JP5612137B2 - 給湯システム - Google Patents

Description

本発明は、加熱された湯を貯留する貯湯タンクの下流側に、瞬間加熱式の燃焼給湯器を接続した給湯システムに関する。

従来、内部に湯水を貯える貯湯タンクと、貯湯タンク内に水を供給する給水管と、貯湯タンク内に溜められた湯を導出する出湯管と、貯湯タンクに溜める湯を沸き上げるヒートポンプと、前記貯湯タンクの下流側に直列に接続されて前記出湯管を流れる湯水をバーナの燃焼により加熱する瞬間式の燃焼給湯器とを備える給湯システムが知られている（特許文献１参照）。

ヒートポンプは、エネルギー効率は非常に高いが、単位時間当たりの加熱能力が低いので、大量の湯を沸き上げるために比較的長い時間を要する。そこで、貯湯タンクの湯切れ時に運転する燃焼給湯器を補助熱源として備えることで、貯湯タンクの湯切れを意識することなく浴槽への湯張り等で比較的大量の湯を使用することができ、貯湯タンクを小型として沸き上げ時間を短縮させることも可能となる。

ところで、この種の給湯システムにおいては、可能な限り貯湯タンクの湯を使用し、燃焼給湯器の運転回数を低減させるほうが経済的に有利な場合がある。そのため、比較的大量の湯を使用する浴槽への湯張りを行う場合には、その湯張りに先立って貯湯タンクの湯の沸き上げを完了させておく必要がある。

そこで、湯張りが行われた時刻を蓄積し、蓄積したデータに基づいて湯張り時刻以前に貯湯タンクの湯の沸き上げを完了させる給湯システムが知られている（特許文献２参照）。

また、浴槽への湯張りに先立って貯湯タンクの湯の沸き上げを完了させるとき、例えば、使用者の所望により設定される湯張り設定温度に対して、貯湯タンクの貯湯温度が極度に高い場合には、貯湯タンクの蓄熱が無駄になる。

このようなときに、貯湯タンクの沸き上げ時に用いるエネルギーの無駄を低減させるために、１日のうちに複数の時間帯を設定し、複数の時間帯の夫々に応じた沸き上げ温度を設定するようにした給湯システムも提案されている（特許文献３参照）。

特開２００１−４１５７０号公報 特開２００５−１７２３２５号公報 特開２０１２−１１２５９４号公報

しかし、複数の時間帯の夫々に応じた温度で沸き上げた湯を貯湯タンクに溜めた場合、必要量以上の湯が貯湯タンクに溜められていると、貯湯タンクに残った湯の沸き上げに用いたエネルギーが無駄になる不都合がある。

上記の点に鑑み、本発明は、各時間帯で使われる湯の温度に加えて湯の使用量を考慮することにより、貯湯タンクの湯の無駄な蓄熱を抑えてエネルギー消費を低減させることが可能な給湯システムを提供することを目的とする。

本発明は、貯湯タンクと、該貯湯タンクに溜める湯を沸き上げるタンク用加熱手段と、前記貯湯タンクから湯を導出する出湯管と、前記貯湯タンクと前記出湯管との夫々に水を供給する給水管と、該給水管の水温を検出する給水温度センサと、前記貯湯タンクに溜まる湯の量を検出する貯湯量検出手段と、前記出湯管に設けられ、該出湯管を流れる湯水をバーナの燃焼により加熱する燃焼給湯器と、前記出湯管を介して使用される湯の量を検出する使用湯量検出手段と、現在時刻を示す時計手段と、外気温度を検出する外気温度センサと、給湯に関する使用者の生活パターンに応じて１日を複数の時刻で分割して複数の時間帯を設定する時間帯設定手段と、前記給水温度センサの検出温度と前記外気温度センサの検出温度との一方又は両方に応じて前記時間帯設定手段が設定した各時間帯の長さを補正する補正手段と、前記タンク用加熱手段による沸き上げ温度を設定する沸き上げ温度設定手段と、前記タンク用加熱手段の沸き上げにより前記貯湯タンクに溜める湯量である沸き上げ湯量を、各時間帯毎に設定する沸き上げ湯量設定手段と、前記貯湯量検出手段による検出湯量が所定量未満となったとき、前記時計手段が示す現在時刻に対応して前記沸き上げ湯量設定手段により設定された当該時間帯の沸き上げ湯量となるまで、前記沸き上げ温度設定手段によって設定された沸き上げ温度を目標温度として前記タンク用加熱手段により前記貯湯タンクの湯水の沸き上げを実行するタンク沸き上げ制御手段とを備えることを特徴とする。
なお、このとき、前記沸き上げ温度設定手段は、前記タンク用加熱手段による沸き上げ温度を各時間帯毎に設定し、前記タンク沸き上げ制御手段は、前記タンク用加熱手段により前記貯湯タンクの湯水の沸き上げを実行するとき、前記時計手段が示す現在時刻に対応して前記沸き上げ温度設定手段によって設定された沸き上げ温度を目標温度とすることが好ましい。

本発明によれば、前記タンク沸き上げ制御手段を設けたことにより、時間帯設定手段により設定された各時間帯において、前記沸き上げ温度設定手段により設定された沸き上げ温度を目標温度として、前記沸き上げ湯量設定手段により設定された沸き上げ湯量となるまで前記タンク用加熱手段による沸き上げ動作が行われる。これにより、使用者により湯が使われる時間に先立って必要な湯量を貯湯タンクに溜めておくことが可能となるだけでなく、余分な湯が貯湯タンクに溜められることもないので、貯湯タンクにおける無駄な蓄熱を抑えることができ、不要なエネルギーの消費を抑えることができる。

また、本発明において、前記沸き上げ湯量設定手段は、前記各時間帯毎に前記使用湯量検出手段が検出した過去の使用湯量に基づいて、各時間帯毎の沸き上げ湯量を設定することが好ましい。これによれば、使用者の実際の使用湯量に合致した貯湯タンクの沸き上げ動作を行うことができ、無駄な沸き上げ動作を一層確実に防止することができる。

本発明の実施形態における給湯システムの構成図。 時間帯設定手段によって設定される予定時刻及び先行沸き上げ時間帯を示す説明図。 本実施形態の給湯システムにおける沸き上げ温度の設定動作と制御を示すフローチャート。 本実施形態の給湯システムにおける沸き上げ湯量の設定動作と制御を示すフローチャート。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の給湯システムは、図１に示すように、タンクユニット１と、ヒートポンプユニット２と、瞬間加熱式の燃焼給湯器３とにより構成されている。

タンクユニット１は、貯湯タンク４と、タンクコントローラ５とを備えている。貯湯タンク４の内部には、貯湯タンク４の最上層部位の湯水の温度を検出する第１貯湯温度センサ６ａが設けられている。貯湯タンク４の側壁外部には、貯湯タンク４の高さ方向中層部位（貯湯タンク４の容量の１／２相当の位置）の湯水の温度を検出する第２貯湯温度センサ６ｂと、貯湯タンク４の高さ方向最下層部位の湯水の温度を検出する第３貯湯温度センサ６ｃとが取り付けられている。

貯湯タンク４の下部には貯湯タンク４に水を供給する給水管７の終端が接続されている。給水管７はタンクユニット１の外部に延びて、その始端には水供給源として上水道の水道管（図示せず）が接続される。

貯湯タンク４の上部には貯湯タンク４から湯水を導出する出湯管８の始端が接続されている。出湯管８はタンクユニット１の外部に延びて、その終端にはカランやシャワー等の出湯栓（図示せず）が接続される。給水管７には、給水温度センサ９が設けられている。

給水管７は、貯湯タンク４への接続端の上流側から分岐して出湯管８の湯流量センサ１０の下流に接続された分岐給水路７ａを備えている。

出湯管８には、貯湯タンク４からの出湯量を検出する湯流量センサ１０が設けられている。分岐給水路７ａには、出湯管８に向う水の流量をを検出する水流量センサ１３が設けられている。

出湯管８において分岐給水路７ａが接続された湯と水との合流点には、貯湯タンク４からの湯と給水管７からの水との混合比を変更する混合可変弁１４が設けられている。混合可変弁１４の下流には混合温度センサ１５が設けられている。

更に、混合温度センサ１５の下流には、出湯管８からの湯水を燃焼給湯器３に送り出す往路管８ａと、燃焼給湯器３を経た湯水を取り込む復路管８ｂとが設けられ、往路管８ａと復路管８ｂとの間には出湯バイパス管１６が設けられている。

出湯バイパス管１６には、出湯バイパス管１６を開閉するバイパス弁１７が設けられており、出湯バイパス管１６と復路管８ｂとの接続点の下流側の出湯管８には給湯出口温度センサ１８が設けられている。

また、タンクユニット１の外気に触れる位置には、外気温度センサ１１が取り付けられている。

タンクコントローラ５には、第１貯湯温度センサ６ａ、第２貯湯温度センサ６ｂ、第３貯湯温度センサ６ｃ、給水温度センサ９、外気温度センサ１１、混合温度センサ１５、給湯出口温度センサ１８による温度検出信号が入力される。また、湯流量センサ１０及び水流量センサ１３による通水流量の検出信号とが入力される。

タンクコントローラ５は、制御信号を出力し、混合可変弁１４及びバイパス弁１７の作動を制御する。なお、タンクコントローラ５は、出湯管８を介して使用された湯の量を検出する使用湯量検出手段としての機能を備えている。使用湯量検出手段は、混合可変弁１４の下流側の出湯管８の流量を湯流量センサ１０及び水流量センサ１３の検出水量から求めて使用湯量とする。

また、タンクコントローラ５には、室内に設置されるリモートコントローラ１９が接続されている。リモートコントローラ１９には、図示しないが、使用者の操作に応じて、所望の給湯温度（出湯管８の出口から供給される湯の温度）と所望の湯張り温度（後述する湯張り管３５を経由して浴槽に供給される湯の温度）を設定するための温度スイッチ（給湯温度設定手段及び湯張り温度設定手段に相当する）や、一般給湯モード（後述する湯張り弁４０を閉弁して出湯管８の出口から湯を供給するモード）と、湯張りモード（湯張り弁４０を開弁して湯張り管３５から浴槽に湯を供給するモード）とを切換えるためのモード切換スイッチ等が設けられている。

ここで、貯湯タンク４内の湯水の貯湯状態について説明すれば、出湯管８は貯湯タンク４の上部に接続され、給水管７は貯湯タンク４の下部に接続されている。出湯管８から貯湯タンク４の湯が導出されると、それに応じて、貯湯タンク４の下部に給水管７から水が供給される。そして、貯湯タンク４の内部では、上部に高温の湯の層ができると共に下部に水の層ができる。貯湯タンク４から出湯するに従って上部の高温の湯の層が減少していき、貯湯タンク４の下方から上方に向かって次第に水に置換されていく。そして、貯湯タンク４の上層部位が水の層になると湯切れ状態となる。

貯湯タンク４の内部の湯水の温度は、第１貯湯温度センサ６ａ、第２貯湯温度センサ６ｂ、及び第３貯湯温度センサ６ｃによって検出される。各貯湯温度センサ６ａ，６ｂ，６ｃは、その温度検出位置が異なっているので、各貯湯温度センサ６ａ，６ｂ，６ｃの検出温度によって貯湯タンク４内の湯水の貯湯量を把握することができる。これにより、第１貯湯温度センサ６ａ、第２貯湯温度センサ６ｂ、及び第３貯湯温度センサ６ｃは、本発明における貯湯量検出手段を構成している。

本実施形態においては、全容量が１００リットルの貯湯タンク４を採用した。タンクコントローラ５は、第３貯湯温度センサ６ｃの検出温度が予め設定された沸き上げ開始温度を超えていれば１００リットルの湯が貯湯タンク４に溜っていると判断し、第２貯湯温度センサ６ｂによる検出温度が沸き上げ開始温度を超えていれば５０リットルの湯が貯湯タンク４に溜っていると判断する。また、タンクコントローラ５は、第１貯湯温度センサ６ａの検出温度が前記沸き上げ開始温度以下であるときに、貯湯タンク４が湯切れ状態であると判断する。

ヒートポンプユニット２は、ヒートポンプ２０と、ヒートポンプコントローラ２１とを備えている。ヒートポンプ２０は、本発明のタンク用加熱手段に相当するものであり、圧縮機２２、凝縮器２３、減圧器２４、及び蒸発器２５を、冷媒循環路２６で接続することにより構成されている。

凝縮器２３は、貯湯タンク４の上部及び下部に接続されたタンク循環路２７に接続されている。タンク循環路２７は、その一部がタンクユニット１側に配設され、その他部がヒートポンプユニット２側に配設されていて、タンクユニット１とヒートポンプユニット２との間で互いに接続されている。貯湯タンク４に導通するタンク循環路２７内の水は、ヒートポンプ２０の凝縮器２３を介して冷媒循環路２６内の冷媒と熱交換されることにより加熱される。

ヒートポンプユニット２側のタンク循環路２７には、貯湯タンク４内の湯水をタンク循環路２７内に循環させるための循環ポンプ２８が設けられている。また、タンク循環路２７には、貯湯タンク４から凝縮器２３に入る水の温度を検出する循環上流温度センサ２９ａと、凝縮器２３で加熱された湯の温度を検出する循環下流温度センサ２９ｂとが設けられている。

燃焼給湯器３は、タンクユニット１の出湯管８から延びる往路管８ａと復路管８ｂとに接続される給湯器回路３０と、ガスバーナ３１と、給湯器コントローラ３２とを備えている。

給湯器回路３０は、ガスバーナ３１により加熱される熱交換器３３と、給湯器回路３０における熱交換器３３の上流側と下流側とで連通させる給湯バイパス管３４と、給湯器回路３０から分岐して浴槽（図示しない）に接続される湯張り管３５とを備えている。

給湯器回路３０における熱交換器３３の上流側には、往路管８ａから供給される湯水の流量を調節する水量サーボ３６と、水量サーボ３６を経た湯水の流量を検出する給湯器流量センサ３７と、熱交換器３３側に供給される湯水の流量と給湯バイパス管３４側に供給される湯水の流量との分配比を変更するバイパスサーボ３８とが設けられている。

給湯バイパス管３４の下流側には、復路管８ｂ或いは湯張り管３５に向う湯の温度を検出する給湯器温度センサ３９が設けられている。湯張り管３５には、湯張り管３５を開閉する湯張り弁４０と、湯張り管３５の通水流量を検出する湯張り流量センサ４１とが設けられている。

給湯器コントローラ３２には、給湯器温度センサ３９による温度検出信号と、給湯器流量センサ３７による通水流量の検出信号と、湯張り流量センサ４１による通水流量の検出信号とが入力される。また、給湯器コントローラ３２から出力される制御信号によって、バイパスサーボ３８と、水量サーボ３６と、ガスバーナ３１と、湯張り弁４０の作動が制御される。

タンクコントローラ５とヒートポンプコントローラ２１とが相互に通信可能に接続され、同様に、タンクコントローラ５と給湯器コントローラ３２とが相互に通信可能に接続されていることにより、ヒートポンプコントローラ２１及び給湯器コントローラ３２はタンクコントローラ５と連携して作動する。

ヒートポンプコントローラ２１は、タンクコントローラ５から沸き上げ動作の許可を指示する信号を受信したときに沸き上げ動作が行える状態となり、タンクコントローラ５から沸き上げ動作の禁止を指示する信号を受信したときには、沸き上げを実行しない。

ヒートポンプコントローラ２１は、貯湯タンク４の湯水の沸き上げを行う際にヒートポンプ２０を制御するタンク沸き上げ制御手段を機能的に備えている。

前記タンクコントローラ５は、沸き上げ温度を設定する沸き上げ温度設定手段を機能的に備えている。沸き上げ温度設定手段による設定温度は、ヒートポンプコントローラ２１のタンク沸き上げ制御手段がヒートポンプ２０により貯湯タンク４の湯水の沸き上げを行う際に目標とするために用いられる。

また、タンクコントローラ５は、沸き上げ湯量（貯湯タンク４に溜める湯の量）を設定する沸き上げ湯量設定手段を機能的に備えている。沸き上げ湯量設定手段により設定される湯量は、タンク沸き上げ制御手段がヒートポンプ２０により貯湯タンク４の湯水の沸き上げを開始させた後に、その沸き上げを停止させる条件として用いられる。詳しくは後述するが、本実施形態においては、タンクコントローラ５の沸き上げ湯量設定手段は、１００リットルの湯を沸き上げるか（貯湯タンク４に１００リットルの湯を溜めるか）、５０リットルの湯を沸き上げるか（貯湯タンク４に５０リットルの湯を溜めるか）を設定する。そして、沸き上げ湯量設定手段が沸き上げ湯量を１００リットルと設定した場合には、第３貯湯温度センサ６ｃによる検出温度が所定温度以上となったとき、タンクコントローラ５がタンクコントローラ５に対して、沸き上げ動作の停止を指示する信号を送信する。また、沸き上げ湯量設定手段が沸き上げ湯量を５０リットルと設定した場合には、第２貯湯温度センサ６ｂによる検出温度が所定温度以上となったとき、タンクコントローラ５がタンクコントローラ５に対して、沸き上げ動作の停止を指示する信号を送信する。

また、タンクコントローラ５は、図示しないが、現在時刻を出力する時計部（時計手段）と、使用者の生活パターンに応じて１日を複数の時刻で分割して複数の時間帯を設定する時間帯設定手段とを機能的に備えている。タンクコントローラ５は、使用者の生活パターンとして、過去の複数日数（本実施形態では過去７日）において、各１日毎に、最初に給湯運転が開始された実際の給湯開始時刻、浴槽への湯張りが開始された実際の湯張り開始時刻、及び最後の給湯運転が終了したときの実際の給湯終了時刻を図示しない記憶手段に記憶すると共に、前記リモートコントローラ１９を介して設定された給湯温度、湯張り温度、及び各時刻毎に使用された湯量を前記記憶手段に記憶する。

時間帯設定手段は、記憶手段に記憶された各時刻データに基づき（給湯時間についての学習機能）、図２に示すように、１日のなかで最初に給湯運転が開始される給湯開始予定時刻Ａと、１日のなかで浴槽への湯張りが開始される湯張り開始予定時刻Ｂと、１日のなかで最後の給湯運転が終了する給湯終了予定時刻Ｃとを設定する。

また、時間帯設定手段は、前記記憶手段に記憶した使用湯量に基づき（使用湯量についての学習機能）、図２に示すように、給湯開始予定時刻に対応して貯湯タンク４の湯水の沸き上げ開始を先行させる給湯開始先行沸き上げ時間帯（α−Ａ）と、湯張り開始予定時刻に対応して貯湯タンク４の湯水の沸き上げ開始を先行させる湯張り開始先行沸き上げ時間帯（β−Ｂ）と、給湯終了予定時刻に対応して貯湯タンク４の湯水の沸き上げ停止を先行させる沸き上げ停止先行時間帯（γ−Ｃ）とを設定する。なお、αは給湯開始先行沸き上げ時間帯の開始時刻、βは湯張り開始先行沸き上げ時間帯の開始時刻、γは沸き上げ停止先行時間帯の開始時刻である。

更に、時間帯設定手段は、給湯開始先行沸き上げ時間帯の開始時刻αから、沸き上げ停止先行時間帯の開始時刻γまでを、タンクコントローラ５がヒートポンプコントローラ２１に対して沸き上げ許可信号を送ることが可能な状態となる沸き上げ許可時間帯（α−γ）とし、それ以外を、ヒートポンプコントローラ２１の沸き上げ動作を禁止する沸き上げ禁止時間帯として設定する。

給湯開始先行沸き上げ時間帯（α−Ａ）、湯張り開始先行沸き上げ時間帯（β−Ｂ）及び沸き上げ停止先行時間帯（γ−Ｃ）は、貯湯タンク４の全容量や、ヒートポンプ２０の能力に応じた長さの時間となるが、給水温度センサ９の検出温度（水道水の温度に相当する）や外気温度センサ１１の検出温度（季節や地域特有の温度に相当する）に応じて補正することも可能である。よって、このような補正を行うための補正手段をタンクコントローラ５に設けることで、給湯開始先行沸き上げ時間帯（α−Ａ）、湯張り開始先行沸き上げ時間帯（β−Ｂ）及び沸き上げ停止先行時間帯（γ−Ｃ）の長さを正確に設定することができる。

給湯開始先行沸き上げ時間帯（α−Ａ）、湯張り開始先行沸き上げ時間帯（β−Ｂ）及び沸き上げ停止先行時間帯（γ−Ｃ）においては、過去の使用湯量による学習に基づいて先行する時間の長さに設定されるため、当日の実際の使用湯量と異なる場合がある。そこで、タンクコントローラ５が、第１貯湯温度センサ６ａ、第２貯湯温度センサ６ｂ、及び第３貯湯温度センサ６ｃによって検出される貯湯タンク４の内部の湯水の温度を監視して、沸き上げ湯量設定手段により設定された沸き上げ湯量となった場合にはその時点で沸き上げ停止を指示する信号をヒートポンプコントローラ２１に送る。これにより、必要以上の湯量を沸き上げることによる無駄な放熱を防止することができる。

なお、ヒートポンプ２０は、エネルギー効率は非常に高いが、単位時間当たりの加熱能力が低いので、大量の湯を沸き上げるために比較的長い時間を要する。そうすると、使用者に対して貯湯タンク４の湯が沸き上がるまでの待ち時間が生じるため好ましくない。そこで、大量の湯の沸き上げが必要となる場合（例えば、貯湯タンク４の最大容量を超える場合等）には、貯湯タンク４には最小限の湯を溜め、湯切れしたとき即座に燃焼給湯器３からの給湯に切り替える。これにより、使用者は貯湯タンク４の湯切れに影響されることなく、十分な量の湯を得ることができる。

また、沸き上げ許可時間帯（α−γ）においては、貯湯タンク４に湯切れが生じて必要湯量を下回ると、タンクコントローラ５がヒートポンプコントローラ２１に沸き上げ動作を行うよう指示する。

沸き上げ温度設定手段は、リモートコントローラ１９による給湯設定温度や湯張り設定温度に応じた沸き上げ温度を設定し、ヒートポンプコントローラ２１に対して沸き上げ設定温度情報を送信する。

ヒートポンプコントローラ２１のタンク沸き上げ制御手段は、タンクコントローラ５から沸き上げ設定温度情報を受信したときに、循環下流温度センサ２９ｂの検出温度が沸き上げ温度となるようにヒートポンプ２０を作動させて貯湯タンク４の湯水の沸き上げ動作を行う。そして、タンクコントローラ５から沸き上げ停止信号を受信したとき、貯湯タンク４の湯水の沸き上げ動作を停止させる。

タンクコントローラ５は、湯切れが生じていない状態で給湯が開始されたとき、混合温度センサ１５又は給湯出口温度センサ１８の検出温度が目標温度となるように、混合可変弁１４の湯側と水側との開度を制御する混合温調制御を行う。このとき、タンクコントローラ５は、一般給湯モードではバイパス弁１７を開弁し、湯張りモードではバイパス弁１７を閉弁する。

一方、湯切れが生じている状態で給湯が開始されたときには、タンクコントローラ５は、混合可変弁１４の湯側を閉じ、バイパス弁１７を閉弁する。これにより、往路管８ａを介して給水管７からの水が燃焼給湯器３に向かって流れる。この場合には、燃焼給湯器３において、後述する給湯器コントローラ３２による加熱温調制御が実行される。

この間、前記沸き上げ許可時間帯であれば、ヒートポンプコントローラ２１に対する沸き上げ許可信号が既にタンクコントローラ５から送られていることにより、貯湯タンク４の沸き上げが行われる。

給湯器コントローラ３２は、タンクコントローラ５と通信可能に接続され、タンクコントローラ５から加熱許可を指示する信号を受信したとき加熱許可状態となる。加熱許可状態となった給湯器コントローラ３２は、給湯器流量センサ３７により所定の下限流量以上の通水が検出されると、ガスバーナ３１に点火し、給湯器温度センサ３９の検出温度が目標給湯温度となるように、ガスバーナ３１の燃焼量を制御する加熱温調制御を実行する。また、給湯器コントローラ３２は、タンクコントローラ５から加熱禁止を指示する信号を受信すると、ガスバーナ３１を消火させ、加熱温調制御の実行を停止させる。なお、給湯器コントローラ３２は、タンクコントローラ５から加熱許可を指示する信号を受信しても、給湯器流量センサ３７により所定の下限流量以上の通水が検出されなければ、ガスバーナ３１への点火及び加熱温調制御は行わない。

また、給湯器コントローラ３２は、浴槽（図示しない）に所定量の湯を供給する湯張り運転を行なうとき（湯張りモード）には、湯張り弁４０を開弁して、湯張り流量センサ４１により検出される浴槽への湯の供給量を累積する。そして、浴槽への湯の供給量の累積値が前記所定量に達したときに、湯張り弁４０を閉弁して湯張り運転を終了する。

そして、給湯器コントローラ３２は、湯張り動作の開始と終了とを示す湯張り動作信号をタンクコントローラ５に送信し、タンクコントローラ５はこのときの湯張り動作信号に応じて、ヒートポンプコントローラ２１に対して沸き上げの指示を送信する。

以上のように構成された給湯システムにおいて、タンクコントローラ５における沸き上げ温度設定手段の作動を説明する。

タンクコントローラ５は、その沸き上げ温度設定手段により、図３に示す手順で沸き上げ温度の設定を行う。即ち、ＳＴＥＰ１において、タンクコントローラ５は時計手段の示す現在時刻が湯張り開始先行沸き上げ時間帯（図２参照）内にあるか否かを判断する。沸き上げ温度設定手段は、現在時刻が湯張り開始先行沸き上げ時間帯内であるときＳＴＥＰ２へ進む。

ＳＴＥＰ２に進むと、沸き上げ温度設定手段はリモートコントローラ１９によって設定された湯張り設定温度を参照し、湯張り設定温度が４４℃より低い場合にはＳＴＥＰ３へ進む。

ＳＴＥＰ３に進むと、沸き上げ温度設定手段は沸き上げ設定温度を４５℃に設定し、タンクコントローラ５は、この沸き上げ設定温度情報と共に沸き上げ許可信号をヒートポンプコントローラ２１に送信してＳＴＥＰ１へ戻る。

沸き上げ許可信号を受信したヒートポンプコントローラ２１は、そのタンク沸き上げ制御手段により、タンクコントローラ５からの貯湯タンク４の湯水の温度情報を参照し、貯湯タンク４に湯切れが生じている場合には、循環ポンプ２８を作動させると共に循環下流温度センサ２９ｂの検出温度が沸き上げ設定温度である４５℃となるようにヒートポンプ２０を作動させて貯湯タンク４の湯水の沸き上げ動作を行う。

ＳＴＥＰ２で、湯張り設定温度が４４℃以上である場合にはＳＴＥＰ４へ進む。ＳＴＥＰ４に進むと、沸き上げ温度設定手段は沸き上げ設定温度を６０℃に設定し、タンクコントローラ５は、この沸き上げ設定温度情報と共に沸き上げ許可信号をヒートポンプコントローラ２１に送信してＳＴＥＰ１へ戻る。そして、沸き上げ許可信号を受信したヒートポンプコントローラ２１は、タンク沸き上げ制御手段の制御に従い、６０℃を沸き上げ設定温度として貯湯タンク４の湯水の沸き上げ動作を行う。

このように、タンクコントローラ５は、現在時刻が湯張り開始先行沸き上げ時間帯内にあるときには、使用者が設定した湯張り設定温度に応じた沸き上げ温度を設定する。湯張り開始先行沸き上げ時間帯は、前述した通り、時間帯設定手段が使用者の生活パターンを学習することにより得られた湯張り開始予定時刻（図２参照）に対応したものであり、湯張り開始予定時刻に先立って貯湯タンク４の沸き上げを完了させることができるだけでなく、貯湯タンク４の湯の温度を湯張り設定温度に対応した温度とすることができる。従って、貯湯タンク４における無駄な蓄熱を抑えることができると共に、比較的大量の湯を使用する湯張り動作においては、貯湯タンク４の湯を有効に使用することができる。

また、ＳＴＥＰ１で現在時刻が湯張り開始先行沸き上げ時間帯内でないとき、ＳＴＥＰ５へ進む。ＳＴＥＰ５では、タンクコントローラ５は時計手段の示す現在時刻が沸き上げ許可時間帯（図２参照）内であるか否かを判断する。沸き上げ温度設定手段は、現在時刻が沸き上げ許可時間帯内にあるときＳＴＥＰ６へ進む。

ＳＴＥＰ６に進むと、沸き上げ温度設定手段はリモートコントローラ１９によって設定された給湯設定温度を参照し、給湯設定温度が４４℃より低い場合にはＳＴＥＰ７へ進む。

ＳＴＥＰ７に進むと、沸き上げ温度設定手段は沸き上げ設定温度を４５℃に設定し、タンクコントローラ５は、この沸き上げ設定温度情報と共に沸き上げ許可信号をヒートポンプコントローラ２１に送信してＳＴＥＰ１へ戻る。

この場合にも、沸き上げ許可信号を受信したヒートポンプコントローラ２１は、タンク沸き上げ制御手段により、タンクコントローラ５からの貯湯タンク４の湯水の温度情報を参照し、貯湯タンク４に湯切れが生じている場合には、循環ポンプ２８を作動させると共に循環下流温度センサ２９ｂの検出温度が沸き上げ設定温度である４５℃となるようにヒートポンプ２０を作動させて貯湯タンク４の湯水の沸き上げ動作を行う。

一方、ＳＴＥＰ６で、給湯設定温度が４４℃以上である場合にはＳＴＥＰ８へ進む。ＳＴＥＰ８に進むと、沸き上げ温度設定手段は沸き上げ設定温度を６０℃に設定し、タンクコントローラ５は、この沸き上げ設定温度情報と共に沸き上げ許可信号をヒートポンプコントローラ２１に送信してＳＴＥＰ１へ戻る。そして、沸き上げ許可信号を受信したヒートポンプコントローラ２１は、タンク沸き上げ制御手段の制御に従い、６０℃を沸き上げ設定温度として貯湯タンク４の湯水の沸き上げ動作を行う。

また、ＳＴＥＰ５で現在時刻が沸き上げ許可時間帯でないときには、湯張りも給湯運転も行われない時間帯であると判断できるので、タンクコントローラ５は、ＳＴＥＰ９へ進んで沸き上げを禁止する信号をヒートポンプコントローラ２１に送信してＳＴＥＰ１へ戻る。これにより、タンク沸き上げ制御手段がヒートポンプ２０の動作を停止状態とし、湯が使用されない時間帯での不要な沸き上げ動作をなくして無駄なエネルギー消費を省くことができる。

なお、図３におけるＳＴＥＰ２〜４、ＳＴＥＰ６〜８で用いた温度の値は、これに限るものではなく、何れも最適な温度の値が選択される。

ヒートポンプコントローラ２１のタンク沸き上げ制御手段は、タンクコントローラ５の沸き上げ許可信号により沸き上げ動作を開始することは上述した通りであるが、更に、過去の使用湯量の学習に基づく最適な沸き上げ停止条件に従って沸き上げを停止させ、必要最小限の湯を貯湯タンク４に溜めることにより、貯湯タンク４に溜めた湯の無駄な放熱を確実に防止している。その際の沸き上げ停止条件について説明する。

沸き上げ停止条件は、タンクコントローラ５の時間帯設定手段により設定された各時間帯に対応して沸き上げ湯量設定手段により設定された湯量が用いられる。即ち、タンクコントローラ５は、その沸き上げ湯量設定手段により設定された沸き上げ湯量に基づき、図４に示す手順でヒートポンプコントローラ２１のタンク沸き上げ制御手段に沸き上げ動作の停止を指示する信号を送信する。

ＳＴＥＰ１０において、タンクコントローラ５は時計手段の示す現在時刻が湯張り開始先行沸き上げ時間帯（図２参照）内にあるか否かを判断する。そして、現在時刻が湯張り開始先行沸き上げ時間帯内であるときＳＴＥＰ１１へ進み、時間帯設定手段による使用湯量に関する学習結果を参照し、沸き上げ湯量設定手段が沸き上げ湯量を１００リットルに設定する。

次いで、タンクコントローラ５は、ＳＴＥＰ１２へ進んで沸き上げ許可信号をヒートポンプコントローラ２１に送信し、ＳＴＥＰ１３へ進む。なお、ＳＴＥＰ１２における沸き上げ許可信号の発信は、図３のＳＴＥＰ３又はＳＴＥＰ４に同期する。

ＳＴＥＰ１３に進むと、設定湯量が１００リットルであることにより、タンクコントローラ５が貯湯タンク４に設けられた第３貯湯温度センサ６ｃ（図１参照）の検出温度を監視する。この監視は、ＳＴＥＰ１４において、第３貯湯温度センサ６ｃの検出温度が図３のＳＴＥＰ３又はＳＴＥＰ４による沸き上げ設定温度以上になるまで実行される。

第３貯湯温度センサ６ｃの検出温度が沸き上げ設定温度以上になれば、貯湯タンク４に１００リットルの湯が溜まったことになる。よって、タンクコントローラ５は、ＳＴＥＰ１４で第３貯湯温度センサ６ｃの検出温度が沸き上げ設定温度以上になると、ＳＴＥＰ１５へ進んで沸き上げ動作の停止を指示する信号をヒートポンプコントローラ２１に送信し、ＳＴＥＰ１０へ戻る。

また、ＳＴＥＰ１０において、現在時刻が湯張り開始先行沸き上げ時間帯内でないときには、ＳＴＥＰ１６へ進む。

ＳＴＥＰ１６に進むと、タンクコントローラ５は時計手段の示す現在時刻が沸き上げ許可時間帯（図２参照）内であるか否かを判断し、現在時刻が沸き上げ許可時間帯内にあるときＳＴＥＰ１７へ進む。

ＳＴＥＰ１７に進むと、時間帯設定手段による使用湯量に関する学習結果を参照し、沸き上げ湯量設定手段が沸き上げ湯量を５０リットルに設定する。そして、ＳＴＥＰ１８へ進んで、タンクコントローラ５が沸き上げ許可信号をヒートポンプコントローラ２１に送信する。ＳＴＥＰ１８における沸き上げ許可信号の発信は、図３のＳＴＥＰ７又はＳＴＥＰ８と同期する。

そして、ＳＴＥＰ１９に進むと、設定湯量が５０リットルであることにより、タンクコントローラ５は貯湯タンク４に設けられた第２貯湯温度センサ６ｂ（図１参照）の検出温度を監視する。この監視は、ＳＴＥＰ２０において、第２貯湯温度センサ６ｂの検出温度が図３のＳＴＥＰ７又はＳＴＥＰ８による沸き上げ設定温度以上になるまで実行される。

第２貯湯温度センサ６ｂの検出温度が沸き上げ設定温度以上になれば、貯湯タンク４に５０リットル以上の湯が溜まったことになる。よって、タンクコントローラ５は、ＳＴＥＰ２０で第２貯湯温度センサ６ｂの検出温度が沸き上げ設定温度以上になると、ＳＴＥＰ１５へ進んで沸き上げ動作の停止を指示する信号をヒートポンプコントローラ２１に送信し、ＳＴＥＰ１０へ戻る。

また、ＳＴＥＰ１６で現在時刻が沸き上げ許可時間帯でないときには、湯張りも給湯運転も行われない時間帯であると判断できるので、タンクコントローラ５は、ＳＴＥＰ２１へ進んで沸き上げを禁止する信号をヒートポンプコントローラ２１に送信してＳＴＥＰ１０へ戻る。これにより、タンク沸き上げ制御手段がヒートポンプ２０の動作を停止状態とし、湯が使用されない時間帯での不要な沸き上げ動作をなくして無駄なエネルギー消費を省くことができる。

以上の図４に示す処理により、ヒートポンプコントローラ２１のタンク沸き上げ制御手段は、タンクコントローラ５の指示に従い、沸き上げ温度設定手段によって設定された沸き上げ温度を目標温度として、沸き上げ湯量設定手段により設定された沸き上げ湯量となるまで、ヒートポンプ２０による貯湯タンク４の湯の沸き上げを実行する。

従って、本実施形態の給湯システムによれば、使用者の生活パターンから学習した各時間帯毎の給湯温度のデータだけでなく、使用者の生活パターンから学習した各時間帯毎の使用湯量のデータを用いて、使用者が所望する温度の湯を必要な量だけ貯湯タンク４に溜めることができる。これにより、ヒートポンプユニット２による貯湯タンク４の沸き上げ動作が効率よく行われるので、使用者の生活パターンに即して無駄なエネルギー消費を防止した給湯及び湯張りを行うことができる。

なお、本実施形態においては、タンクコントローラ５が使用者の給湯に関する生活パターンを学習する機能を備えているものを示したが、それ以外に、使用者の給湯使用時間、給湯設定温度、及び使用湯量等のデータを予め記憶された記憶手段を設け、時間帯設定手段がこれらのデータを参照することにより選択して時間帯を設定するるようにしてもよい。

３…燃焼給湯器、４…貯湯タンク、５…タンクコントローラ（時計手段、時間帯設定手段、沸き上げ温度設定手段、沸き上げ湯量設定手段）、６ａ…第１貯湯温度センサ（貯湯量検出手段）、６ｂ…第２貯湯温度センサ（貯湯量検出手段）、６ｃ…第３貯湯温度センサ（貯湯量検出手段）、７…給水管、８…出湯管、１０…湯流量センサ（使用湯量検出手段）、１３…水流量センサ（使用湯量検出手段）、２０…ヒートポンプ（タンク用加熱手段）、２１…ヒートポンプコントローラ（タンク沸き上げ制御手段）。

Claims (3)

1. 貯湯タンクと、
   該貯湯タンクに溜める湯を沸き上げるタンク用加熱手段と、
   前記貯湯タンクから湯を導出する出湯管と、
   前記貯湯タンクと前記出湯管との夫々に水を供給する給水管と、
   該給水管の水温を検出する給水温度センサと、
   前記貯湯タンクに溜まる湯の量を検出する貯湯量検出手段と、
   前記出湯管に設けられ、該出湯管を流れる湯水をバーナの燃焼により加熱する燃焼給湯器と、
   前記出湯管を介して使用される湯の量を検出する使用湯量検出手段と、
   現在時刻を示す時計手段と、
   外気温度を検出する外気温度センサと、
   給湯に関する使用者の生活パターンに応じて１日を複数の時刻で分割して複数の時間帯を設定する時間帯設定手段と、
   前記給水温度センサの検出温度と前記外気温度センサの検出温度との一方又は両方に応じて前記時間帯設定手段が設定した各時間帯の長さを補正する補正手段と、
   前記タンク用加熱手段による沸き上げ温度を設定する沸き上げ温度設定手段と、
   前記タンク用加熱手段の沸き上げにより前記貯湯タンクに溜める湯量である沸き上げ湯量を、各時間帯毎に設定する沸き上げ湯量設定手段と、
   前記貯湯量検出手段による検出湯量が所定量未満となったとき、前記時計手段が示す現在時刻に対応して前記沸き上げ湯量設定手段により設定された当該時間帯の沸き上げ湯量となるまで、前記沸き上げ温度設定手段によって設定された沸き上げ温度を目標温度として前記タンク用加熱手段により前記貯湯タンクの湯水の沸き上げを実行するタンク沸き上げ制御手段とを備えることを特徴とする給湯システム。
2. 前記沸き上げ湯量設定手段は、前記各時間帯毎に前記使用湯量検出手段が検出した過去の使用湯量に基づいて、各時間帯毎の沸き上げ湯量を設定することを特徴とする請求項１記載の給湯システム。
3. 前記沸き上げ温度設定手段は、前記タンク用加熱手段による沸き上げ温度を、各時間帯毎に設定し、
   前記タンク沸き上げ制御手段は、前記タンク用加熱手段により前記貯湯タンクの湯水の沸き上げを実行するとき、前記時計手段が示す現在時刻に対応して前記沸き上げ温度設定手段によって設定された沸き上げ温度を目標温度とすることを特徴とする請求項１又は２記載の給湯システム。

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