JP6017837B2 - 貯湯式給湯システム - Google Patents

Description

本発明は、貯湯タンク内の湯水をヒートポンプにより加熱する貯湯装置と、補助熱源機を備えた貯湯式給湯システムに関する。

従来より、貯湯タンク内の湯水をヒートポンプにより加熱する貯湯装置の貯湯タンクの下流側に、瞬間加熱式の給湯器（補助熱源機）を接続し、給湯時に貯湯タンク内の湯温が低下したときに、瞬間加熱式の給湯器を作動させて貯湯タンクからの湯を昇温する貯湯式給湯システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された貯湯式給湯システムにおいては、貯湯タンク内の水を７０〜９０℃程度の高温に加熱して貯湯している。そして、貯湯タンク内の湯量が所定量以下になったとき（いわゆる湯切れ状態）に、給湯用の同一熱量を得るために必要となる給湯器の一次エネルギー量とヒートポンプの一次エネルギー量を比較し、給湯器を作動させるときの一次エネルギー量よりもヒートポンプを作動させるときの一次エネルギー量の方が多くなる場合には、ヒートポンプの運転を禁止するようにしている。

特開２００９−２７５９５８号公報

上記特許文献１に記載された貯湯式給湯システムにおいては、貯湯タンクが湯切れ状態となったときに、ヒートポンプ又は補助熱源機を単独で作動させて給湯を行っている。そのため、ヒートポンプと補助熱源機を共に作動させて給湯を行う場合のヒートポンプの効率についての検討はなされていない。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、ヒートポンプと補助熱源機を共に作動させて給湯を行う場合に、ヒートポンプの効率を高めることができる貯湯式給湯システムを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、
下部に給水管が接続されると共に上部に給湯管が接続され、該給水管から供給される水が貯められる貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの下部と上部を接続したタンク循環路と、前記貯湯タンクの下部に貯まった湯水を該タンク循環路を介して前記貯湯タンクの上部へと循環させるタンク循環ポンプと、該タンク循環ポンプの作動により循環該タンク循環路内を流通する湯水を加熱するヒートポンプとを有するヒートポンプユニットと、
前記給湯管の途中に設けられて、前記給湯管内を流通する湯水を加熱する補助熱源機と
を備えた貯湯式給湯システムに関する。

そして、
前記給水管又は前記給湯管内の流水を検出する流水センサと、
前記貯湯タンクの湯切れを検知したときに、前記ヒートポンプユニットにより、前記貯湯タンクの下部の湯水を第１貯湯温度以上の第１沸かし上げ温度まで加熱して前記貯湯タンクの上部に戻す、第１沸かし上げ運転を実行する第１貯湯制御部と、
前記流水センサにより流水が検出されているときに、前記補助熱源機による加熱を行わずに前記給湯管から所定の目標給湯温度の湯を出湯する第１給湯運転、又は前記補助熱源機による加熱を行って前記給湯管から該目標給湯温度の湯を出湯する第２給湯運転を実行する給湯制御部と、
前記第２給湯運転が実行されているときに、前記第１貯湯制御部による前記第１沸かし上げ運転の実行を禁止して、前記ヒートポンプユニットにより、前記貯湯タンクの下部の湯水を前記第１沸かし上げ温度よりも低い第２沸かし上げ温度まで加熱して前記貯湯タンクの上部に戻す、第２沸かし上げ運転を実行する第２貯湯制御部とを備える（前提構成）。

上記前提構成において、前記給湯制御部により前記第２給湯運転が実行されているときには、前記貯湯タンクから前記給湯管に供給される湯水の温度が前記目標給湯温度よりも低いために、前記補助熱源機が作動している状況になっている。そして、この場合に、前記第１貯湯制御部により前記第１沸かし上げ運転が実行されていると、前記ヒートポンプで前記貯湯タンク内の湯水を沸かし上げつつ、前記補助熱源機を作動させる状態となるが、前記ヒートポンプの効率は、沸かし上げ温度が高いほど低くなる。

そこで、前記第２給湯運転が実行されているときには、前記第２貯湯制御部により、前記第１貯湯制御部による前記第１沸かし上げ運転の実行を禁止して、前記第２沸かし上げ運転を実行する。これにより、前記ヒートポンプによる沸かし上げ温度を前記第１沸かし上げ温度よりも低い前記第２沸かし上げ温度として、前記ヒートポンプの１次エネルギー効率を高めた状態で、前記第２給湯運転を実行することができる。

また、上記前提構成において、
前記第２貯湯制御部は、前記第２沸かし上げ運転を開始したときに、その後の前記第２給湯運転の実行の有無にかかわらず、前記貯湯タンク内の前記第２沸かし上げ温度よりも所定温度低い第２貯湯温度以上の湯水の量が、所定の貯湯確保量以上となるまでは、前記第１貯湯制御部による前記第１沸かし上げ運転の実行を禁止して、前記第２沸かし上げ運転を継続することを特徴とする（第１発明）。

第１発明によれば、前記第２給湯運転が断続的に実行された場合に、前記第１沸かし上げ運転と前記第２沸かし上げ運転が頻繁に切り替わって、前記ヒートポンプの１次エネルギー効率が低下することを防止することができる。

また、上記前提構成において、
前記給湯管は、前記補助熱源機が設けられた箇所の下流側で浴槽に接続され、
所定の湯張り温度を前記目標給湯温度として、前記給湯制御部により前記第１給湯運転又は前記第２給湯運転を実行させることにより、前記浴槽に、前記湯張り温度の湯を所定の湯張り量分だけ供給する湯張り運転を実行する湯張り制御部と、
前記湯張り運転の開始を指示する湯張り指示部とを備え、
前記第２貯湯制御部は、前記湯張り指示部により前記湯張り運転の開始が指示されたときに、前記貯湯タンク内の湯水の蓄熱量が前記湯張り運転の実行に必要な熱量以上であるか否かを判断し、前記貯湯タンク内の湯水の蓄熱量が前記湯張り運転の実行に必要な熱量よりも少ないときには、前記第１貯湯制御部による前記第１沸かし上げ運転の実行を禁止して、前記第２沸かし上げ運転を開始することを特徴とする（第２発明）。

第２発明によれば、前記第２貯湯制御部は、前記湯張り指示部の指示に応じて前記湯張り運転の開始が指示されたときに、前記貯湯タンク内の湯水の蓄熱量が前記湯張り運転の実行に必要な熱量よりも少ないか否かを判断する。そして、前記貯湯タンク内の湯水の蓄熱量が前期湯張り運転の実行に必要な熱量よりも少ないときには、前記第２貯湯制御部は、前記第１貯湯制御部による前記第１沸かし上げ運転の実行を禁止して、前記第２沸かし上げ運転を開始する。

このように、前記貯湯タンク内に貯められている湯水の熱量のみでは、前記湯張り運転を実行することが不能であるときに、前記湯張り運転の開始時から前記第２沸かし上げ運転を開始することによって、前記ヒートポンプをより有効に作動させて１次エネルギー効率を高めつつ、前記湯張り運転を実行することができる。

貯湯式給湯システムの構成図。 コントローラの作動フローチャート。 ヒートポンプの効率と貯湯タンク内の水の沸かし上げ温度との関係の説明図。

本発明の実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。図１を参照して、本実施形態の貯湯式給湯システムは、貯湯ユニット１０、ヒートポンプユニット５０、ガス熱源ユニット８０、及び、貯湯式給湯システムの全体的な作動を制御するコントローラ１２０を備えて構成されている。

なお、図１では、貯湯式給湯システムのコントローラとして一つのコントローラ１２０を示したが、貯湯ユニット１０のコントローラと、ヒートポンプユニット５０のコントローラと、ガス熱源ユニット８０のコントローラを個別に備え、各コントローラ間の通信によって、貯湯式給湯システムの全体的な作動を制御する構成としてもよい。

貯湯ユニット１０は、貯湯タンク１１、給水管１２、給湯管１３等を備えている。貯湯タンク１１は内部に湯水を保温して貯め、高さ方向に略等間隔でタンク温度センサ１４〜１７が設けられている。貯湯タンク１１の底部には、作業者の手動操作により開弁される排水弁１８が設けられている。

給水管１２は、一端が給水口３０を介して図示しない水道に接続され、他端が貯湯タンク１１の下部に接続されて、貯湯タンク１１内の下部に水を供給する。給水管１２には、貯湯タンク１１の内圧が過大になることを防止するための減圧弁１９と、貯湯タンク１１から給水管１２への湯水の流出を阻止するための逆止弁２０が設けられている。

給水管１２は、タンク混合弁２１を介して給湯管１３に連通しており、タンク混合弁２１により、貯湯タンク１１から給湯管１３に供給される湯と給水管１２から給湯管に供給される水との混合比が変更される。給水管１２には、給水管１２に供給される水の温度を検出する給水温度センサ２２と、給水管１２を流通する水の流量を検出する水流量センサ２３と、給湯管１３から給水管１２への湯水の流出を阻止するための逆止弁２４とが設けられている。

給湯管１３は、一端が給湯口３１に接続され、他端が貯湯タンク１１の上部に接続されている。貯湯タンク１１の上部に貯められた湯水は、給湯口３１を介して図示しない給湯栓（台所、洗面所、浴室のカランやシャワー等）に供給される。給湯管１３には、給湯管１３から貯湯タンク１１への湯水の流入を阻止する逆止弁２５と、給湯管１３内の湯水の温度を検出する湯温度センサ２６と、給湯管１３を流通する湯水の流量を検出する湯流量センサ２７とが設けられている。

給湯管１３は、給水管１２の分岐管との接続部よりも下流側で、ガス熱源ユニット８０と接続されるバイパス管３３（バイパス往管３３ａ，バイパス戻管３３ｂ）に分岐する。給湯管１３のバイパス往管３３ａとの接続部とタンク混合弁２１の間には、湯温度センサ２８が設けられ、給湯管１３のバイパス戻管３３ｂとの接続部と給湯口３１の間に、混合湯温度センサ３２が設けられている。

また、給湯管１３のバイパス往管３３ａとの接続部とバイパス戻管３３ｂとの接続部の間に、バイパス往管３３ａに供給される湯水の流量を調整するためのバイパス制御弁２９が設けられている。

貯湯ユニット１０に備えられた各センサの検出信号は、コントローラ１２０に入力される。また、コントローラ１２０から出力される制御信号によって、タンク混合弁２１とバイパス制御弁２９の作動が制御される。

次に、ヒートポンプユニット５０は、貯湯タンク１１内の湯水をタンク循環路４１を介して循環させて加熱するものであり、屋外に設置されている。ヒートポンプユニット５０は、ヒートポンプ循環路５２により接続された蒸発器５３、圧縮機５４、ヒートポンプ熱交換器５５（凝縮機）、及び膨張弁５６により構成されたヒートポンプ５１を有している。

蒸発器５３は、ファン６０の回転により供給される空気（外気）とヒートポンプ循環路５２内を流通する熱媒体（ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）等の代替フロン、二酸化炭素等）との間で熱交換を行う。圧縮機５４は、蒸発器５３から吐出された熱媒体を圧縮して高圧・高温とし、ヒートポンプ熱交換器５５に送出する。膨張弁５６は、圧縮機５４で加圧された熱媒体の圧力を開放する。

除霜弁６１は膨張弁５６をバイパスして設けられており、圧縮機５４から送出される熱媒体により蒸発器５３を除霜する。ヒートポンプ循環路５２の膨張弁５６の上流側及び下流側、圧縮機５４の上流側及び下流側には、ヒートポンプ循環路５２内を流通する熱媒体の温度を検出する熱媒体温度センサ６２，６３，６４，６５が、それぞれ設けられている。また、蒸発器５３には、蒸発器５３に吸入される空気の温度を検出する周囲温度センサ６７が設けられている。

ヒートポンプ熱交換器５５はタンク循環路４１と接続され、圧縮機５４により高圧・高温とされた熱媒体と、タンク循環路４１内を流通する湯水との熱交換により、タンク循環路４１内を流通する湯水を加熱する。タンク循環路４１には、貯湯タンク１１内の湯水をタンク循環路４１を介して循環させるためのタンク循環ポンプ６６が設けられている。

貯湯タンク１１内の下部に貯まった湯水は、タンク循環ポンプ６６によりタンク循環路４１に導かれ、ヒートポンプ熱交換器５５で目標沸かし上げ温度まで加熱されて貯湯タンク１１の上部に戻される。これにより、目標沸かし上げ温度の湯水が、貯湯タンク１１の上部から順次積層して貯められる。

なお、タンク循環路４１のヒートポンプ熱交換器５５の上流側及び下流側には、タンク循環路４１内を流通する湯水の温度を検出する湯温度センサ６８，６９が設けられている。また、ヒートポンプ熱交換器５５には、その内部の雰囲気温度を検出する雰囲気温度センサ５７が設けられている。

ヒートポンプユニット５０に備えられた各センサの検出信号は、コントローラ１２０に入力される。また、コントローラ１２０から出力される制御信号によって、圧縮機５４、タンク循環ポンプ６６、及びファン６０の作動が制御される。

次に、ガス熱源ユニット８０は、バイパス管３３に供給される湯水と、浴槽１０１に接続された風呂循環路１０２内を流通する温水を加熱するものであり、給湯バーナ８１、給湯熱交換器８２、追焚きバーナ８３、追焚き熱交換器８４、給水管８５、給湯管８６等を備えている。なお、給水管８５及び給湯管８６と給湯熱交換器８２の通水路は、貯湯タンク１１に接続された本発明の給湯管を構成する。

給湯バーナ８１及び追焚きバーナ８３には、図示しないガス供給管から燃料ガスが供給されると共に、図示しない燃焼ファンにより燃焼用空気が供給される。コントローラ１２０は、給湯バーナ８１及び追焚きバーナ８３に供給する燃料ガスと燃焼用空気の流量を調節して、給湯バーナ８１及び追焚きバーナ８３の燃焼量を制御する。

給湯熱交換器８２は、給水管８５及び給湯管８６に連通しており、給湯バーナ８１の燃焼熱によって、給水管８５から供給される水を加熱して給湯管８６に出湯する。給水管８５は、一端が貯湯ユニット１０のバイパス往管３３ａに接続され、バイパス往管３３ａを介して湯水が供給される。給湯管８６は、一端が貯湯ユニット１０のバイパス戻管３３ｂに接続されており、バイパス戻管３３ｂを介して給湯口３１から湯を供給する。

給水管８５には、上流側から順に、止水弁９３と水量センサ８８（本発明の流水センサに相当する）が設けられている。給水管８５と給湯管８６は、バイパス管８９により連通しており、バイパス管８９にはバイパス管８９の開度を調節するための水量調節弁９０が設けられている。給湯管８６の給湯熱交換器８２の下流側、及びバイパス管８９との接続部分の下流側には、給湯管８６内を流通する湯の温度を検出する給湯温度センサ９１，９２が、それぞれ設けられている。

この構成により、貯湯タンク１１内に湯が無いとき（湯切れ状態）に、バイパス往管３３ａを介して給水管８５に供給される水が給湯熱交換器８２により加熱されて湯となり、バイパス管８９からの水と混合されて、給湯管８６及びバイパス戻管３３ｂを介して給湯口３１から供給されるようになっている。

なお、給水管８５及び給湯管８６に接続された給湯熱交換器８２と、給湯熱交換器８２を加熱する給湯バーナ８１とを備えて、給水管８５から給湯熱交換器８２を介して給湯管８６に流通する湯水を加熱する構成が、本発明の補助熱源機に相当し、図１では給湯器８７として示している。給湯器８７は、給水管８５及び給湯管８６と給湯熱交換器８２の通水路を含む本発明の給湯路の途中に設けられている。

また、給湯管８６は、湯張り管１００により、浴槽１０１に接続された風呂循環路１０２に連通している。湯張り管１００には、湯張り管１００を開閉する湯張り弁１０３と、湯張り管１００を流通する湯の流量を検出する湯張り流量センサ１０４とが設けられている。

コントローラ１２０は、湯張り弁１０３を開弁することにより、給湯管８６から湯張り管１００及び風呂循環路１０２を介して浴槽１０１に湯を供給し、湯張り流量センサ１０４の検出流量により浴槽１０１への給湯量を積算して、浴槽１０１に目標湯張り量の湯を供給する「湯張り運転」を実行する。

風呂循環路１０２は、浴槽１０１と追焚き熱交換器８４を接続した風呂往管１０２ａ及び風呂戻管１０２ｂを含む。風呂戻管１０２ｂには、浴槽１０１内の湯水を風呂循環路１０２を介して循環させる風呂循環ポンプ１０５と、風呂循環路１０２内の水流を検出する水流スイッチ１０８と、風呂戻管１０２ｂ内を流通する湯水の温度を検出する風呂戻り温度センサ１０７とが設けられている。また、風呂往管１０２ａには、風呂往管１０２ａ内を流通する湯水の温度を検出する風呂往き温度センサ１０６が設けられている。

コントローラ１２０は、風呂循環ポンプ１０５を作動させて、浴槽１０１内の湯水を風呂循環路１０２を介して循環させた状態で、追焚きバーナ８３を燃焼させることにより、浴槽１０１内の湯水を加熱する「追焚き運転」を実行する。

ガス熱源ユニット８０に備えられた各センサ及び水流スイッチ１０８の検出信号はコントローラ１２０に入力される。また、コントローラ１２０から出力される制御信号によって、給湯バーナ８１、追焚きバーナ８３、水量調節弁９０、止水弁９３、湯張り弁１０３、及び、風呂循環ポンプ１０５の作動が制御される。

コントローラ１２０は、図示しないＣＰＵ，メモリ等により構成された電子回路ユニットであり、メモリに保持された貯湯式給湯システムの制御用プログラムを、ＣＰＵで実行することによって、第１貯湯制御部１２１、第２貯湯制御部１２２、給湯制御部１２３、湯張り制御部１２４、及び、追焚き制御部１２５として機能する。

コントローラ１２０は、通信ケーブル１３０によりリモコン１４０と接続されている。リモコン１４０は、貯湯式給湯システムの運転状況や運転条件の設定等を表示するための表示器１４１と、各種スイッチが設けられたスイッチ部１４２とを備えている。

貯湯式給湯システムの使用者は、リモコン１４０を操作することによって、貯湯タンク１１内の湯水の沸かし上げ温度（本発明の第１沸かし上げ温度に相当する）の指示、給湯口３１からの給湯温度（目標給湯温度）の設定、浴槽１０１への給湯温度（目標湯張り温度）の設定、「湯張り運転」の実行指示、「追焚き運転」の実行指示等を行うことができる。なお、スイッチ部１４２に設けられて、「湯張り運転」の実行を指示するための湯張りスイッチが、本発明の湯張り指示部に相当する。

第１貯湯制御部１２１は、タンク温度センサ１４〜１７の検出温度によって貯湯タンク１１の湯切れを検知し、湯切れが生じたときに、ヒートポンプユニット５０を作動させて貯湯タンク１１内の湯水を目標沸かし上げ温度まで加熱する。例えば、リモコン１４０により目標沸かし上げ温度が４５℃に設定されているときは、貯湯タンク１１の上部のタンク温度センサ１７の検出温度が４０℃（目標沸かし上げ温度−５℃、本発明の第１貯湯温度に相当する）以下になったときに、第１貯湯制御部１２１は、貯湯タンク１１の湯切れが生じていると判断する。

なお、貯湯タンク１１の湯切れの検知を、(1)ガス熱源ユニット８０の給湯器８７が作動したこと、(2)貯湯タンク１１のタンク温度センサ１４〜１７の検出温度が目標給湯温度よりも低くなったこと、(3)湯温度センサ２６による貯湯タンク１１からの湯水の検出温度が設定温度よりも低くなったこと、等を判断することによって行ってもよい。

なお、貯湯タンク１１の上部からタンク温度センサ１７の取付位置までの湯水の量が、本発明の下限貯湯量に相当する。また、貯湯タンク１１の上部のタンク温度センサ１７の検出温度が４０℃（第１貯湯温度）以下になったときは、貯湯タンク１１内の第１貯湯温度以下の湯水の残量が下限貯湯量以下になっている。

そして、第１貯湯制御部１２１は、貯湯タンク１１の湯切れが生じているときに、ヒートポンプユニット５０を作動させて、貯湯タンク１１の下部の水をヒートポンプ熱交換器５５で４５℃まで加熱し、貯湯タンク１１の上部に戻すことにより、貯湯タンク１１の上部から目標沸かし上げ温度（第１沸かし上げ温度）の湯水を積層させる「第１沸かし上げ運転」を実行する。

第１貯湯制御部１２１は、「第１沸かし上げ運転」の実行中に、タンク温度センサ１４〜１７の検出温度によって、貯湯タンク１１内の目標沸かし上げ温度の湯の積層状況を検知し、貯湯タンク１１内に目標沸かし上げ温度の湯水が満たされたときに、「第１沸かし上げ運転」を終了する。

第２貯湯制御部１２２は、後述する場合に、第１貯湯制御部１２１による「第１沸かし上げ運転」の実行を禁止し、ヒートポンプユニット５０を作動させて、貯湯タンク１１の下部の水をヒートポンプ熱交換器５５で、目標沸かし上げ温度よりも低い温度（本発明の第２沸かし上げ温度に相当する）まで加熱して貯湯タンク１１の上部に戻す「第２沸かし上げ運転」を実行する。

給湯制御部１２３は、給湯口３１を介して接続された給湯栓（図示しない）が開栓されて、給水管８５内に所定の最低流量以上の湯水が流れていることが水量センサ８８により検出されているとき（給水管８５内の流水が検出されているとき）に、給湯口３１から目標給湯温度（リモコン１４０により設定された給湯温度）の湯を供給する「給湯運転」を実行する。

給湯制御部１２３は、貯湯タンク１１に貯められた湯水の温度が目標給湯温度以上であるときは、タンク混合弁２１の作動等により、給湯器８７を作動させずに目標給湯温度の湯を給湯口３１から出湯する第１給湯運転を実行する。また、貯湯タンク１１に貯められた湯水の温度が目標給湯温度よりも低いときには、給湯器８７を作動させて目標給湯温度の湯を給湯口３１から出湯する第２給湯運転を実行する。

追焚き制御部１２５は、リモコン１４０のスイッチ部１４２に設けられた追焚きスイッチが操作されたときに、上述した「追焚き運転」を実行して浴槽１０１内の湯水を加熱する。

湯張り制御部１２４は、リモコン１４０のスイッチ部１４２に設けられた湯張りスイッチが操作されたときに、上述した「湯張り運転」を行なって浴槽１０１に、目標湯張り温度の湯を目標湯張り量だけ供給する。「湯張り運転」において、給湯制御部１２３は、目標湯張り温度を目標給湯温度として設定して「給湯運転」を行なう。

次に、図２に示したフローチャートに従って、コントローラ１２０による「湯張り運転」及び「第２給湯運転」実行時の「第１沸かし上げ運転」と「第２沸かし上げ運転」の実行処理について説明する。

コントローラ１２０は、ＳＴＥＰ１で、リモコン１４０のスイッチ部１４２に設けられた湯張りスイッチが操作されたか否かを判断する。そして、湯張りスイッチが操作されたたときはＳＴＥＰ２に進み、湯張りスイッチが操作されなかったときにはＳＴＥＰ１０に分岐する。ここで、湯張りスイッチが操作されたときは、湯張り制御部１２４により「湯張り運転」が開始される。

ＳＴＥＰ２〜ＳＴＥＰ６は第２貯湯制御部１２２による処理である。第２貯湯制御部１２２は、ＳＴＥＰ２で、貯湯タンク１１に貯められた湯水の蓄熱量が、目標湯張り温度による湯張りに必要な熱量よりも少ないか否かを判断する。

そして、貯湯タンク１１に貯められた湯水の蓄熱量が、目標湯張り温度による湯張りに必要な熱量以上であって、貯湯タンク１１に貯められた湯水のみによって、目標湯張り温度による湯張り運転が可能なときはＳＴＥＰ１０に分岐する。

一方、貯湯タンク１１に貯められた湯水の蓄熱量が、目標湯張り温度による湯張り運転に必要な熱量よりも少なく、貯湯タンク１１に貯められた湯水のみによって、目標湯張り温度による湯張りが不能な場合はＳＴＥＰ３に進む。この場合は、「湯張り運転」の実行中に、貯湯タンク１１の湯切れが生じるため、給湯器８７を作動させる「第２給湯運転」が実行されることになる。

そして、このように、「第２給湯運転」が実行されると想定されるときには、「湯張り運転」が開始された時点から、ヒートポンプユニット５０を作動せることにより、給湯器８７よりも効率が高いヒートポンプ５１を積極的に活用して、給湯器８７でのエネルギーの消費量を低減することができる。

ここで、図３は、縦軸をヒートポンプ５１の効率（％）に設定し、横軸をヒートポンプ５１による沸かし上げ温度（℃）に設定して、給水温度Ｔwが５℃の場合（図中ｃ1）と２５℃の場合（図中ｃ2）のヒートポンプ５１の効率と沸かし上げ温度との対応関係を示したものである。なお、図３は、ヒートポンプ５１の周囲温度（＝外気温度）Ｔoutが５℃の場合を示したものである。

図３から、ヒートポンプ５１による沸かし上げ温度が低いほど、ヒートポンプ５１の効率が高くなることがわかる。そこで、第２貯湯制御部１２２は、ＳＴＥＰ３で第１貯湯制御部１２１による「第１沸かし上げ運転」の実行を禁止し、ＳＴＥＰ４で「第２沸かし上げ運転」を実行する。

「第２沸かし上げ運転」において、第２貯湯制御部１２２は、沸かし上げ温度を目標沸かし上げ温度（４５℃）よりも低い第２沸かし上げ温度になるようにして、ヒートポンプユニット５０により貯湯タンク１１内の湯水を加熱する。これにより、ヒートポンプ５１を効率が高い状態で作動させつつ、「湯張り運転」を実行することができる。

例えば、ヒートポンプ５１の加熱能力が５．５ｋW、給水管１２から貯湯タンク１１に供給される水の温度が５℃、タンク循環ポンプ６６の最大流量が４リットル／minであるときに、第２貯湯制御部１２２は、ヒートポンプ５１とタンク循環ポンプ６６を最大能力で作動させる。この場合、ヒートポンプ５１による沸かし上げ温度（ヒートポンプ熱交換器５５からの出湯温度）は２４．７℃（＜４５℃）となり、ヒートポンプ５１の効率が約７００％となる。

続くＳＴＥＰ５で、第２貯湯制御部１２２は、湯張り制御部１２４による「湯張り運転」が終了したか否かを判断する。そして、「湯張り運転」が終了していないときはＳＴＥＰ４に戻って、「第２沸かし上げ運転」を継続する。また、「湯張り運転」が終了しているときにはＳＴＥＰ６に進み、第２貯湯制御部１２２は、「第２沸かし上げ運転」を終了する。次のＳＴＥＰ７で、第２貯湯制御部１２２は、「第１沸かし上げ運転」の禁止を解除してＳＴＥＰ１に戻る。

また、ＳＴＥＰ１０で、第２貯湯制御部１２２は、「第２給湯運転」が実行中であるか否か判断する。そして、「第２給湯運転」が実行中であるとき（水量センサ８８により下限流量以上の水流が検出され、且つ、給湯器８７が作動中であるとき）は、ＳＴＥＰ１１に進み、「第２給湯運転」が実行中でないときには、ＳＴＥＰ２０に分岐する。

ＳＴＥＰ１１で、第２貯湯制御部１２２は、貯湯タンク１１のタンク温度センサ１６の検出温度が、第１沸かし上げ温度−５℃（本発明の第２貯湯温度に相当する）以上であるかを判断する。なお、貯湯タンク１１の上部からタンク温度センサ１６に応じた水位までの湯水の貯湯量は、本発明の貯湯確保量に相当する。

そして、タンク温度センサ１６の検出温度が第２沸かし上げ温度−５℃よりも低く、貯湯タンク１１内に貯まった湯水の蓄熱量が少ないとき（第２貯湯温度以上の湯水の量が、貯湯確保量よりも少ないとき）は、ＳＴＥＰ１２に進む。

ＳＴＥＰ１２で、第２貯湯制御部１２２は「第１沸かし上げ運転」を禁止し、続くＳＴＥＰ１３で「第２沸かし上げ運転」を実行してＳＴＥＰ１に戻る。このように、「第２給湯運転」の実行中であって給湯器８７が作動しているときに、沸かし上げ温度を目標沸かし上げ温度よりも低い第２沸かし上げ温度とした「第２沸かし上げ運転」を実行することにより、ヒートポンプ５１の効率を高めることができる。

一方、ＳＴＥＰ１１で、タンク温度センサ１６の検出温度が第２沸かし上げ温度−５℃以上であって、貯湯タンク１１内にある程度の蓄熱量の湯水が貯まっているとき（貯湯タンク１１内の第２貯湯温度以上の湯水の量が、貯湯確保量以上であるとき）には、ＳＴＥＰ２０に分岐する。ＳＴＥＰ２０で、第２貯湯制御部１２２は「第２沸かし上げ運転」を終了し、続くＳＴＥＰ２１で、「第１沸かし上げ運転」の禁止を解除する。

この場合、タンク温度センサ１６の検出温度が第２沸かし上げ温度以上であって、貯湯タンク１１内にある程度の蓄熱量の湯水が貯まっているときには、「第２給湯運転」の実行中であっても「第２沸かし上げ運転」は実行されない。

そのため、貯湯タンク１１が湯切れしている状態で使用者が断続的に湯を使用したときに、給湯中は「第２沸かし上げ運転」が実行され、給湯停止中は「第１沸かし上げ運転」が実行されて、ヒートポンプ５１による沸かし上げ温度が第２沸かし上げ温度と第１沸かし上げ温度とに頻繁に切替わり、ヒートポンプ５１の効率が低下することを回避することができる。

なお、本実施形態では、「湯張り運転」を行なう機能を備えた貯湯式給湯システムを示したが、「湯張り運転」を行なう機能を備えていない貯湯式給湯システムにおいても、本発明の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、図２のＳＴＥＰ１１で、貯湯タンク１１内の湯水の残量を判断することにより、「第１沸かし上げ運転」と「第２沸かし上げ運転」が頻繁に切替わることを回避する処理を行ったが、この処理を行わない場合であっても本発明の効果を得ることができる。

この場合、ＳＴＥＰ１０で第２給湯運転が実行されているときは、貯湯タンク１１が湯切れ状態であって、ヒートポンプ５１による加熱のみでは貯湯タンク１１内の湯水を目標給湯温度まで加熱することができない状況になっている。そこで、ＳＴＥＰ１１の判断をすることなく、ＳＴＥＰ１２で第１沸かし上げ運転を禁止してＳＴＥＰ１３で第２沸かし上げ運転を実行することにより、ヒートポンプ５１による１次エネルギー効率を高めた状態で、第２給湯運転を実行することができる。

また、本実施形態では、本発明の補助熱源機としてガスを燃料とする給湯器８７を示したが、石油等の他の燃料を用いる給湯器や電気ヒータ等の他の種類の補助熱源機を用いてもよい。

１０…貯湯ユニット、１１…貯湯タンク、１２…給水管、１３…給湯管、２２…給水温度センサ、６７…周囲温度センサ、５０…ヒートポンプユニット、５１…ヒートポンプ、８０…ガス熱源機ユニット、８７…給湯器、１００…湯張り管、１２０…コントローラ、１２１…第１貯湯制御部、１２２…第２貯湯制御部、１２３…給湯制御部、１２４…湯張り制御部、１２５…追焚き制御部。

Claims (2)

1. 下部に給水管が接続されると共に上部に給湯管が接続され、該給水管から供給される水が貯められる貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクの下部と上部を接続したタンク循環路と、前記貯湯タンクの下部に貯まった湯水を該タンク循環路を介して前記貯湯タンクの上部へと循環させるタンク循環ポンプと、該タンク循環ポンプの作動により該タンク循環路内を流通する湯水を加熱するヒートポンプとを有するヒートポンプユニットと、
   前記給湯管の途中に設けられて、前記給湯管内を流通する湯水を加熱する補助熱源機と
   を備えた貯湯式給湯システムにおいて、
   前記給水管又は前記給湯管内の流水を検出する流水センサと、
   前記貯湯タンクの湯切れを検知したときに、前記ヒートポンプユニットにより、前記貯湯タンクの下部の湯水を第１貯湯温度以上の第１沸かし上げ温度まで加熱して前記貯湯タンクの上部に戻す、第１沸かし上げ運転を実行する第１貯湯制御部と、
   前記流水センサにより流水が検出されているときに、前記補助熱源機による加熱を行わずに前記給湯管から所定の目標給湯温度の湯を出湯する第１給湯運転、又は前記補助熱源機による加熱を行って前記給湯管から該目標給湯温度の湯を出湯する第２給湯運転を実行する給湯制御部と、
   前記第２給湯運転が実行されているときに、前記第１貯湯制御部による前記第１沸かし上げ運転の実行を禁止して、前記ヒートポンプユニットにより、前記貯湯タンクの下部の湯水を前記第１沸かし上げ温度よりも低い第２沸かし上げ温度まで加熱して前記貯湯タンクの上部に戻す、第２沸かし上げ運転を実行する第２貯湯制御部と
   を備え、
   前記第２貯湯制御部は、前記第２沸かし上げ運転を開始したときに、前記貯湯タンク内の前記第１沸かし上げ温度よりも所定温度低い第２貯湯温度以上の湯水の量が、所定の貯湯確保量以上となるまでは、その後の前記第２給湯運転の実行の有無にかかわらず、前記第１貯湯制御部による前記第１沸かし上げ運転の実行を禁止して、前記第２沸かし上げ運転を継続することを特徴とする貯湯式給湯システム。
2. 下部に給水管が接続されると共に上部に給湯管が接続され、該給水管から供給される水が貯められる貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクの下部と上部を接続したタンク循環路と、前記貯湯タンクの下部に貯まった湯水を該タンク循環路を介して前記貯湯タンクの上部へと循環させるタンク循環ポンプと、該タンク循環ポンプの作動により該タンク循環路内を流通する湯水を加熱するヒートポンプとを有するヒートポンプユニットと、
   前記給湯管の途中に設けられて、前記給湯管内を流通する湯水を加熱する補助熱源機と
   を備えた貯湯式給湯システムにおいて、
   前記給水管又は前記給湯管内の流水を検出する流水センサと、
   前記貯湯タンクの湯切れを検知したときに、前記ヒートポンプユニットにより、前記貯湯タンクの下部の湯水を第１貯湯温度以上の第１沸かし上げ温度まで加熱して前記貯湯タンクの上部に戻す、第１沸かし上げ運転を実行する第１貯湯制御部と、
   前記流水センサにより流水が検出されているときに、前記補助熱源機による加熱を行わずに前記給湯管から所定の目標給湯温度の湯を出湯する第１給湯運転、又は前記補助熱源機による加熱を行って前記給湯管から該目標給湯温度の湯を出湯する第２給湯運転を実行する給湯制御部と、
   前記第２給湯運転が実行されているときに、前記第１貯湯制御部による前記第１沸かし上げ運転の実行を禁止して、前記ヒートポンプユニットにより、前記貯湯タンクの下部の湯水を前記第１沸かし上げ温度よりも低い第２沸かし上げ温度まで加熱して前記貯湯タンクの上部に戻す、第２沸かし上げ運転を実行する第２貯湯制御部と
   を備え、
   前記給湯管は、前記補助熱源機が設けられた箇所の下流側で浴槽に接続され、
   所定の湯張り温度を前記目標給湯温度として、前記給湯制御部により前記第１給湯運転又は前記第２給湯運転を実行させることにより、前記浴槽に、前記湯張り温度の湯を所定の湯張り量分だけ供給する湯張り運転を実行する湯張り制御部と、
   前記湯張り運転の開始を指示する湯張り指示部とを備え、
   前記第２貯湯制御部は、前記湯張り指示部により前記湯張り運転の開始が指示されたときに、前記貯湯タンク内の湯水の蓄熱量が前記湯張り運転の実行に必要な熱量以上であるか否かを判断し、前記貯湯タンク内の湯水の蓄熱量が前記湯張り運転の実行に必要な熱量よりも少ないときには、前記第１貯湯制御部による前記第１沸かし上げ運転の実行を禁止して、前記第２沸かし上げ運転を開始することを特徴とする貯湯式給湯システム。