JP5515493B2 - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、貯湯式給湯装置に関する。

水道水を沸き上げて貯湯タンク内に保持しつつ必要な時にお湯を用いるタイプの貯湯式給湯装置においては、例えば、特許文献１（特開２００７−２７１１１９号公報）に示すように、電気料金が比較的安く設定してある深夜電力を利用して貯湯タンク内をお湯で満たす、沸き上げ運転が行われている。

さらに、特許文献２（特開２００９−５２７６０号公報）に記載の貯湯式給湯機では、追焚きを行う際に、浴槽における残り湯の湯量とその温度に基づいて、浴槽の湯温が目標温度になるように追加注湯量とその際の追加注湯温度を設定することを提案している。

貯湯タンク内の熱のみを利用して浴槽の保温を行う場合には、例えば、上述した特許文献２（特開２００９−５２７６０号公報）に記載された貯湯式給湯機のように、浴槽に直接高温水を供給する注湯管や、貯湯タンク内の水と熱交換させて加熱できるように浴槽の水を循環させる循環回路等を利用することで、浴槽の保温を行うことができる。

ところが、このように、浴槽の水を貯湯タンク内の水で加熱するための循環回路を利用すると、貯湯タンク内の中間温度層の量が増大してしまう。すなわち、貯湯タンク内のお湯を浴槽の水の加熱のための熱交換に利用した場合には、浴槽の水と熱交換した後の中間温度の温水が貯湯タンク内に増加してしまうので、貯湯タンク内の低温度層が減少しつつ中間温度層の量が増大することになる。このように中間温度層の量が増大して低温度層の量が減少しまうと、ヒートポンプユニットで行われる冷凍サイクルにおいてエンタルピの変化量が少なくなる方向にシフトしてしまい、成績係数（ＣＯＰ）を良好な値に保つことが困難になる。

本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、貯湯タンク内の温水の熱を利用して浴槽の熱量を増大させる際に、ヒートポンプユニットにおける成績係数の低下を抑制させることが可能な貯湯式給湯装置を提供することにある。

第１発明の貯湯式給湯装置は、ヒートポンプユニットによって加熱して得られる温水を貯湯タンクに貯留する貯湯式給湯装置であって、温水供給部、追焚き熱交換部、浴槽水量検出部、浴槽水温検出部、制御部および浴槽設定水量受付部を備えている。温水供給部は、貯湯タンクの温水を温度調節して浴槽に供給することで浴槽の温水の温度を上昇させる。追焚き熱交換部は、貯湯タンクの温水と浴槽の温水とを熱交換させることで浴槽の温水の温度を上昇させる。浴槽水量検出部は、浴槽の温水の水位もしくは水量の少なくともいずれか一方を検出する。浴槽水温検出部は、浴槽の温水の温度を検出する。制御部は、浴槽の温水の熱量を増大させる熱量増大制御を行う。浴槽設定水量受付部は、浴槽の設定水位もしくは設定水量を受け付ける。熱量増大制御では、浴槽水量検出部が検出する値が、設定水位もしくは設定水量よりも小さい値に設定されている第１判定値以下である場合に、追焚き熱交換部によって浴槽の温水を加熱するよりも先に、貯湯タンクの温水を、温水供給部によって温度調節した高温追加水として、浴槽に供給することで、浴槽の温水の温度を上昇させ、浴槽水量検出部が検出する値が第１判定値より大きい場合に、追焚き熱交換部により浴槽の温水を加熱する。

この貯湯式給湯装置は、浴槽の水位等が第１判定値以下の状態で浴槽の水温を上げようとする場合に、追焚き熱交換部を用いるのではなく、温水供給部から浴槽に高温追加水を供給する。このため、熱交換後の温水により生じる貯湯タンクの中間温度層の増大を抑制させることができる。したがって、貯湯タンクからヒートポンプユニットに供給される水温の上昇を抑えることができる。これにより、貯湯タンクの温水の熱を利用して浴槽の熱量を増大させる際に、ヒートポンプユニットにおける成績係数の低下を抑制させることが可能になる。

また、この貯湯式給湯装置は、貯湯タンクにおいて中間温度層の増大をより効果的に抑制させることができるようになる。

また、この貯湯式給湯装置では、浴槽の水位に応じて追焚き熱交換部と温水供給部とを使い分けることができ、その使い分けによって貯湯タンクの中間温度層の増大を抑制させつつ所望の浴槽の状況を作り出すことが可能になる。

また、この貯湯式給湯装置は、高温追加水を用いる場合が、設定水位等より小さな第１判定値と比べて小さい場合としているため、浴槽の温水の温度を上げる場合に浴槽の湯量がユーザの意図に反して増えてしまう事態が生じにくいようにすることができる。

第２発明の貯湯式給湯装置は、第１発明の貯湯式給湯装置において、浴槽設定温度受付部をさらに備えている。浴槽設定温度受付部は、高温追加水の温度よりも低い温度である浴槽の設定温度を受け付ける。温水供給部による高温追加水の供給では、一度に供給する量として予め所定量が定められている。制御部は、温水供給部による所定量の高温追加水を浴槽へ供給し終える動作を、浴槽の温水の温度が設定温度未満ではないことおよび浴槽水量検出部が検出する値が第１判定値以下では無いことの少なくともいずれかを検知するまで繰り返す、という処理を行わせる。また、制御部は、浴槽の温水の温度が設定温度未満ではないことを検知した場合は、浴槽水量検出部が検出する値が設定水位もしくは設定水量に至るまで、温水供給部によって設定温度に調節された温水を浴槽へ供給する、という処理を行わせる。また、制御部は、浴槽水量検出部が検出する値が第１判定値以下では無いことを検知した場合は、浴槽水温検出部が検出する値が設定温度に至るまで、追焚き熱交換部によって浴槽の温水の温度を上昇させる、という処理を行わせる。

この貯湯式給湯装置は、供給される高温追加水の量を所定量として定めておくことで、高温追加水の過供給を抑制させることが可能になる。また、この貯湯式給湯装置は、浴槽の温水、水位もしくは水量の少なくともいずれか１つが所定の値に達した時点で高温追加水の供給を止めることで、高温追加水の過供給を抑制させることが可能になる。また、この貯湯式給湯装置は、高温追加水の温度が設定温度以上の温度であるので、浴槽の水温を設定温度に到達させる際に必要となる追焚き熱交換部の利用程度を少なく抑えることが可能になる。

第３発明の貯湯式給湯装置は、第２発明の貯湯式給湯装置において、高温追加水の温度は、設定温度よりも少なくとも５℃以上高い予め定められた温度である。

この貯湯式給湯装置は、浴槽の温度をより迅速に上昇させることが可能になる。

第４発明の貯湯式給湯装置は、第１発明から第３発明のいずれかの貯湯式給湯装置において、浴槽の温水の熱量を増大させる指令を受け付ける熱量増大受付部をさらに備えている。制御部は、熱量増大受付部が指令を受け付けた場合に熱量増大制御を開始する。

この貯湯式給湯装置は、ユーザが望むタイミングで、貯湯タンクの中間温度層の増大を抑えつつ浴槽の温水の熱量を増大させることが可能になる。

第５発明の貯湯式給湯装置は、第１発明から第３発明のいずれかの貯湯式給湯装置において、制御部は、第１判定値以下の値を浴槽水量検出部が検出した場合に熱量増大制御を開始する。

この貯湯式給湯装置は、浴槽の温度および水量を自動的に望みの状態に維持することが可能になる。

第６発明の貯湯式給湯装置は、第１発明から第５発明のいずれかの貯湯式給湯装置において、第１判定値の設定を受け付ける第１判定値設定部をさらに備えている。

この貯湯式給湯装置は、ユーザの好みに応じて、温水供給部を利用した高温追加水の浴槽への供給量を調節することが可能になる。

第７発明の貯湯式給湯装置は、第１発明から第６発明のいずれかの貯湯式給湯装置において、貯湯タンクの横断面積は、１３００ｃｍ²以下である。貯湯タンクの内容積は、１００リットル以上２００リットル以下である。

この貯湯式給湯装置は、横断面積が１３００ｃｍ²以下で、内容積が１００リットル以上２００リットル以下の貯湯タンクでは、その高さ幅が十分に設けられているため、上層部分の高温層と下層部分の低温層との温度が混ざりにくい。このため、ヒートポンプユニットに供給する水温を低く抑えやすくなり、成績係数を良好に維持することが可能になる。また、従来の貯湯タンクよりも小さな内容積が１００リットル以上２００リットル以下の貯湯タンクでは、ヒートポンプユニットの作動が従来よりも頻繁に行われがちになるが、このような場合であっても、浴槽の保温動作における貯湯タンクの中間温度層の増大を抑制できているため、成績係数を良好に保つことが可能になる。

第８発明の貯湯式給湯装置は、第１発明から第７発明のいずれかの貯湯式給湯装置において、ヒートポンプユニットの作動冷媒が二酸化炭素冷媒である。

この貯湯式給湯装置は、二酸化炭素冷媒を用いた冷凍サイクルにおいて、エンタルピの変動幅を従来よりも大きく取ることができるため、成績係数を良好にすることが可能になる。

第１発明の貯湯式給湯装置では、貯湯タンクの温水の熱を利用して浴槽の熱量を増大させる際に、ヒートポンプユニットにおける成績係数の低下を抑制させることが可能になり、貯湯タンクの中間温度層の増大をより効果的に抑制させつつ所望の浴槽の状況を作り出すことが可能になり、浴槽の湯量がユーザの意図に反して増えてしまう事態が生じにくいようにすることができる。

第２発明の貯湯式給湯装置では、高温追加水の過供給を抑制させることが可能になり、追焚き熱交換部の利用程度を少なく抑えることが可能になる。

第３発明の貯湯式給湯装置では、浴槽の温度をより迅速に上昇させることが可能になる。

第４発明の貯湯式給湯装置では、ユーザが望むタイミングで、貯湯タンクの中間温度層の増大を抑えつつ浴槽の温水の熱量を増大させることが可能になる
第５発明の貯湯式給湯装置では、浴槽の温度および水量を自動的に望みの状態に維持することが可能になる。

第６発明の貯湯式給湯装置では、ユーザの好みに応じて、温水供給部を利用した高温追加水の浴槽への供給量を調節することが可能になる。

第７発明の貯湯式給湯装置では、浴槽の保温動作における貯湯タンクの中間温度層の増大を抑制できているため、成績係数を良好に保つことが可能になる。

第８発明の貯湯式給湯装置では、成績係数を良好にすることが可能になる。

本発明の一実施形態に係る貯湯式給湯装置の概略外観図である。 本発明の一実施形態に係る貯湯式給湯装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る追焚き制御のフローチャートである。 変形例（Ｆ）に係る貯湯式給湯装置の概略構成図である。

本発明の一実施形態に係る貯湯式給湯装置１００について、図面を用いて説明する。

＜貯湯式給湯装置１００の構成＞
図１に、本発明の一実施形態に係る貯湯式給湯装置１００の外観概略図を示す。図２に貯湯式給湯装置１００の概略構成図を示す。

貯湯式給湯装置１００は、使用される前に予めお湯を溜めておいたり浴槽７０の温水を加熱したりするための給湯装置であって、ヒートポンプユニット１と貯湯ユニット３と、これらの管理や制御を行うコントローラ１０等を備えている。

＜ヒートポンプユニット１＞
ヒートポンプユニット１は、お湯を作り出すための熱源装置として電力を得て機能することができ、二酸化炭素冷媒が循環する冷媒回路２０と、水熱交換器２２と、空気熱交ファン２４Ｆと、各種センサ等を備えている。なお、このヒートポンプユニット１は、瞬間最大加熱能力は、４．５ｋＷ以上のものであって、本実施形態では瞬間最大加熱能力が１０ｋＷとなっている。

この冷媒回路２０は、圧縮機２１、内部熱交換器２６、膨張弁２３、空気熱交換器２４、水熱交換器２２内の冷媒管２２ｒおよび、冷媒配管２５を有している。

内部熱交換器２６は、高圧側管２６ｈと、低圧側管２６ｌとを有している。内部熱交換器２６は、高圧側管２６ｈを流れる冷媒と、低圧側管２６ｌを流れる冷媒と、の間で熱交換を行わせる。内部熱交換器２６においては、高圧側管２６ｈを流れる冷媒流れ方向と、低圧側管２６ｌを流れる冷媒流れ方向とが、互いに対向流の関係となるように設けられている。

冷媒配管２５は、圧縮機２１の吐出側、水熱交換器２２内の冷媒管２２ｒ、内部熱交換器２６内の高圧側管２６ｈ、膨張弁２３、空気熱交換器２４、内部熱交換器２６内の低圧側管２６ｌ、圧縮機２１の吸入側、の順に各機器を接続しており、内部に冷媒を循環させている。

水熱交換器２２は、冷媒管２２ｒと、水管３２ｗとを有している。水熱交換器２２は、ヒートポンプユニット１の圧縮機２１によって吐出された後に冷媒管２２ｒを流れる高温の冷媒と、後述する貯湯ユニット３を循環する際に水管３２ｗを流れる水と、の間で熱交換を行わせる。この水熱交換器２２における熱交換によって、冷媒管２２ｒを通過する冷媒が冷却されると同時に、水管３２ｗを通過する水が加熱され、お湯を作り出すことができる。

空気熱交ファン２４Ｆは、コントローラ１０によって、空気熱交換器２４に供給される空気の風量が調節される。これにより、空気熱交換器２４における冷媒の蒸発能力が調節される。

各種センサとしては、冷媒に関する温度や圧力を検知するセンサ等があり、例えば、吸入圧力センサ２０Ｐ、吸入温度センサ２０Ｔ、吐出圧力センサ２１Ｐ、吐出温度センサ２１Ｔ、水熱交後冷媒温度センサ２２Ｔ、外気温度センサ２３Ｔおよび空気熱交後冷媒温度センサ２４Ｔ等が、コントローラ１０が検知値を把握可能なように設けられている。吸入圧力センサ２０Ｐは、圧縮機２１の吸入側を通過する冷媒圧力を検知する。吸入温度センサ２０Ｔは、圧縮機２１の吸入側を通過する冷媒温度を検知する。吐出圧力センサ２１Ｐは、圧縮機２１の吐出側を通過する冷媒圧力を検知する。吐出温度センサ２１Ｔは、圧縮機２１の吐出側を通過する冷媒温度を検知する。水熱交後冷媒温度センサ２２Ｔは、水熱交換器２２を通過することで冷却された冷媒の温度を検知する。空気熱交後冷媒温度センサ２４Ｔは、空気熱交換器２４において加熱された後の冷媒の温度を検知する。

＜貯湯ユニット３＞
貯湯ユニット３は、市水等の外部からの外部給水路８１およびタンク用給水路８２を介して供給される水をヒートポンプユニット１から得られる熱によって加熱し、蓄えつつ、混合用給水路８３を介して混合された温水を浴槽７０等に供給するための装置である。この貯湯ユニット３は、貯湯タンク３５、貯湯回路３０、追焚き熱交換器５、追焚き回路４０、風呂回路６０および給水給湯回路５０等を備えている。ここでは、図示していないが、貯湯タンク３５は、発泡スチロールもしくは発泡ポリエチレン等によって形成された断熱材によって周囲が覆われており、貯湯タンク３５内の熱が逃げ出しにくいように構成されている。なお、貯湯ユニット３でつくられたお湯は、浴槽７０以外において用いられるようにしても良いが、ここでは説明を簡潔にするために他の用途のための回路を省略している。

（貯湯タンク３５）
貯湯タンク３５は、ヒートポンプユニット１から得られる熱によって得られるお湯を予め蓄えておくタンクである。この貯湯タンク３５は、内容積は約１８０リットルであり、横断面積が１１００ｃｍ²程度であり、鉛直方向の長さが１６５ｃｍ程度である。

貯湯タンク３５内は水および／またはお湯によって常に満たされており、お湯の量をコントローラ１０に把握させるための、湯量温度検知センサ３６が設けられている。この湯量温度検知センサ３６は、第１湯量検知温度センサＴ１〜第６湯量検知温度センサＴ６を有している。これらの第１湯量検知温度センサＴ１〜第６湯量検知温度センサＴ６は、貯湯タンク３５の下方から上方に向けて順に所定間隔で配置されている。

（貯湯回路３０）
貯湯回路３０は、貯湯タンク３５内の水もしくはお湯に対してヒートポンプユニット１で得られる熱を伝えるための回路であり、沸き上げ往き管３１、水熱交換器２２内の水管３２ｗ、沸き上げ戻り管３３、および、沸き上げポンプ３４を有している。

沸き上げ往き管３１は、貯湯タンク３５の下端部近傍と水熱交換器２２内の水管３２ｗの上流側端部とを接続している。この沸き上げ往き管３１には、通過する水もしくはお湯の温度を検知するための貯湯往き温度センサ３１Ｔが設けられている。

沸き上げ戻り管３３は、水熱交換器２２内の水管３２ｗの下流側端部と貯湯タンク３５の上端近傍とを接続している。この沸き上げ戻り管３３には、通過する水もしくはお湯の温度を検知するための貯湯戻り温度センサ３３Ｔが設けられている。

沸き上げポンプ３４は、沸き上げ往き管３１の途中に設けられている。貯湯回路３０では、沸き上げポンプ３４がコントローラ１０からの指令を受けて駆動することにより、貯湯タンク３５内の水もしくはお湯のうち下方に存在している温度の低い水を、沸き上げ往き管３１に流出させ、水熱交換器２２内の水管３２ｗを通過させることで温度上昇させ、沸き上げ戻り管３３を介して貯湯タンク３５の上端近傍に戻している。

これにより、貯湯タンク３５内のお湯と水との境界が上から下に向けて移動していくことになり、貯湯タンク３５内のお湯の量が増えていく。

（追焚き熱交換器５）
追焚き熱交換器５は、貯湯タンク３５内のお湯が循環する被冷却管４２ｗと、浴槽７０の温水が循環する被加熱管６３ｗと、を有している。

追焚き熱交換器５では、被冷却管４２ｗを流れるお湯と、被加熱管６３ｗを流れる温水と、の間で熱交換を行わせることで、被加熱管６３ｗを流れるお湯の温度を上げることができる。

（追焚き回路４０）
追焚き回路４０は、貯湯タンク３５に蓄えられているお湯が有している熱を利用して、浴槽７０の温水の温度をさらに上げるための熱供給側の回路であって、追焚き往き管４１、追焚き熱交換器５内の被冷却管４２ｗ、追焚き戻り管４３、および、追焚き循環ポンプ４４を有している。

追焚き往き管４１は、貯湯タンク３５の上端部近傍と追焚き熱交換器５内の被冷却管４２ｗの上流側端部とを接続している。

追焚き戻り管４３は、追焚き熱交換器５内の被冷却管４２ｗの下流側端部と貯湯タンク３５の下端近傍とを接続している。

追焚き循環ポンプ４４は、追焚き戻り管４３の途中に設けられている。

追焚き回路４０では、追焚き循環ポンプ４４がコントローラ１０からの指令を受けて駆動することにより、貯湯タンク３５内の水もしくはお湯のうち上方に存在している温度の高いお湯を、追焚き往き管４１に流出させ、追焚き熱交換器５内の被冷却管４２ｗを通過させることで温度低下させつつ、追焚き戻り管４３を介して貯湯タンク３５の下端近傍に戻している。

（風呂回路６０）
風呂回路６０は、追焚き回路４０を介して貯湯タンク３５に蓄えられているお湯の熱を得るための回路であって、風呂往き管６１、追焚き熱交換器５内の被加熱管６３ｗ、風呂戻り管６４、給水給湯回路５０においても用いられている風呂接続管５６、および、風呂循環ポンプ６２を有している。

風呂往き管６１は、浴槽７０のアダプタ７１と、追焚き熱交換器５内の被加熱管６３ｗの上流側端部と、を接続している。この風呂往き管６１には、通過する水もしくはお湯の温度を浴槽７０の湯温として検知する風呂温度センサ６１Ｔ、および、通過する水圧を検出することで浴槽７０の水位を把握する風呂水位センサ６１Ｐが設けられている。

風呂循環ポンプ６２は、風呂往き管６１の途中に設けられている。なお、風呂水位センサ６１Ｐは常時検出可能であるが、風呂温度センサ６１Ｔによる検出は風呂循環ポンプ６２が駆動して浴槽７０の温水を風呂温度センサ６１Ｔの近傍に通過させることで検出が行われる。

風呂戻り管６４は、追焚き熱交換器５内の被加熱管６３ｗの下流側端部と、風呂接続管５６の浴槽７０側とは反対側の端部と、を接続している。

風呂接続管５６は、風呂戻り管６４の下流側端部と、浴槽７０のアダプタ７１と、を接続している。

風呂回路６０では、風呂循環ポンプ６２がコントローラ１０からの指令を受けて駆動することにより、浴槽７０のお湯を、風呂往き管６１に流出させ、追焚き熱交換器５内の被加熱管６３ｗを通過させることで温度上昇させつつ、風呂戻り管６４および風呂接続管５６を介して浴槽７０に戻している。

これにより、外部の浴槽７０のお湯の温度を上げることができ、追焚きを実行することができている。

（給水給湯回路５０）
給水給湯回路５０は、外部から供給される水と、貯湯タンク３５内のお湯と、を混合して得られる適度な温度の温水を、浴槽７０に供給するための回路である。この給水給湯回路５０は、外部給水路８１、タンク用給水路８２、出湯管５１、風呂給湯管５２、風呂回路６０においても用いられている風呂接続管５６、混合用給水路８３および給湯混合弁８４を有している。

外部給水路８１およびタンク用給水路８２は、外部の市水等から供給される常温の水を貯湯タンク３５の下端近傍から貯湯タンク３５内に導く。このタンク用給水路８２は、市水によって供給される水の温度を検知するための給水温度センサ８２Ｔが設けられている。

出湯管５１は、貯湯タンク３５に蓄えられている水もしくはお湯のうち、上端近傍に存在している比較的温度の高いお湯を、給湯混合弁８４まで導く管である。この出湯管５１には、通過する水もしくはお湯の温度を検知するための出湯温度センサ５１Ｔが設けられている。

混合用給水路８３は、貯湯タンク３５の上端近傍から出湯管５１を通じて流れるより高温のお湯に、常温の市水を混合させることにより、浴槽７０に供給する温水の温度を調節するための管である。この混合用給水路８３は、外部給水路８１とタンク用給水路８２との接続部分と、給湯混合弁８４と、を接続している。

給湯混合弁８４は、出湯管５１と混合用給水路８３との混合部分に設けられている。この給湯混合弁８４は、コントローラ１０からの指令を受けて貯湯タンク３５の上端近傍から浴槽７０まで導こうとするお湯の量、および、混合用給水路８３を通過させる水の量との混合比率を調節することができる。

風呂給湯管５２は、貯湯タンク３５内のお湯と混合用給水路８３とが給湯混合弁８４によって混合されつつ温度調節された温水を、風呂接続管５６を介して浴槽７０に供給するための管である。

風呂接続管５６は、その上流側端部が風呂給湯管５２の下流側端部および風呂戻り管６４の下流側端部と接続されており、その下流側端部が浴槽７０のアダプタ７１に接続されている。

（コントローラ１０）
コントローラ１０は、設定温度受付部１０Ｔ、設定水位受付部１０Ｐ、メモリ１１、タイマ１２、高温追加指示受付部１３、高温足し湯水位設定受付部１４、風呂自動運転受付部１５、および、追焚き指示受付部１６を備えている。

設定温度受付部１０Ｔは、ユーザからの浴槽７０の設定温度の入力を受け付ける。

設定水位受付部１０Ｐは、ユーザからの浴槽７０の設定水位の入力を受け付ける。

メモリ１１には、予め、浴槽７０が溢れ始める水位のデータ、一日のうちの時間帯毎の電力料金設定に関する情報が格納されている。また、メモリ１１には、貯湯式給湯装置１００の運転が行われるに伴い、各種運転履歴データ、状態データの格納が行われる。

タイマ１２は、所定の運転が行われている時間や、所定の運転を続ける時間のカウントを行う。

高温追加指示受付部１３は、ユーザによって押されることで所定の指示を受け付けるためのボタンであり、ユーザによって一度押されると、給湯混合弁８４で調節された設定温度よりも高温のお湯（ここでは６０℃に設定されている）を所定量（ここでは２０リットル）だけ、給水給湯回路５０によって浴槽７０に供給する制御が行われる。

高温足し湯水位設定受付部１４は、浴槽７０への給水給湯回路５０による自動的な温水の供給を開始する浴槽７０の水位である高温足し湯設定水位を、予めユーザによる入力で設定することができる。

風呂自動運転受付部１５は、ユーザによって押されることで所定の指示を受け付けるためのボタンであり、浴槽７０が設定温度で設定水位となるようにお湯をはり、設定された時間の間だけ自動的に所定温度および所定水位が維持されるような保温制御を続ける。なお、この保温制御中には、後述する追焚き制御が優先的に行われる。

追焚き指示受付部１６は、ユーザによって押されることで所定の指示を受け付けるためのボタンであり、後述する追焚き制御を開始する。

コントローラ１０は、第１湯量検知温度センサＴ１〜第６湯量検知温度センサＴ６が検知する値から貯湯タンク３５内のお湯の量を把握しており、貯湯タンク３５内のお湯の量が所定量よりも少なくなった時点で、ヒートポンプユニット１と沸き上げポンプ３４を駆動させることで貯湯タンク３５内の水の熱量を増大させる制御を行う。

なお、コントローラ１０は、風呂自動運転受付部１５が押されて浴槽７０に設定温度および設定水位のお湯がはられた後に浴槽７０の温水の量が少なくなってきた場合や浴槽７０の温水の温度が低下してきた場合に行われる保温制御時に所定時間間隔で、および、追焚き指示受付部１６が押された時であるユーザが望むタイミングで、追焚き制御を開始する。

＜追焚き制御＞
追焚き制御は、図３のフローチャートに示すように、追焚き熱交換器５の使用をできるだけ抑制しつつ、貯湯タンク３５内の上層に位置しているお湯を利用した浴槽７０への足し湯が優先的に行われるように貯湯式給湯装置１００のコントローラ１０が実行する制御である。

なお、コントローラ１０は、高温足し湯水位設定受付部１４を介して予めユーザから高温足し湯設定水位を受け付け、メモリ１１等に格納させている。

ステップＳ１１では、コントローラ１０は、風呂水位センサ６１Ｐの検知する値を把握して、ステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２では、コントローラ１０は、ステップＳ１１で把握した風呂水位センサ６１Ｐの検知値が、高温足し湯設定水位以下であるか否か判断する。高温足し湯設定水位以下である場合には、ステップＳ１３に移行する。高温足し湯設定水位より浴槽７０の水位が高い場合には、ステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１３では、コントローラ１０は、高温足し湯制御を行う。ここでは、この高温足し湯制御では、設定温度受付部１０Ｔがユーザから受け付けている設定温度よりも５℃以上高温の温水を、給湯混合弁８４と給水給湯回路５０を用いて、浴槽７０に供給する。具体的には、本実施形態では、一回の高温足し湯制御によって、６０℃のお湯を２０リットルだけ浴槽７０に供給する。その後、ステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４では、コントローラ１０は、風呂循環ポンプ６２を駆動状態にさせ、ステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１５では、コントローラ１０は、風呂往き管６１の風呂温度センサ６１Ｔの近傍を流れる温水の温度を検出し、ステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１６では、コントローラ１０は、ステップＳ１５において風呂温度センサ６１Ｔが検出した値が、設定温度受付部１０Ｔを介して受け付けている設定温度未満か否かを判断する。設定温度未満である場合には、ステップＳ１７に移行する。設定温度より高温になっている場合には、ステップＳ２２に移行する。

ステップＳ１７では、コントローラ１０は、風呂温度センサ６１Ｔにより正確な浴槽７０の温度を検知するために駆動させていた風呂循環ポンプ６２を停止させて、ステップＳ１１に戻り、上記処理を繰り返す。

ステップＳ１８では、コントローラ１０は、風呂循環ポンプ６２を駆動状態にさせ、ステップＳ１９に移行する。

ステップＳ１９では、コントローラ１０は、風呂往き管６１の風呂温度センサ６１Ｔの近傍を流れる温水の温度を検出し、ステップＳ２０に移行する。

ステップＳ２０では、コントローラ１０は、コントローラ１０は、ステップＳ１９において風呂温度センサ６１Ｔが検出した値が、設定温度受付部１０Ｔを介して受け付けている設定温度未満か否かを判断する。設定温度未満である場合には、ステップＳ２１に移行する。設定温度より高温になっている場合には、追焚き制御を終了する。

ステップＳ２１では、コントローラ１０は、追焚き循環ポンプ４４および風呂循環ポンプ６２の両方を同時に駆動させた状態にして、追焚き熱交換器５における熱交換を行わせ、浴槽７０に戻る温水の温度を上昇させる追焚き熱交換制御を行う。そして、ステップＳ１８に戻り、浴槽７０の温度が設定温度に達するまでこの追焚き熱交換制御を続ける。

ステップＳ２２では、コントローラ１０は、風呂循環ポンプ６２を停止させて、ステップＳ２３に移行する。

ステップＳ２３では、コントローラ１０は、風呂水位センサ６１Ｐの検知する値を把握して、ステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２４では、コントローラ１０は、ステップＳ２３で把握した風呂水位センサ６１Ｐの検知値が、設定水位以下であるか否か判断する。設定水位以下である場合には、ステップＳ２５に移行する。設定水位より浴槽７０の水位が高い場合には、追焚き制御を終了する。

ステップＳ２５では、コントローラ１０は、設定温度受付部１０Ｔを介して受け付けている設定温度となるように給湯混合弁８４および給水給湯回路５０を用いて、一度に設定温度のお湯を２０リットルだけ浴槽７０に供給する足し湯制御を行い、ステップＳ２３に戻って繰り返す。

＜本実施形態の特徴＞
（１）
貯湯タンク３５のお湯の熱を用いて、追焚き熱交換器５によって浴槽７０の温水の温度を上昇させる場合には、追焚き熱交換器５の被冷却管４２ｗを通過した温水は、温度が低下した状態で追焚き戻り管４３を通過して、貯湯タンク３５の下方から貯湯タンク３５に戻される。この際、追焚き熱交換器５の被冷却管４２ｗを通過することで冷却される温水は、熱交換の原理に従うため、浴槽７０の温水の温度（浴槽７０から風呂往き管６１を介して追焚き熱交換器５に流入する温水の温度）よりも低い温度に冷やされることはない。このため、追焚き戻り管４３を介して貯湯タンク３５の下方へ戻される温水の温度は、貯湯タンク３５の上端近傍に存在する高温の温水と、貯湯タンク３５の下端近傍に供給される市水の温度と、の間である中間温度となっている。このようにして、追焚き熱交換器５を用いた追焚き熱交換制御を行った場合には、貯湯タンク３５の中間温度層が増大してしまう。ここで、一般に、ヒートポンプユニット１の成績係数は、沸き上げ往き管３１を介して水熱交換器２２に供給される水の温度が低いほど良好な値になる。しかし、上述の追焚き熱交換制御を行った場合には、貯湯タンク３５に中間温度層が増大するため、沸き上げ往き管３１を介して水熱交換器２２に供給される水の温度を低く維持することができなくなり、ヒートポンプユニット１の成績係数の低下を引き起こしてしまう。

これに対して、高温足し湯制御では、出湯管５１を介して給湯混合弁８４まで供給される貯湯タンク３５の上層に存在していた高温のお湯と、混合用給水路８３を介して給湯混合弁８４まで供給される低温の市水と、の混合比率を給湯混合弁８４において調節して、給水給湯回路５０の風呂給湯管５２および風呂接続管５６を用いて浴槽７０に高温のお湯（上記実施形態では６０℃）が供給される。この高温足し湯制御では、貯湯タンク３５の下端近傍に、タンク用給水路８２を介して低温の市水が供給されるだけであるため、上記追焚き熱交換制御とは異なり貯湯タンク３５の中間温度層の増大が抑制されている。

以上において、本実施形態の貯湯式給湯装置１００が行う追焚き制御では、浴槽７０の水位が低下した状態におけるステップＳ１２での判断に応じて、追焚き加熱制御を行うか、もしくは、追焚き熱交換制御を行うか、を区別している。ここで、浴槽７０の水位が高温足し湯水位設定受付部１４を介して予めユーザから受け付けている高温足し湯設定水位より下であれば、追焚き熱交換器５を用いた追焚き熱交換制御を行うのではなく、高温足し湯制御を優先的に行わせている。これにより、浴槽７０の保温等の動作において貯湯タンク３５の中間温度層が増大してしまう事態を抑制させることができている。

（２）
また、高温足し湯制御は、ステップＳ１２における判断およびステップＳ１６による繰り返しのフローによって、浴槽７０の水位が高温足し湯設定水位を大きく超えることがない程度まで、続けることができている。これにより、浴槽７０を設定温度および設定水量に近い状態にさせる場合に、追焚き熱交換器５を使用することをできるだけ抑えて、高温足し湯制御によって実現することができている。

（３）
また、高温足し湯制御は、ステップＳ１６における判断によって、浴槽７０の温度が設定温度を大きく超えることがない程度まで、続けることができている。これにより、浴槽７０の温水の温度が異常上昇することを抑制しつつ、貯湯タンク３５の中間温度層の増大を抑制させることができている。

（４）
なお、本実施形態の貯湯タンク３５は、内容積は約１８０リットル、横断面積が１１００ｃｍ²程度、鉛直方向の長さが１６５ｃｍ程度であり、その高さが十分に設けられているため、上層部分の高温層と下層部分の低温層との温度が混ざりにくい。このため、ヒートポンプユニット１に供給する水温を低く抑えやすくなるため、ヒートポンプユニット１の成績係数を良好に維持することができる。また、内容積が３７０リットル程度の従来の貯湯タンクよりも内容積が１８０リットル程度で小さな貯湯タンク３５では、ヒートポンプユニット１の作動が従来よりも頻繁に行われがちになるが、このような場合であっても、浴槽７０の保温動作において、貯湯タンク３５の中間温度層が増大しにくいために、成績係数を良好に保つことができる。

＜上記実施形態の変形例＞
（Ａ）
上記実施形態では、高温足し湯制御の際に浴槽７０には、６０℃のお湯を２０リットル供給する場合を例に挙げて説明した。

しかし、例えば、高温足し湯制御の際に浴槽７０に供給されるお湯の温度および量は、これに限られず、他の温度や量であってもよい。

また、設定温度受付部１０Ｔにおいて受け付けた設定温度および設定水位受付部１０Ｐにおいて受け付けた設定水位から把握される浴槽７０に必要な合計熱量から、風呂温度センサ６１Ｔから把握される浴槽７０の温度および風呂水位センサ６１Ｐから把握される浴槽７０の水位から把握される浴槽７０内の現在の熱量を減じて得られる熱量を、設定水位と現在の水位との差分の水量増加によって浴槽７０に供給できるように、供給する温水の温度および量を定めるようにしてもよい。この場合には、迅速に、浴槽７０を設定温度で設定水位の状態にすることができるようになる。

（Ｂ）
上記実施形態では、追焚き制御を開始させるためのボタンである追焚き指示受付部１６が設けられた場合を挙げて説明した。

しかし、例えば、このような追焚き指示受付部１６が設けられることなく、ユーザの指示に応じた追焚き制御は行わずに、風呂自動運転受付部１５が押された後の保温制御時において所定時間間隔においてのみ追焚き制御が開始されるようにしてもよい。

もしくは、風呂水位センサ６１Ｐが定期的に浴槽７０の水位を検出しており、高温足し湯設定水位を下回った状態を検出した場合にのみ、追焚き制御を行うようにしてもよい。

（Ｃ）
上記実施形態では、高温足し湯設定水位が高温足し湯水位設定受付部１４を介してユーザによって入力される場合を挙げて説明した。

しかし、例えば、高温足し湯設定水位は、上記実施形態の追焚き指示受付部１６が押された際の浴槽７０の水位をメモリ１１に履歴として残しておき、このメモリ１１に格納された履歴データから学習して（平均化したり、曜日によって変更したりする等して）高温足し湯設定水位がコントローラ１０によって自動的に定められるようにしてもよい。

（Ｄ）
上記実施形態では、高温足し湯設定水位が高温足し湯水位設定受付部１４を介してユーザによって入力される場合を挙げて説明した。

ここでの高温足し湯設定水位は、例えば、浴槽７０について予め定められた複数段階の水位の中から、ユーザいずれかの水位を選択するようにして定まる水位であってもよい。

この際には、浴槽７０のアダプタ７１の高さ位置を基準として複数の水位を予め定めるようにすることがより好ましい。

（Ｅ）
上記実施形態では、追焚き制御のステップＳ１２およびステップＳ２４における判断基準が、いずれも高温足し湯設定水位である場合を挙げて説明した。

しかし、例えば、ステップＳ２３における判断基準は、高温足し湯設定水位ではなく、設定水位受付部１０Ｐが受け付けている設定水位であってもよい。

（Ｆ）
上記実施形態では、追焚き熱交換器５が設けられた貯湯式給湯装置１００を挙げて説明した。

しかし、例えば、図４に示すように、追焚き熱交換器５や追焚き回路４０が設けられておらず、風呂往き管２６１と風呂戻り管２６４とタンク内加熱部２６３とを有する風呂回路２６０を備えた貯湯式給湯装置２００であってもよい。このタンク内加熱部２６３は、上記追焚き熱交換器５と概ね同様の機能を有する。この場合であっても、タンク内加熱部２６４を用いた追焚きでは、貯湯タンク３５の中間温度層が増大してしまうという問題は同様であるため、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

（Ｇ）
上記実施形態では、高温足し湯制御が追焚き熱交換制御よりも優先して行われる追焚き制御が採用された湯式給湯装置１００を挙げて説明した。

しかし、例えば、風呂自動運転受付部１５がユーザによって押された場合においてお湯はり後に行われる保温制御（設定された時間の間だけ自動的に所定温度および所定水位を維持させる制御）において、所定水位に維持するために浴槽７０への温水供給を開始するための引き金となる保温制御の水位を、上記実施形態における高温足し湯設定水位よりも低い値に設定するようにしてもよい。

この場合には、風呂自動運転受付部１５が押された場合に行われる保温制御が続行されている途中であっても、高温足し湯設定水位の検知を引き金として高温足し湯制御が行われるため、保温制御による温水の浴槽７０への供給よりも、高温足し湯制御による高温（例えば６０℃）の温水の浴槽７０への供給の方が優先されることになる。これにより、浴槽７０を設定温度等の所望の温度となるようにする場合において、追い焚き熱交換器５を用いる頻度を少なく抑えることができ、ヒートポンプユニット１の成績係数を良好にすることが可能になる。

本発明は、貯湯タンクの温水の熱を利用して浴槽の熱量を増大させる際に、ヒートポンプユニットにおける成績係数の低下を抑制させることが可能なため、特に、貯湯式給湯装置として用いた場合に有用である。

１ ヒートポンプユニット
３ 貯湯ユニット
５ 追焚き熱交換器（追焚き熱交換部）
１０ コントローラ（制御部）
１０Ｐ 設定水位受付部（浴槽設定水量受付部）
１０Ｔ 設定温度受付部（浴槽設定温度受付部）
１３ 高温追加指示受付部（熱量増大受付部）
１４ 高温足し湯水位設定受付部（第１判定値設定部）
３５ 貯湯タンク
５０ 給水給湯回路（温水供給部）
６１Ｐ 風呂温度センサ（浴槽水量検出部）
６１Ｔ 風呂水位センサ（浴槽水温検出部）
７０ 浴槽
１００ 貯湯式給湯装置

特開２００７−２７１１１９号公報 特開２００９−５２７６０号公報

Claims (8)

1. ヒートポンプユニット（１）によって加熱して得られる温水を貯湯タンク（３５）に貯留する貯湯式給湯装置（１００）であって、
   前記貯湯タンク（３５）の温水を温度調節して浴槽（７０）に供給することで前記浴槽（７０）の温水の温度を上昇させる温水供給部（５０）と、
   前記貯湯タンク（３５）の温水と前記浴槽（７０）の温水とを熱交換させることで前記浴槽（７０）の温水の温度を上昇させる追焚き熱交換部（５）と、
   前記浴槽（７０）の温水の水位もしくは水量の少なくともいずれか一方を検出する浴槽水量検出部（６１Ｐ）と、
   前記浴槽（７０）の温水の温度を検出する浴槽水温検出部（６１Ｔ）と、
   前記浴槽（７０）の温水の熱量を増大させる熱量増大制御を行う制御部（１０）と、
   前記浴槽（７０）の設定水位もしくは設定水量を受け付ける浴槽設定水量受付部（１０Ｐ）と、
   を備え、
   前記熱量増大制御では、
   前記浴槽水量検出部（６１Ｐ）が検出する値が、前記設定水位もしくは前記設定水量よりも小さい値に設定されている第１判定値以下である場合に、
   前記追焚き熱交換部（５）によって前記浴槽（７０）の温水を加熱するよりも先に、
   前記貯湯タンク（３５）の温水を、前記温水供給部（５０）によって温度調節した高温追加水として、前記浴槽（７０）に供給することで、
   前記浴槽（７０）の温水の温度を上昇させ、
   前記浴槽水量検出部（６１Ｐ）が検出する値が前記第１判定値より大きい場合に、前記追焚き熱交換部（５）により前記浴槽（７０）の温水を加熱する、
   貯湯式給湯装置（１００）。
2. 前記高温追加水の温度よりも低い温度である前記浴槽（７０）の設定温度を受け付ける浴槽設定温度受付部（１０Ｔ）をさらに備え、
   前記温水供給部（５０）による前記高温追加水の供給では、一度に供給する量として予め所定量が定められており、
   前記制御部（１０）は、前記温水供給部（５０）による前記所定量の前記高温追加水を前記浴槽（７０）へ供給し終える動作を、前記浴槽（７０）の温水の温度が設定温度未満ではないことおよび前記浴槽水量検出部（６１Ｐ）が検出する値が前記第１判定値以下では無いことの少なくともいずれかを検知するまで繰り返す、という処理を行わせ、
   前記浴槽（７０）の温水の温度が設定温度未満ではないことを検知した場合は、前記浴槽水量検出部（６１Ｐ）が検出する値が前記設定水位もしくは前記設定水量に至るまで、前記温水供給部（５０）によって前記設定温度に調節された温水を前記浴槽（７０）へ供給する、という処理を行わせ、
   前記浴槽水量検出部（６１Ｐ）が検出する値が前記第１判定値以下では無いことを検知した場合は、前記浴槽水温検出部（６１Ｔ）が検出する値が前記設定温度に至るまで、前記追焚き熱交換部（５）によって前記浴槽（７０）の温水の温度を上昇させる、という処理を行わせる、
   請求項１に記載の貯湯式給湯装置（１００）。
3. 前記高温追加水の温度は、前記設定温度よりも少なくとも５℃以上高い予め定められた温度である、
   請求項２に記載の貯湯式給湯装置（１００）。
4. 前記浴槽（７０）の温水の熱量を増大させる指令を受け付ける熱量増大受付部（１３）をさらに備え、
   前記制御部（１０）は、前記熱量増大受付部（１３）が前記指令を受け付けた場合に前記熱量増大制御を開始する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置（１００）。
5. 前記制御部（１０）は、前記第１判定値以下の値を前記浴槽水量検出部（６１Ｐ）が検出した場合に前記熱量増大制御を開始する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置（１００）。
6. 前記第１判定値の設定を受け付ける第１判定値設定部（１４）をさらに備えた、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置（１００）。
7. 前記貯湯タンク（３５）の横断面積は、１３００ｃｍ²以下であって、
   前記貯湯タンク（３５）の内容積は、１００リットル以上２００リットル以下である、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置（１００）。
8. 前記ヒートポンプユニット（１）の作動冷媒が二酸化炭素冷媒である、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置（１００）。