるため、ヒートポンプ式加熱手段での沸き上げ効率の低下よりも、貯湯タンク内の湯の温度が下がることにより湯切れしてしまうことの方が問題となる。

このように、ヒートポンプ式給湯装置においては、貯湯タンク上部の温度を下げたくない状況と、貯湯タンク下部の温度を上げたくない状況とが存在するが、従来のものでは、何れか一方の状況にしか対応できないものであった。

本発明は上記課題を解決するために、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、前記貯湯タンク下部と前記ヒートポンプ式加熱手段の入口側とを接続する加熱往き管と、前記ヒートポンプ式加熱手段の出口側と前記貯湯タンク上部とを接続する加熱戻り管と、前記加熱戻り管から分岐されて前記貯湯タンク下部に接続される分岐管と、前記ヒートポンプ式加熱手段からの湯を前記貯湯タンク上部に戻すか、前記分岐管を介して前記貯湯タンク下部に戻すかを切り替える切替手段と、前記ヒートポンプ式加熱手段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と、前記沸き上げ温度センサで検出した温度が所定の切替温度以上となると、前記切替手段を前記貯湯タンク下部側から前記貯湯タンク上部側に切り替える切替制御手段と、過去複数日間の使用湯量を日毎に記憶する使用湯量記憶手段と、前記使用湯量記憶手段に記憶されている情報に基づいて使用湯量のバラツキ度合の値を算出する使用状況判断手段と、を備え、前記切替制御手段は、前記使用状況判断手段が算出した前記バラツキ度合の値が所定値未満の場合は、前記バラツキ度合の値が所定値以上の場合に比べて前記所定の切替温度を低い温度に決定するようにした。

また、前記使用状況判断手段は、前記使用湯量の最大値が所定量を超えるか否かを判断し、前記切替制御手段は、前記バラツキ度合の値が所定値未満かつ使用湯量の最大値が所定量を超えない場合に、前記バラツキ度合の値が所定値以上の場合および前記使用湯量の最大値が所定量を超えた場合に比べて前記所定の切替温度を低い温度に決定するようにした。

また、前記貯湯タンク内の湯を熱源として浴槽水または暖房循環水を加熱する利用側熱交換器と、過去複数日間の利用側熱交換器の使用実績を表す値を日毎に記憶する熱交使用実績記憶手段とを設け、前記切替制御手段は、前記バラツキ度合の値が所定値未満かつ前記熱交使用実績記憶手段に記憶された使用実績を表す値が所定値未満の場合は、前記バラツキ度合の値が所定値以上の場合および前記熱交使用実績記憶手段に記憶された使用実績を表す値が所定値以上の場合に比べて前記所定の切替温度を低い温度に決定するようにした。

また、前記使用状況判断手段は、前記使用湯量の最大値が所定量を超えるか否かを判断し、前記切替制御手段は、前記バラツキ度合の値が所定値未満かつ前記熱交使用実績記憶手段に記憶された使用実績を表す値が所定値未満かつ使用湯量の最大値が所定量を超えない場合に、前記バラツキ度合の値が所定値以上の場合および前記熱交使用実績記憶手段に記憶された使用実績を表す値が所定値以上の場合および前記使用湯量の最大値が所定量を超えた場合に比べて前記所定の切替温度を低い温度に決定するようにした。

本発明によれば、使用湯量に基づいた使用状況の判断結果に応じて、使用状況に合わせた所定の切替温度が決定されるため、貯湯タンク上部の温度を低下させたくない使用状況では所定の切替温度を高くして貯湯タンク上部の温度低下を抑制したり、貯湯タンク下部の温度を上昇させたくない使用状況では所定の切替温度を低くして貯湯タンク下部の温度上昇を抑制してヒートポンプ式加熱手段の加熱効率の低下を抑制することができ、使用状況に合わせた効率のよい運転が可能となる。

本発明の一実施形態の概略構成図 同一実施形態の制御ブロック図 同一実施形態の作動を説明するためのフローチャート 別の一実施形態の制御ブロック図 別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式給湯装置を図面に基づいて説明する。
図１は風呂給湯装置の構成を示す概略図で、１は湯水を貯湯する貯湯タンク、２は貯湯タンク１底部に給水する給水管、３は貯湯タンク１頂部から出湯する出湯管、４は給水管２から分岐された給水バイパス管、５は出湯管３からの湯と給水バイパス管４からの水とを混合する給湯混合弁、６は給湯混合弁５の出口と給湯栓７とを接続する給湯管、８は給湯管６を流れる湯水の流量を検出する給湯流量センサ、９は給湯管６を流れる湯水の温度を検出する給湯温度センサ、１０は給水バイパス管４を流れる給水の温度を検出する給水温度センサである。

１１は出湯管３からの湯と給水バイパス管４からの水とを混合する風呂混合弁、１２は風呂混合弁１１からの湯水を浴室に設置された浴槽１３へ湯張りするための湯張り管、１４は湯張り管１２を流れる湯水の流量を検出する湯張り流量センサ、１５は湯張り管１２を流れる湯水の温度を検出する湯張り温度センサ、１６は湯張り管１２の流路を開閉する湯張り電磁弁、１７は貯湯タンク１の側面上下に複数設けられて貯湯温度を検出する貯湯温度センサである。

１８は貯湯タンク１内に配置されたステンレス製の蛇管により構成され、浴槽１３内の浴槽水等の外部負荷を加熱するための利用側熱交換器としての風呂熱交換器、１９は浴槽１３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１３内の浴槽水を吸い込んで風呂熱交換器１８へ圧送して浴槽水を循環させるための風呂循環ポンプ、２１は風呂循環回路１９の往き戻りを接続する風呂熱交バイパス管、２２は浴槽１３から戻ってきた浴槽水が風呂熱交換器１８を流れる状態と風呂熱交バイパス管２１を流れる状態とを切り替える風呂三方弁、２３は浴槽水の温度を検出するための風呂温度センサ、２４は水圧を検知することにより浴槽１３内の水位を検出する水位センサであり、風呂循環回路１９途中には湯張り管１２が接続されている。

２５は貯湯タンク１内の湯水を加熱するためのヒートポンプ式加熱手段、２６は貯湯タンク１下部とヒートポンプ式加熱手段２５の入口側とを接続する加熱往き管、２７はヒートポンプ式加熱手段２５の出口側と貯湯タンク１上部とを接続する加熱戻り管、２８は加熱往き管２６途中に設けられ湯水を循環させる加熱循環ポンプ、２９は加熱戻り管２７から分岐されて貯湯タンク１下部に接続される分岐管、３０はヒートポンプ式加熱手段２５からの湯を貯湯タンク１上部に戻すか、分岐管２９を介して貯湯タンク１下部に戻すかを切り替える切替手段、３１はヒートポンプ式加熱手段２５に入水する湯水の温度を検出する入水温度センサ、３２はヒートポンプ式加熱手段２３で沸き上げられた湯水の温度を検出する沸き上げ温度センサである。

ここで、ヒートポンプ式加熱手段２５は、ＣＯ２等の冷媒を圧縮する圧縮機３３、貯湯タンク１からの湯水と冷媒とを熱交換する水冷媒熱交換器３４、放熱した冷媒を膨張減圧させる膨張弁３５、低温低圧の冷媒と外気とを熱交換する空気熱交換器３６、空気熱交換器３６に外気を送風する送風機３７、外気温度を検出する外気温度センサ３８とを備えて構成されている。

３９は、給湯装置のリモコンで、給湯装置の作動状態や設定状態を表示する表示部４０と、浴槽１３への自動湯張り運転および自動保温運転を開始させるための風呂スイッチ４１と、給湯設定温度や風呂設定温度を変更するための変更スイッチ４２ととを備えている。

４３はこの給湯装置の作動を制御する制御手段で、給湯流量センサ８、給湯温度センサ９、給水温度センサ１０、湯張り流量センサ１４、湯張り温度センサ１５、貯湯温度センサ１７、風呂温度センサ２３、水位センサ２４、入水温度センサ３１、沸き上げ温度センサ３２、外気温度センサ３８の検出値が入力され、給湯混合弁５、風呂混合弁１１、湯張り電磁弁１６、風呂循環ポンプ２０、風呂三方弁２２、加熱循環ポンプ２８、切替手段３０、圧縮機３３、膨張弁３５、送風機３７の作動を制御すると共に、リモコン３９と必要な情報を送受信可能に接続されている。ここで、制御手段４３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。

次に、図２に示す本発明の一実施形態の制御ブロック図について説明する。

４４は給湯流量センサ８で検出する給湯流量に基づいて所定温度換算の使用湯量を算出し、過去複数日間（例えば７日間）の使用湯量を日毎に記憶する使用湯量記憶手段である。ここでは、給湯流量センサ８で検出する給湯流量と、給湯温度センサ９で検出する給湯温度と、給水温度センサ１０で検出する給水温度とから所定温度換算の使用湯量を算出するようにしているが、給湯温度に代えて給湯設定温度を用いたり、給水温度に代えて最下部の貯湯温度センサ１７が検出した前日の最低温度等を用いてもよい。

４５は使用湯量記憶手段４４に記憶されている日毎の使用湯量の情報に基づいて、沸き上げ効率を優先する使用状況か、高温の湯の確保を優先する使用状況かを判断する使用状況判断手段である。ここでは、使用状況判断手段４５は、使用湯量記憶手段４４に記憶されている日毎の使用湯量のバラツキ度合の値を算出し、このバラツキ度合の値が所定値未満のバラツキが少ない場合に沸き上げ効率を優先する使用状況であると判断し、バラツキ度合の値が所定値以上の場合に高温の湯の確保を優先する使用状況であると判断するようにしている。

４６は沸き上げ温度センサ３２で検出した温度が所定の切替温度以上となると、切替手段３０を貯湯タンク１下部に連通する分岐管２９側から貯湯タンク１上部に連通する加熱戻り管２７下流側に切り替える切替制御手段である。ここで、切替制御手段４６は、使用状況判断手段４５の判断結果に基づいて所定の切替温度を決定するようにしており、沸き上げ効率を優先する使用状況であると、高温の湯の確保を優先する使用状況であるときに比べて所定の切替温度を低い温度に決定するようにしている。

次に、本発明のヒートポンプ式給湯装置の作動について説明する。

＜給湯＞
給湯栓７が開かれると、貯湯タンク１の底部に給水管２から市水が流入すると共に貯湯タンク１の頂部から出湯管３を介して高温の湯が出湯し、給湯混合弁５で給水バイパス管４からの水と混合されて給湯管６を通過する。そして、給湯流量センサ８が最低作動水量以上を検出すると、制御手段４３は、給湯温度センサ９が検出する温度が給湯設定温度と一致するように給湯混合弁５の弁開度をフィードバック制御して、給湯設定温度の給湯を行う。そして、給湯栓７が閉じられる等によって、給湯流量センサ８が最低作動水量未満を検出すると、制御手段４３は、給湯混合弁５の弁開度のフィードバック制御を停止して給湯停止するようにしている。

このとき、使用湯量記憶手段４４は、給湯流量センサ８で検出する給湯流量と、給湯温度センサ９で検出する給湯温度と、給水温度センサ１０で検出する給水温度とから所定温度換算の使用湯量を算出し、算出した使用湯量を当日の記憶領域に加算して日毎の使用流量を記憶している。

＜風呂自動運転＞
次に、風呂自動運転について説明する。リモコン３９の風呂スイッチ４１が操作されると、制御手段４３は、湯張り電磁弁１６を開弁し、湯張り温度センサ１５が検出する温度が風呂設定温度と一致するように風呂混合弁１１の弁開度をフィードバック制御して、風呂設定温度の湯張り運転を開始する。

そして、制御手段４３は、湯張り流量センサ１４で検出する湯張り流量の積算値が風呂設定湯量となると、または水位センサ２４が風呂設定水位を検出すると、湯張り電磁弁１６を閉弁して湯張り運転を終了し、風呂の保温運転を行う。

風呂の保温運転では、制御手段４３は、風呂三方弁２２を風呂熱交バイパス管２１側にしたままで一定時間毎に風呂循環ポンプ２０を駆動して風呂温度センサ２３で浴槽水の温度を確認し、風呂設定温度より低くなっていることを検知すると、風呂三方弁２２を風呂熱交換器１８側に切り替えて循環を継続し、浴槽水を風呂熱交換器１８で加熱する。そして、制御手段４３は、風呂温度センサ２３で浴槽水の温度が風呂設定温度より上昇したことを確認すると、風呂循環ポンプ２０の駆動を停止し、風呂三方弁２２を風呂熱交バイパス管２１側に切り替える。

また、制御手段４３は、湯張り停止時の浴槽１３内の水位を水位センサ２４の検出値に基づいて記憶し、浴槽１３内の水位が記憶した水位から低下すると、元の水位になるまで湯張りする風呂補水運転を行う。

そして、制御手段４３は、湯張りの開始から予め設定された風呂自動保温時間が経過すると、風呂の保温運転および風呂補水運転も停止して、風呂自動運転を停止する。

＜沸き上げ運転＞
次に、沸き上げ運転について説明すると、電力料金単価の安価な所定時間帯（深夜時間帯）の開始時刻になると、制御手段４３はそれまでの給湯負荷量に見合う湯量を沸き上げ開始するべく、圧縮機３３と膨張弁３５と送風機３７と加熱循環ポンプ２８を駆動開始して、貯湯タンク１下部から取り出した湯水を水冷媒熱交換器３４で給湯負荷量に見合う沸き上げ目標温度まで加熱して貯湯タンク１上部へ戻し、貯湯タンク１上部から沸き上げ設定温度の湯を積層状に貯湯し、貯湯タンク１の最下部まで沸き上げるか、所定時間帯の終了時刻に到達すると、圧縮機３３と膨張弁３５と送風機３７と加熱循環ポンプ２８を駆動停止して沸き上げ運転を終了する。

また、制御手段４３は、貯湯タンク１内の残湯量が少なくなったことを貯湯温度センサ１７の検出温度に基づいて判断した場合も、前記沸き上げ運転を行うようにしており、この場合、予め決められた位置の貯湯温度センサ１７の検出温度が所定温度に達すると沸き上げ運転を終了するようにしている。

この沸き上げ運転の動作について、図３に示すフローチャートに基づいて詳細に説明する。

沸き上げ開始条件が成立すると（ステップＳ１でＹｅｓ）、制御手段４３は、切替手段３０を分岐管２９に連通する貯湯タンク１下部側に切り替え（ステップＳ２）、ヒートポンプ式加熱手段２５で沸き上げられた湯水が貯湯タンク１下部に戻るようにして沸き上げ運転を開始する（ステップＳ３）。

そして、使用状況判断手段４５は、使用湯量記憶手段４４に記憶されている日毎の使用湯量の情報から、バラツキ度合の値としての標準偏差を算出し（ステップＳ４）、この標準偏差の値を予め決められた所定値と比較し（ステップＳ５）、所定値以上の場合は、日々の使用湯量の変動が大きく、省エネルギーを意識した給湯を行うよりも湯切れをしないことを優先した方がよいと考えられるため、高温の湯の確保を優先する使用状況であると判断し、所定の切替温度を第１切替温度（ここでは６０℃）に決定する（ステップＳ６）。一方、標準偏差の値が所定値未満の場合は、日々の使用湯量の変動が少なく、省エネルギーを意識した給湯を行っていると考えられるため、沸き上げ効率を優先する使用状況であると判断し、所定の切替温度を第１切替温度よりも低い第２切替温度（ここでは５０℃）に決定する（ステップＳ７）。

沸き上げ運転の開始からの時間経過に伴い、ヒートポンプ式加熱手段２５で沸き上げられた湯の温度が徐々に上昇し、ステップＳ６またはステップＳ７で決定した所定の切替温度に達するまでの間は、沸き上げられた湯は分岐管２９を介して貯湯タンク１の下部へ戻され、貯湯タンク１上部に貯湯されている湯の温度を低下させない。

さらに時間経過し、ヒートポンプ式加熱手段２５で沸き上げられた湯の温度が、ステップＳ６またはステップＳ７で決定した所定の切替温度に達すると（ステップＳ８でＹｅｓ）、切替手段３０を加熱戻り管２７下流と連通する貯湯タンク１上部側に切り替え（ステップＳ９）、ヒートポンプ式加熱手段２５で沸き上げられた湯水が貯湯タンク１の上部に戻るようにして沸き上げ運転を継続する。

このとき、高温の湯の確保を優先する使用状況である場合は、貯湯タンク１の上部に戻る湯水の温度が比較的高い温度となっているため、貯湯タンク１上部に貯湯されている湯の温度の低下を抑制でき、一方、沸き上げ効率を優先する使用状況である場合は、貯湯タンク１の下部に戻る湯水の温度が比較的低い状態で切替手段３０がタンク上部側に切り替えられるため、貯湯タンク１下部に貯められている水の温度上昇を抑制して、ヒートポンプ式加熱手段２５の加熱効率の低下を抑制することができる。

そして、沸き上げ運転が進行して沸き上げ終了条件が成立すると（ステップＳ１０でＹｅｓ）、沸き上げ運転を停止する（ステップＳ１１）。

このように、使用湯量に基づいた使用状況の判断結果に応じて、使用状況に合わせた所定の切替温度が決定されるため、貯湯タンク上部の温度を低下させたくない使用状況では所定の切替温度を高くして貯湯タンク上部の温度低下を抑制したり、貯湯タンク下部の温度を上昇させたくない使用状況では所定の切替温度を低くして貯湯タンク下部の温度上昇を抑制してヒートポンプ加熱手段の加熱効率の低下を抑制することができ、使用状況に合わせた効率のよい運転が可能となる。

次に、本発明の別の一実施形態について図面に基づいて説明する。なお、先の一実施形態と同一の構成は同一の符号を付してその説明を省略する。

図４は別の一実施形態の制御ブロック図である。
４７は熱交使用実績記憶手段で、浴槽の追い焚き等の外部負荷の加熱に貯湯タンク１内に貯湯されている湯がどの程度使われたかを示す使用実績を過去複数日分日毎に記憶するもので、ここでは、風呂三方弁２２が風呂熱交換器１８側でかつ風呂循環ポンプ２０が作動している時間を熱交使用実績時間として日毎に積算して記憶している。

４８は使用湯量記憶手段４４に記憶されている日毎の使用湯量の情報と、熱交使用実績記憶手段４７に記憶されている日毎の熱交使用実績の情報とに基づいて、沸き上げ効率を優先する使用状況か、高温の湯の確保を優先する使用状況かを判断する使用状況判断手段である。ここでは、使用湯量のバラツキ度合の値が所定値未満かつ熱交使用実績時間の最大値が所定時間未満である場合に沸き上げ効率を優先する使用状況であると判断し、それ以外の場合に高温の湯の確保を優先する使用状況であると判断するようにしている。

次に、この別の実施形態の沸き上げ運転の動作について、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。

沸き上げ開始条件が成立すると（ステップＳ１でＹｅｓ）、制御手段４３は、切替手段３０を分岐管２９に連通する貯湯タンク１下部側に切り替え（ステップＳ２）、ヒートポンプ式加熱手段２５で沸き上げられた湯水が貯湯タンク１下部に戻るようにして沸き上げ運転を開始する（ステップＳ３）。

そして、使用状況判断手段４８は、使用湯量記憶手段４４に記憶されている日毎の使用湯量の情報から、バラツキ度合の値としての標準偏差を算出し（ステップＳ４）、さらに熱交使用実績記憶手段４７に記憶されている日毎の熱交使用実績時間の情報から、過去複数日間のうちでの熱交使用実績時間の最大値を算出する（ステップＳ４１）。

そして、使用状況判断手段４８は、標準偏差の値を予め決められた所定値と比較し（ステップＳ５）、所定値以上の場合は、日々の使用湯量の変動が大きく、省エネルギーを意識した給湯を行うよりも湯切れをしないことを優先した方がよいと考えられるため、高温の湯の確保を優先する使用状況であると判断し、所定の切替温度を第１切替温度（ここでは６０℃）に決定する（ステップＳ６）。

一方、標準偏差の値が所定値未満の場合（ステップＳ５でＮｏ）は、熱交使用実績時間の最大値と予め決められている所定時間とを比較し（ステップＳ５１）、所定時間以上である場合（ステップＳ５１でＮｏ）、風呂の追い焚きなどの利用側の負荷が大きく、省エネルギーを意識した給湯を行うよりも利用側の加熱能力を確保することを優先した方がよいと考えられるため、高温の湯の確保を優先する使用状況であると判断し、所定の切替温度を第１切替温度（ここでは６０℃）に決定する（ステップＳ６）。

また、標準偏差の値が所定値未満の場合（ステップＳ５でＮｏ）で、熱交使用実績時間の最大値が所定時間未満である場合（ステップＳ５１でＹｅｓ）、日々の使用湯量の変動が少なく、かつ利用側の負荷も小さく、省エネルギーを意識した給湯を行っていると考えられるため、沸き上げ効率を優先する使用状況であると判断し、所定の切替温度を第１切替温度よりも低い第２切替温度（ここでは５０℃）に決定する（ステップＳ７）。

沸き上げ運転の開始からの時間経過に伴い、ヒートポンプ式加熱手段２５で沸き上げられた湯の温度が徐々に上昇し、ステップＳ６またはステップＳ７で決定した所定の切替温度に達するまでの間は、沸き上げられた湯は分岐管２９を介して貯湯タンク１の下部へ戻され、貯湯タンク１上部に貯湯されている湯の温度を低下させない。

さらに時間経過し、ヒートポンプ式加熱手段２５で沸き上げられた湯の温度が、ステップＳ６またはステップＳ７で決定した所定の切替温度に達すると（ステップＳ８でＹｅｓ）、切替手段３０を加熱戻り管２７下流と連通する貯湯タンク１上部側に切り替え（ステップＳ９）、ヒートポンプ式加熱手段２５で沸き上げられた湯水が貯湯タンク１の上部に戻るようにして沸き上げ運転を継続する。

このとき、高温の湯の確保を優先する使用状況である場合は、貯湯タンク１の上部に戻る湯水の温度が比較的高い温度となっているため、貯湯タンク１上部に貯湯されている湯の温度の低下を抑制でき、一方、沸き上げ効率を優先する使用状況である場合は、貯湯タンク１の下部に戻る湯水の温度が比較的低い状態で切替手段３０がタンク上部側に切り替えられるため、貯湯タンク１下部に貯められている水の温度上昇を抑制して、ヒートポンプ式加熱手段２５の加熱効率の低下を抑制することができる。

そして、沸き上げ運転が進行して沸き上げ終了条件が成立すると（ステップＳ１０でＹｅｓ）、沸き上げ運転を停止する（ステップＳ１１）。

このように、使用湯量に基づいた使用状況の判断結果に応じて、使用状況に合わせた所定の切替温度が決定されるため、貯湯タンク上部の温度を低下させたくない使用状況では所定の切替温度を高くして貯湯タンク上部の温度低下を抑制したり、貯湯タンク下部の温度を上昇させたくない使用状況では所定の切替温度を低くして貯湯タンク下部の温度上昇を抑制してヒートポンプ加熱手段の加熱効率の低下を抑制することができ、使用状況に合わせた効率のよい運転が可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で改変可能なものであり、例えば利用側熱交換器の負荷として浴槽１３を接続し、浴槽水を加熱する構成で説明したが、利用側熱交換器の負荷として温水暖房端末を接続し、暖房循環水を加熱する構成としてもよい。また、利用側熱交換器を貯湯タンク１の内部に設けた構成で説明したが、利用側熱交換器をプレート式熱交換器等で構成して貯湯タンク１の外部に設け、貯湯タンク１上部からの湯を利用側熱交換器の一次側に循環させる構成としてもよい。

また、使用状況判断手段４５、４８の判断材料に使用湯量の最大値を加え、沸き上げ効率を優先する使用状況と判断する条件に、使用湯量の最大値が所定量を超えないという条件を付加して、沸き上げ効率を優先する使用状況と判断する精度を上げるようにしてもよい。

１ 貯湯タンク
１８ 風呂熱交換器（利用側熱交換器）
２５ ヒートポンプ式加熱手段
２６ 加熱往き管
２７ 加熱戻り管
２９ 分岐管
３０ 切替手段
３２ 沸き上げ温度センサ
４４ 使用湯量記憶手段
４５ 使用状況判断手段
４６ 切替制御手段
４７ 熱交使用実績記憶手段
４８ 使用状況判断手段

Claims (4)

1. 湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンク内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段と、前記貯湯タンク下部と前記ヒートポンプ式加熱手段の入口側とを接続する加熱往き管と、前記ヒートポンプ式加熱手段の出口側と前記貯湯タンク上部とを接続する加熱戻り管と、前記加熱戻り管から分岐されて前記貯湯タンク下部に接続される分岐管と、前記ヒートポンプ式加熱手段からの湯を前記貯湯タンク上部に戻すか、前記分岐管を介して前記貯湯タンク下部に戻すかを切り替える切替手段と、前記ヒートポンプ式加熱手段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と、前記沸き上げ温度センサで検出した温度が所定の切替温度以上となると、前記切替手段を前記貯湯タンク下部側から前記貯湯タンク上部側に切り替える切替制御手段と、過去複数日間の使用湯量を日毎に記憶する使用湯量記憶手段と、前記使用湯量記憶手段に記憶されている情報に基づいて使用湯量のバラツキ度合の値を算出する使用状況判断手段と、を備え、前記切替制御手段は、前記使用状況判断手段が算出した前記バラツキ度合の値が所定値未満の場合は、前記バラツキ度合の値が所定値以上の場合に比べて前記所定の切替温度を低い温度に決定するようにしたことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
2. 前記使用状況判断手段は、前記使用湯量の最大値が所定量を超えるか否かを判断し、前記切替制御手段は、前記バラツキ度合の値が所定値未満かつ使用湯量の最大値が所定量を超えない場合に、前記バラツキ度合の値が所定値以上の場合および前記使用湯量の最大値が所定量を超えた場合に比べて前記所定の切替温度を低い温度に決定するようにしたことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式給湯装置。
3. 前記貯湯タンク内の湯を熱源として浴槽水または暖房循環水を加熱する利用側熱交換器と、過去複数日間の利用側熱交換器の使用実績を表す値を日毎に記憶する熱交使用実績記憶手段とを設け、前記切替制御手段は、前記バラツキ度合の値が所定値未満かつ前記熱交使用実績記憶手段に記憶された使用実績を表す値が所定値未満の場合は、前記バラツキ度合の値が所定値以上の場合および前記熱交使用実績記憶手段に記憶された使用実績を表す値が所定値以上の場合に比べて前記所定の切替温度を低い温度に決定するようにしたことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式給湯装置。
4. 前記使用状況判断手段は、前記使用湯量の最大値が所定量を超えるか否かを判断し、前記切替制御手段は、前記バラツキ度合の値が所定値未満かつ前記熱交使用実績記憶手段に記憶された使用実績を表す値が所定値未満かつ使用湯量の最大値が所定量を超えない場合に、前記バラツキ度合の値が所定値以上の場合および前記熱交使用実績記憶手段に記憶された使用実績を表す値が所定値以上の場合および前記使用湯量の最大値が所定量を超えた場合に比べて前記所定の切替温度を低い温度に決定するようにしたことを特徴とする請求項３記載のヒートポンプ式給湯装置。

Images