JP6380351B2 - 給湯システム - Google Patents

Description

本発明は、給湯システムに関する。

下記特許文献１には、浴槽温度を上昇させる追い焚き動作と、浴槽温度を下げる風呂熱回収運転とを組み合わせることで、浴槽温度を調整可能とした給湯システムが開示されている。下記特許文献２には、風呂熱回収運転の実行前に、貯湯タンクの下部の水温が浴槽温度より低いことを確認する技術が開示されている。

特開２０１４−１７８０６４号公報 特開２００９−１９８１１９号公報

特許文献１及び２の給湯システムには、以下のような課題がある。風呂熱回収運転では、貯湯タンク内の下部の水と、浴槽から循環する浴水とを熱交換することで、浴槽温度を下げる。貯湯タンク内の下部の水温が浴槽温度以上の場合には、風呂熱回収運転で浴槽温度を下げることができない。この場合には、浴槽に水を足すことで浴槽温度を下げる必要があるため、水の使用量が増加する。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、貯湯タンクの下部の水温が高い場合にも、浴槽に水を足すことなく、浴槽温度を下げる動作を実施できる給湯システムを提供することを目的とする。

本発明に係る給湯システムは、浴水循環回路を介して浴槽に接続され、浴槽から導かれた浴水と、熱媒体との間で熱を交換する浴水熱交換器と、浴水循環回路及び浴水熱交換器に浴水を循環させる浴水ポンプと、貯湯タンクと、貯湯タンクの下部に溜められた水を熱媒体として浴水熱交換器へ供給する熱回収回路を形成可能な配管設備と、浴水循環回路及び浴水熱交換器に浴水を循環させ、かつ、熱回収回路に熱媒体を循環させる熱回収動作と、浴水熱交換器に熱媒体を循環させずに浴水循環回路及び浴水熱交換器に浴水を循環させる浴水単独循環動作とを実施可能な制御手段と、外気温度を検知する手段と、を備え、浴槽内の浴水の温度である浴槽温度を下げる必要がある場合に、制御手段は、熱回収動作と浴水単独循環動作とを選択的に実施可能であり、制御手段は、熱回収動作と浴水単独循環動作とを、外気温度に応じて選択可能であるものである。
また、本発明に係る給湯システムは、浴水循環回路を介して浴槽に接続され、浴槽から導かれた浴水と、熱媒体との間で熱を交換する浴水熱交換器と、浴水循環回路及び浴水熱交換器に浴水を循環させる浴水ポンプと、貯湯タンクと、貯湯タンクの下部に溜められた水を熱媒体として浴水熱交換器へ供給する熱回収回路を形成可能な配管設備と、浴水循環回路及び浴水熱交換器に浴水を循環させ、かつ、熱回収回路に熱媒体を循環させる熱回収動作と、浴水熱交換器に熱媒体を循環させずに浴水循環回路及び浴水熱交換器に浴水を循環させる浴水単独循環動作とを実施可能な制御手段と、貯湯タンクの下部に溜められた水の温度であるタンク下部温度を検知する手段と、外気温度を検知する手段と、を備え、浴槽内の浴水の温度である浴槽温度を下げる必要がある場合に、制御手段は、熱回収動作と浴水単独循環動作とを選択的に実施可能であり、タンク下部温度が基準に比べて高く、かつ、外気温度が基準に比べて高い場合に、浴槽温度を下げる動作が実施できないことを報知する報知手段をさらに備えるものである。

本発明の給湯システムによれば、貯湯タンクの下部の水温が高い場合にも、浴槽に水を足すことなく、浴槽温度を下げる動作を実施することが可能となる。

実施の形態１の給湯システムを示す構成図である。 実施の形態１の給湯システムにおける浴水単独循環動作のときの浴水の流れを示す図である。 実施の形態１の給湯システムにおける熱回収動作のときの浴水及び熱媒体の流れを示す図である。 実施の形態１の給湯システムの制御動作を示すフローチャートである。 実施の形態２の給湯システムの制御動作を示すフローチャートである。 実施の形態３の給湯システムの制御動作を示すフローチャートである。 実施の形態４の給湯システムの制御動作を示すフローチャートである。 実施の形態５の給湯システムの制御動作を示すフローチャートである。 実施の形態１から実施の形態５の給湯システムが備える制御装置のハードウェア構成の例を示す図である。 実施の形態１から実施の形態５の給湯システムが備える制御装置のハードウェア構成の他の例を示す図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。なお、本発明における装置、器具、及び部品等の、個数、配置、向き、形状、及び大きさは、原則として、図面に示す個数、配置、向き、形状、及び大きさに限定されない。また、本発明は、以下の各実施の形態で説明する構成のうち、組合わせ可能な構成のあらゆる組合わせを含み得る。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１の給湯システムを示す構成図である。図１に示すように、実施の形態１の給湯システム３５は、タンクユニット３３、ヒートポンプユニット７、制御装置３６、及びリモコン装置４４を備える。タンクユニット３３には、貯湯タンク８を含む各種の機器が搭載されている。ヒートポンプユニット７は、水を加熱する加熱手段の例である。ヒートポンプユニット７は、ヒートポンプサイクルを利用する。以下では、ヒートポンプユニット７を「ＨＰユニット７」と表記する。なお、本発明における加熱手段は、ＨＰユニット７のようなヒートポンプ式の加熱装置に限定されるものではなく、例えば、電気ヒータ、太陽熱を利用する加熱装置、燃料（例えばガス、灯油、重油、石炭など）の燃焼熱で加熱する加熱装置などでもよいし、複数の加熱装置を含んでもよい。

ＨＰユニット７は、圧縮機１、水冷媒熱交換器３、減圧装置４、及び空気熱交換器６を冷媒管５により環状に接続した冷媒回路を有する。圧縮機１は、冷媒ガスを圧縮する。水冷媒熱交換器３は、圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒と、水との間で熱を交換することで、水を加熱できる。減圧装置４は、水冷媒熱交換器３を通過した冷媒を減圧させる。減圧装置４は、例えば、膨張弁、あるいはキャピラリーチューブでもよい。空気熱交換器６は、減圧装置４で減圧された低圧冷媒と、外気との間で熱を交換することで、冷媒を蒸発させることができる。ＨＰユニット７は、外気を空気熱交換器６へ送風する送風機（図示省略）を備えてもよい。また、ＨＰユニット７は、外気温度を検知する外気温度センサ３９を備える。

タンクユニット３３とＨＰユニット７との間は、ＨＰ往き管１４、ＨＰ戻り管１５、及び電気配線（図示省略）を介して接続されている。制御装置３６は、給湯システム３５の運転及び動作を制御する制御手段の例である。給湯システム３５が備えるアクチュエータ類及びセンサ類は、制御装置３６に電気的に接続される。図示の構成では、タンクユニット３３に制御装置３６が搭載されている。制御装置３６は、ＨＰユニット７を直接的に制御してもよいし、ＨＰユニット７に搭載された制御装置（図示省略）と相互に通信することでＨＰユニット７を間接的に制御してもよい。

リモコン装置４４は、制御装置３６に対し、双方向にデータ通信可能に接続される。リモコン装置４４は、ユーザーインターフェースの例である。リモコン装置４４は、浴室に設置される。浴室以外の場所、例えば台所等に設置される他のリモコン（図示省略）がさらに備えられてもよい。リモコン装置４４は、例えば液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置などからなる表示部、使用者が操作するスイッチ等の操作部、スピーカー、マイク等が搭載されている。使用者は、リモコン装置４４の操作部を操作することで、例えば運転動作指令、設定値の変更などの入力操作を行うことができる。リモコン装置４４は、給湯システム３５の状態等の情報を表示部に表示することで使用者に報知できる。また、リモコン装置４４は、スピーカーから発する音声または音によって使用者に情報を報知できる。

タンクユニット３３には、貯湯タンク８のほか、以下のような各種の管、弁、ポンプ、熱交換器、センサなどの機器が搭載または接続されている。貯湯タンク８は、湯水を貯留する。貯湯タンク８の下部には、水導入口８ａ、第一水導出口８ｂ、及び第二水導出口８ｃが設けられている。水導入口８ａには、第三給水管９ｃが接続されている。水道等の水源から第一給水管９ａへ供給された水（低温水）は、減圧弁３１で所定圧力に調圧された上で、第三給水管９ｃを通って貯湯タンク８内に流入する。第一水導出口８ｂは、ＨＰ往き管１４の上流部に連通する。ＨＰ往き管１４の下流部は、ＨＰユニット７の水冷媒熱交換器３の水の入口に連通する。第二水導出口８ｃは、送水管１３の上流部に接続されている。貯湯タンク８からＨＰユニット７へ水を送る送水ポンプ１２は、ＨＰ往き管１４の途中に配置されている。

貯湯タンク８の上部には、温水導入口８ｅ及び温水導出口８ｆが設けられている。ＨＰ戻り管１５の下流部は、温水導入口８ｅに連通する。ＨＰ戻り管１５の上流部は、ＨＰユニット７の水冷媒熱交換器３の水の出口に連通する。温度の違いによる水の密度の差により、貯湯タンク８内には、上側が高温で下側が低温になる温度成層を形成して湯水を貯留できる。貯湯タンク８の表面には、複数の貯湯温度センサ４２，４３が、異なる高さの位置に取り付けられている。これらの貯湯温度センサ４２，４３で貯湯タンク８内の湯水の温度分布を検知できる。制御装置３６は、その温度分布に基づいて、貯湯タンク８内の残湯量及び蓄熱量を把握できる。図示の構成では、貯湯温度センサの個数が２個であるが、３個以上の貯湯温度センサを設けても良い。

貯湯温度センサ４３は、貯湯タンク８の下部に配置されている。貯湯温度センサ４３は、貯湯タンク８の下部に溜められた水の温度を検知できる。貯湯温度センサ４３は、貯湯タンク８の高さ方向に関して、第二水導出口８ｃの高さに近い高さに配置されている。貯湯温度センサ４３は、第二水導出口８ｃの近くの水の温度を検知できる。

三方弁１９は、湯水が流入するａポート及びｂポートと、湯水が流出するｃポートとを有する流路切替手段である。三方弁１９は、ａポートをｃポートに連通させてｂポートを遮断する第一流路形態と、ｂポートをｃポートに連通させてａポートを遮断する第二流路形態とに切り替え可能である。三方弁１９のａポートは、送水管１３の下流部に接続されている。第一温水管１６ａは、貯湯タンク８の温水導出口８ｆと、三方弁１９のｂポートとの間をつなぐ。

浴水熱交換器２０は、浴槽３０から導かれて循環する浴水と、熱媒体である水との間で熱を交換する。以下の説明では、便宜上、浴水熱交換器２０で浴水と熱交換する水を「熱媒体」と呼ぶ場合がある。熱媒体供給管１７ａは、三方弁１９のｃポートと、浴水熱交換器２０の熱媒体の入口とを間をつなぐ。貯湯タンク８の上部と下部との間の中間部には、熱媒体戻り口８ｄが設けられている。熱媒体戻り管１７ｂは、浴水熱交換器２０の熱媒体の出口と、熱媒体戻り口８ｄとを間をつなぐ。熱媒体を循環させる熱媒体ポンプ１０は、熱媒体戻り管１７ｂの途中に配置されている。

浴水熱交換器２０の浴水の流路は、その一端が第一浴水管２７を介して浴槽３０に接続され、その他端が第二浴水管２８を介して浴槽３０に接続されている。第一浴水管２７及び第二浴水管２８により、浴槽３０内の浴水を浴水熱交換器２０へ循環させる浴水循環回路が形成される。第一浴水管２７の途中には、浴水循環回路に浴水を循環させる浴水ポンプ２９と、浴槽３０から出た浴水の温度を検知する第一浴水温度センサ３７とが設けられている。第二浴水管２８の途中には、浴水熱交換器２０から出た浴水の温度を検知する第二浴水温度センサ３８が配置されている。浴水ポンプ２９を運転すると、以下のようになる。浴槽３０内の浴水が第一浴水管２７を通って浴水熱交換器２０へ送られる。浴水熱交換器２０を通過した浴水は、第二浴水管２８を通って浴槽３０へ戻る。以下の説明では、浴槽３０内の浴水の温度を「浴槽温度」と称する。浴水ポンプ２９を運転して浴槽３０内の浴水を第一浴水温度センサ３７の位置へ引き込むことで、第一浴水温度センサ３７で浴槽温度を検知できる。

第二浴水管２８の途中には、空気取入れ弁４８が備えられてもよい。空気取入れ弁４８は、浴水循環回路を流れる浴水の中に空気を取り入れる空気取入手段の例である。空気取入れ弁４８を開くことで、浴水循環回路を流れる浴水の中に空気が混合される。空気取入れ弁４８を閉じることで、空気の取り入れが停止される。空気取入れ弁４８は、浴水の中に取り入れた空気により気泡を生成してもよい。空気取入れ弁４８は、浴水の流れを絞って流速を増加させることで負圧を発生させ、当該負圧によって空気を自然吸気可能なものでもよい。空気取入れ弁４８は、図示しないエアポンプ等により強制的に吸気可能なものでもよい。浴水の旋回流を形成する固定翼を備え、取り入れた空気を当該旋回流によってせん断することで、微細な気泡を生成可能にしてもよい。

浴水循環回路には、循環する浴水の水流の有無を検知するフローセンサ（図示省略）、浴槽３０内の水位を検知するための圧力センサ（図示省略）などがさらに備えられてもよい。

第一給水管９ａの一端は、水道等の水源に接続されている。第一給水管９ａの他端は、減圧弁３１を介して第二給水管９ｂ及び第三給水管９ｃに接続されている。第二給水管９ｂの下流側は、二つに分岐して、給湯混合弁２２の第一入口及び風呂混合弁２３の第一入口にそれぞれ接続されている。第二温水管１６ｂの上流部は、第一温水管１６ａの途中に連通する。第二温水管１６ｂの下流部は、二つに分岐して、給湯混合弁２２の第二入口及び風呂混合弁２３の第二入口にそれぞれ接続されている。第一給湯管２４は、給湯混合弁２２の出口と給湯栓３４との間をつなぐ。第二給湯管２５の上流部は、風呂混合弁２３の出口に接続されている。第二給湯管２５の下流部は、第二浴水管２８の途中に連通する。第二給湯管２５の途中には、第二給湯管２５を開閉する風呂電磁弁２６と、第二給湯管２５を通る湯の流量を検知する風呂流量センサ４５とが設けられている。

給湯混合弁２２は、第二温水管１６ｂから供給される高温水と、第二給水管９ｂから供給される低温水との流量比を調整することで、使用者がリモコン装置４４にて設定した設定温度の湯を生成する。給湯混合弁２２で温度調整された湯は、第一給湯管２４及び給湯栓３４を通って、シャワー、カラン等の蛇口へつながる外部配管（図示省略）へ供給される。

浴槽３０へ湯張りを行う場合には、以下のようになる。風呂電磁弁２６が開かれる。風呂混合弁２３は、第二温水管１６ｂから供給される高温水と、第二給水管９ｂから供給される低温水との流量比を調整することで、使用者がリモコン装置４４にて設定した設定温度、すなわち目標温度の湯を生成する。風呂混合弁２３で温度調整された湯は、第二給湯管２５、風呂流量センサ４５、及び風呂電磁弁２６を通過し、さらに、第一浴水管２７及び第二浴水管２８に分かれて流れ、浴槽３０内へ流入する。制御装置３６は、風呂流量センサ４５の検知信号に基づいて風呂電磁弁２６を閉じるタイミングを制御することで、浴槽３０内に溜める浴水の量である浴槽湯量を制御できる。

次に、本実施の形態１の給湯システム３５が行う蓄熱運転について説明する。蓄熱運転では、以下のようになる。ＨＰユニット７及び送水ポンプ１２が運転される。貯湯タンク８の下部の水が、第一水導出口８ｂ及びＨＰ往き管１４を通って、ＨＰユニット７の水冷媒熱交換器３へ送られる。水冷媒熱交換器３を通過する間に加熱されて高温になった湯は、ＨＰ戻り管１５を通ってタンクユニット３３へ戻り、温水導入口８ｅから貯湯タンク８の上部へ流入する。このような蓄熱運転により、貯湯タンク８内の高温水の層の厚さが上から下に向かって徐々に拡大することで、貯湯タンク８内に熱が蓄積される。

次に、本実施の形態１の給湯システム３５が行う追い焚き動作について説明する。追い焚き動作は、浴槽温度を加温または保温する運転である。追い焚き動作では、以下のようになる。熱媒体ポンプ１０及び浴水ポンプ２９が運転される。三方弁１９は、第一温水管１６ａが熱媒体供給管１７ａに連通し、送水管１３の下流部が遮断される形態（ｂ−ｃ経路）にされる。貯湯タンク８の温水導出口８ｆから流出する高温水が、熱媒体として、第一温水管１６ａ及び熱媒体供給管１７ａを通って、浴水熱交換器２０へ供給される。浴水熱交換器２０を通過する間に、熱媒体により加熱された浴水は、第二浴水管２８を通って浴槽３０内へ戻る。熱媒体は、浴水熱交換器２０を通過する間に、浴水に冷却されることで温度が低下する。この温度低下した熱媒体、すなわち中温水は、熱媒体戻り管１７ｂを通り、熱媒体戻り口８ｄから貯湯タンク８に流入する。このように熱媒体が流れる回路を以下「追い焚き回路」と称する。

本実施の形態１の給湯システム３５では、使用者がリモコン装置４４にて風呂自動運転を設定可能でもよい。風呂自動運転では、浴槽３０への湯張りを自動的に行った後、浴槽温度及び浴槽湯量を、使用者により設定された目標値に維持するように、追い焚き動作、たし湯、さし水等を自動的に行う。たし湯とは、浴槽湯量が減少した場合に、設定温度の湯を浴槽３０へ足す動作である。さし水とは、浴槽湯量が減少し、かつ浴槽温度が目標値より高い場合に、浴槽３０へ低温水を足す動作である。

本実施の形態１の給湯システム３５では、さし水をせずに浴槽温度を下げるための動作として、熱回収動作及び浴水単独循環動作を実施可能である。例えば、風呂自動運転の実行中に、使用者が浴槽温度の設定を下げた場合には、実際の浴槽温度が目標温度より高い状態になる。このように、浴槽温度が目標温度に比べて高くなっている場合には、浴槽温度を速やかに下げることが望ましい。本実施の形態であれば、そのような場合に、熱回収動作または浴水単独循環動作を実施することで、さし水をせずに浴槽温度を速やかに目標温度まで下げることが可能となる。このため、水の使用量を節約できる。

また、風呂自動運転以外のときに熱回収動作または浴水単独循環動作を実施してもよい。例えば、さし水をせずに浴槽温度をぬるくすることを指令するためのボタン（図示省略）がリモコン装置４４に設けられているものとする。当該ボタンを「ぬるく」ボタンと称する。「ぬるく」ボタンが押された場合には、浴槽温度を下げる必要がある。本実施の形態であれば、リモコン装置４４が押された場合に、熱回収動作または浴水単独循環動作を実施することで、さし水をせずに浴槽温度を速やかに目標温度まで下げることが可能となる。このため、水の使用量を節約できる。

図２は、実施の形態１の給湯システム３５における浴水単独循環動作のときの浴水の流れを示す図である。図２中の太線は、浴水単独循環動作のときの浴水の流れを示す。図２に示すように、浴水単独循環動作では、浴水熱交換器２０に熱媒体を循環させることなく、浴水のみを第一浴水管２７、浴水熱交換器２０、及び第二浴水管２８に循環させる。浴水単独循環動作では、浴水ポンプ２９が運転され、熱媒体ポンプ１０は停止される。

タンクユニット３３は、浴槽３０から離れた場所に設置されることが普通である。第一浴水管２７及び第二浴水管２８の長さは、少なくとも、タンクユニット３３と浴槽３０との距離より長い。第一浴水管２７及び第二浴水管２８の周囲空気の温度は、通常、浴槽温度より低いと考えられる。このため、浴水単独循環動作を行うことで、浴水が第一浴水管２７及び第二浴水管２８を通過する管に周囲空気へ放熱することで温度が低下する。この温度低下した浴水が浴槽３０へ流入することで、浴槽温度を下げることができる。

図３は、実施の形態１の給湯システム３５における熱回収動作のときの浴水及び熱媒体の流れを示す図である。図３中の太線は、熱回収動作のときの浴水及び熱媒体の流れを示す。図３に示すように、熱回収動作では、以下のようになる。浴水ポンプ２９が運転され、浴水が第一浴水管２７、浴水熱交換器２０、及び第二浴水管２８に循環する。三方弁１９は、送水管１３が熱媒体供給管１７ａに連通し、第一温水管１６ａの下流部が遮断される形態（ａ−ｃ経路）にされる。熱媒体ポンプ１０が運転される。貯湯タンク８の下部の第二水導出口８ｃから流出する水が、熱媒体として、送水管１３及び熱媒体供給管１７ａを通って、浴水熱交換器２０へ供給される。ここでは、この熱媒体の温度が浴槽温度より低いものと仮定する。浴水は、浴水熱交換器２０を通過する間に、低温の熱媒体と熱を交換することで、温度が低下する。この温度低下した浴水が第二浴水管２８を通って浴槽３０へ流入することで、浴槽温度が下がる。低温の熱媒体は、浴水熱交換器２０を通過する間に浴水と熱を交換することで、温度が上昇する。この温度上昇した熱媒体、すなわち中温水は、熱媒体戻り管１７ｂを通り、熱媒体戻り口８ｄから貯湯タンク８に流入する。熱回収動作を行うことで、浴槽３０内の浴水の熱を貯湯タンク８内に回収できる。このように熱媒体が流れる回路を以下「熱回収回路」と称する。本実施の形態１の給湯システム３５が備える配管設備は、三方弁１９の流路を切り換えることで、追い焚き回路と熱回収回路とを選択的に形成できる。

熱回収動作では、貯湯タンク８の下部の第二水導出口８ｃから流出する水すなわち熱媒体の温度が、浴槽温度以上の場合には、浴水熱交換器２０で浴水を冷却できないので、浴槽温度を下げるのに有効でない。すなわち、貯湯タンク８の下部の水温が浴槽温度に比べて低い場合でなければ、熱回収動作で浴槽温度を効率良く下げることができない。

本実施の形態であれば、浴槽温度を下げる必要がある場合において、熱回収動作が有効でない場合には、浴水単独循環動作を実施することで、浴槽温度を下げることが可能となる。例えば、貯湯タンク８の下部の水温が浴槽温度以上の場合であっても、浴水単独循環動作を実施することで、浴槽温度を下げることが可能となる。浴水単独循環動作では、熱媒体ポンプ１０を運転しないので、熱回収動作に比べて、電力消費を抑制できる。

図４は、実施の形態１の給湯システム３５の制御動作を示すフローチャートである。制御装置３６は、浴槽温度を下げるための制御（以下、「降温制御」と称する）が必要である場合に、図４のフローチャートの処理を実行する。降温制御が必要である場合とは、例えば、風呂自動運転の実行中に使用者が浴槽温度の設定を下げたことで現在の浴槽温度が目標温度より高い状態になった場合、あるいはリモコン装置４４の「ぬるく」ボタンが押された場合などである。「ぬるく」ボタンが押された場合には、制御装置３６は、現在の浴槽温度に比べて所定温度低い温度を目標温度として設定してもよい。

図４のステップＳ４０１では、降温制御が開始される。ステップＳ４０１からステップＳ４０２へ移行する。ステップＳ４０２では、貯湯タンク８の下部に溜められた水の温度が、第一浴水温度センサ３７により検知された浴槽温度より高いかどうかが判断される。貯湯タンク８の下部に溜められた水の温度を以下「タンク下部温度」と称する。本実施の形態１では、貯湯温度センサ４３によりタンク下部温度を検知できる。

タンク下部温度が浴槽温度より高い場合には、浴槽温度を下げるために熱回収動作が有効でないとみなせる。この場合には、ステップＳ４０２からステップＳ４０３へ移行する。ステップＳ４０３では、浴水単独循環動作を実施する。ステップＳ４０３からステップＳ４０５へ移行する。

これに対し、タンク下部温度が浴槽温度より高くない場合には、浴槽温度を下げるために熱回収動作が有効であるとみなせる。この場合には、ステップＳ４０２からステップＳ４０４へ移行する。ステップＳ４０４では、熱回収動作を実施する。ステップＳ４０４からステップＳ４０５へ移行する。

ステップＳ４０５では、第一浴水温度センサ３７により検知される浴槽温度が目標温度まで低下したかどうかが判断される。浴槽温度がまだ目標温度に低下していない場合には、実行中の浴水単独循環動作または熱回収動作を続行し、ステップＳ４０５を再度判断する。浴槽温度が目標温度まで低下した場合には、ステップＳ４０５からステップＳ４０６へ移行する。ステップＳ４０６では、実行中の浴水単独循環動作または熱回収動作を停止し、降温制御を終了する。

本実施の形態であれば、浴槽温度を下げる必要がある場合に、熱回収動作と浴水単独循環動作とを選択的に実施できる。このため、熱回収動作が有効でない場合には、浴水単独循環動作を実施できるので、水の使用量を増やすことなく、浴槽温度を速やかに下げることが可能となる。

本実施の形態であれば、浴槽温度が目標温度に比べて高い場合に、浴槽温度が目標温度まで下がるように、熱回収動作と浴水単独循環動作とを選択的に実施できる。このため、風呂自動運転などにおいて、浴槽温度を使用者の要求する温度に速やかに一致させることが可能となる。

本実施の形態であれば、熱回収動作と浴水単独循環動作とをタンク下部温度に応じて選択可能であるので、タンク下部温度が高いために熱回収動作が有効でない場合に、熱回収動作ではなく浴水単独循環動作を自動的に実施できる。なお、本実施の形態では、タンク下部温度を現在の浴槽温度と比較することで熱回収動作が有効かどうかを判定しているが、予め設定された温度とタンク下部温度とを比較することで熱回収動作が有効かどうかを判定してもよい。例えば、タンク下部温度が３０℃を超える場合には熱回収動作が有効でないとみなして浴水単独循環動作を選択し、タンク下部温度が３０℃を超えない場合には熱回収動作が有効とみなして熱回収動作を選択してもよい。

実施の形態２．
次に、図５を参照して、実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分については説明を簡略化または省略する。本実施の形態２の給湯システム３５の構成図は、図１と同じであるので、省略する。図５は、実施の形態２の給湯システム３５の制御動作を示すフローチャートである。図５のステップＳ５０１，Ｓ５０３〜Ｓ５０６は、図４のステップＳ４０１，Ｓ４０３〜Ｓ４０６と同じであるので、説明を省略する。

図５のステップＳ５０２では、外気温度センサ３９で検知された外気温度が、第一浴水温度センサ３７により検知された浴槽温度より低いかどうかが判断される。外気温度が浴槽温度より低い場合には、第一浴水管２７及び第二浴水管２８の周囲空気の温度が浴槽温度より低いと考えられる。この場合には、浴水単独循環動作で浴槽温度を効率良く下げることが可能と考えられる。この場合には、ステップＳ５０２からステップＳ５０３へ移行し、浴水単独循環動作を実施する。

これに対し、外気温度が浴槽温度以上の場合には、第一浴水管２７及び第二浴水管２８の周囲空気の温度が高いために、浴水単独循環動作で浴槽温度を効率良く下げることが困難と考えられる。この場合には、ステップＳ５０２からステップＳ５０４へ移行し、熱回収動作を実施する。

本実施の形態であれば、熱回収動作と浴水単独循環動作とを外気温度に応じて選択可能であるので、外気温度が低いために浴水単独循環動作が有効と考えられる場合には、浴水単独循環動作を優先的に実施できる。このため、熱媒体ポンプ１０の運転を抑制できるので、電力消費を抑制できる。なお、本実施の形態では、外気温度を現在の浴槽温度と比較することで浴水単独循環動作が有効かどうかを判定しているが、予め設定された温度と外気温度とを比較することで浴水単独循環動作が有効かどうかを判定してもよい。例えば、外気温度が３５℃を超える場合には浴水単独循環動作が有効でないとみなして熱回収動作を選択し、外気温度が３５℃を超えない場合には浴水単独循環動作が有効とみなして浴水単独循環動作を選択してもよい。

実施の形態３．
次に、図６を参照して、実施の形態３について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分については説明を簡略化または省略する。本実施の形態３の給湯システム３５の構成図は、図１と同じであるので、省略する。図６は、実施の形態３の給湯システム３５の制御動作を示すフローチャートである。図６のステップＳ６０１，Ｓ６０２，Ｓ６０４〜Ｓ６０６は、図４のステップＳ４０１，Ｓ４０２，Ｓ４０４〜Ｓ４０６と同じであるので、説明を省略する。

図６のステップＳ６０３では、浴水単独循環動作を実施するとともに、空気取入れ弁４８を開くことで空気取入れ弁４８を作動させる。これにより、以下の効果が得られる。空気取入れ弁４８により取り入れられる空気の温度は、浴水循環回路を流れる浴水の温度より低い。このため、空気取入れ弁４８により取り入れられた空気が、浴水循環回路を流れる浴水に混合されることで、浴水の温度がより効率良く低下する。よって、浴水単独循環動作において、浴槽温度をより速やかに下げることが可能となる。

ステップＳ６０３では、以下のように制御してもよい。第一浴水温度センサ３７で検知される浴槽温度と目標温度との差に応じて、空気取入れ弁４８により空気を取り入れる時間、または、空気取入れ弁４８により取り入れる空気の量を制御してもよい。空気取入れ弁４８により空気を取り入れる時間は、空気取入れ弁４８を開いている時間により制御できる。空気取入れ弁４８により取り入れる空気の量は、浴水の循環流量により制御できる。浴水の循環流量を高くするほど、空気取入れ弁４８により取り入れる空気の量を多くすることが可能となる。浴槽温度と目標温度との差が大きいほど、空気取入れ弁４８により空気を取り入れる時間を長くしてもよいし、または、空気取入れ弁４８により取り入れる空気の量を多くしてもよい。そのようにすることで、浴槽温度と目標温度との差が大きい場合でも、浴槽温度を目標温度まで速やかに低下させることが可能となる。

実施の形態４．
次に、図７を参照して、実施の形態４について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分については説明を簡略化または省略する。本実施の形態４の給湯システム３５の構成図は、図１と同じであるので、省略する。図７は、実施の形態４の給湯システム３５の制御動作を示すフローチャートである。図７のステップＳ７０１，Ｓ７０２，Ｓ７０４〜Ｓ７０６は、図６のステップＳ６０１，Ｓ６０２，Ｓ６０４〜Ｓ６０６と同じであるので、説明を省略する。

図７のステップＳ７０３では、図６のステップＳ６０３と同様に、浴水単独循環動作を実施するとともに、空気取入れ弁４８を開くことで空気取入れ弁４８を作動させる。また、図７のステップＳ７０３では、浴水ポンプ２９の動作速度を、熱回収動作のときの浴水ポンプ２９の動作速度に比べて高くする。これにより、本実施の形態４の浴水単独循環動作のときの浴水の循環流量は、熱回収動作のときの浴水の循環流量に比べて、高くなる。

本実施の形態４であれば、以下の効果が得られる。浴水単独循環動作のときの浴水の循環流量を高くすることで、第一浴水管２７及び第二浴水管２８から周囲空気への放熱量を大きくできる。このため、浴水単独循環動作において浴槽温度をより速やかに下げることが可能となる。また、空気取入れ弁４８の作動を伴う場合には、浴水の循環流量を高くすることで、取り入れる空気の量をより多くすることが可能となる。その結果、取り入れる空気による浴水の冷却効果が増大し、浴槽温度をさらに速やかに下げることが可能となる。

ステップＳ７０３では、以下のように制御してもよい。第一浴水温度センサ３７で検知される浴槽温度と目標温度との差が大きいほど、浴水の循環流量を高くしてもよい。これにより、浴槽温度と目標温度との差が大きい場合でも、浴槽温度を目標温度まで速やかに低下させることが可能となる。また、実施の形態３と同様に、第一浴水温度センサ３７で検知される浴槽温度と目標温度との差に応じて、空気取入れ弁４８により空気を取り入れる時間、または、空気取入れ弁４８により取り入れる空気の量を制御してもよい。

実施の形態５．
次に、図８を参照して、実施の形態５について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分については説明を簡略化または省略する。本実施の形態５の給湯システム３５の構成図は、図１と同じであるので、省略する。

実施の形態１で説明したように、タンク下部温度が高い場合には、降温制御として熱回収動作が有効でないと考えられる。実施の形態２で説明したように、外気温度が高い場合には、降温制御として浴水単独循環動作が有効でないと考えられる。このため、本実施の形態５では、外気温度が基準より高く、かつ、タンク下部温度が基準より高い場合には、降温制御が有効に実施できないとみなして、降温制御を終了する。また、そのようにして降温制御を終了した場合には、降温制御が実施できないことを報知することで、給湯システム３５の故障ではないかと使用者が誤解することを防止する。

図８は、実施の形態５の給湯システム３５の制御動作を示すフローチャートである。図８のステップＳ８０１では、降温制御が開始される。ステップＳ８０１からステップＳ８０２へ移行する。ステップＳ８０２では、外気温度センサ３９で検知された外気温度が、第一浴水温度センサ３７により検知された浴槽温度より高いかどうかが判断される。外気温度が浴槽温度より高い場合には、浴水単独循環動作で浴槽温度を効率良く下げることが困難と考えられる。この場合には、ステップＳ８０３へ移行する。ステップＳ８０３では、貯湯温度センサ４３により検知されたタンク下部温度が、第一浴水温度センサ３７により検知された浴槽温度より高いかどうかが判断される。タンク下部温度が浴槽温度より高い場合には、浴槽温度を下げるために熱回収動作が有効でないとみなせる。この場合には、ステップＳ８０４へ移行する。

ステップＳ８０４では、浴水単独循環動作及び熱回収動作がいずれも浴槽温度を下げるために有効でないので、降温制御を終了する。そして、外気温度及びタンク下部温度の両方が高いために、浴槽温度を下げる動作ができないことに関する情報を、リモコン装置４４の表示部に表示したり、リモコン装置４４のスピーカーから音声または音を発することで、使用者に報知する。これにより、降温制御が実施されないことを使用者が給湯システム３５の故障であると誤解することを確実に防止できる。

なお、ステップＳ８０２で外気温度が浴槽温度より高くない場合には、浴水単独循環動作で浴槽温度を効率良く下げることが可能と考えられる。この場合には、浴水単独循環動作を実施する。浴水単独循環動作を実施する場合の制御は、前述した実施の形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。

また、ステップＳ８０３でタンク下部温度が浴槽温度より高くない場合には、熱回収動作で浴槽温度を効率良く下げることが可能と考えられる。この場合には、熱回収動作を実施する。熱回収動作を実施する場合の制御は、前述した実施の形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。

本実施の形態５では、浴水単独循環動作が有効であるかどうかを判断するための外気温度の基準として、外気温度を現在の浴槽温度と比較しているが、予め設定された温度と外気温度とを比較することで浴水単独循環動作が有効かどうかを判定してもよい。例えば、外気温度が３５℃を超える場合には浴水単独循環動作が有効でないとみなし、外気温度が３５℃を超えない場合には浴水単独循環動作が有効とみなしてもよい。

本実施の形態５では、熱回収動作が有効であるかどうかを判断するためのタンク下部温度の基準として、タンク下部温度を現在の浴槽温度と比較しているが、予め設定された温度とタンク下部温度とを比較することで熱回収動作が有効かどうかを判定してもよい。例えば、タンク下部温度が３０℃を超える場合には熱回収動作が有効でないとみなし、タンク下部温度が３０℃を超えない場合には熱回収動作が有効とみなしてもよい。

図９は、実施の形態１から実施の形態５の給湯システム３５が備える制御装置３６のハードウェア構成の例を示す図である。制御装置３６の各機能は、処理回路により実現される。図９に示す例では、制御装置３６の処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ３６１と少なくとも１つのメモリ３６２とを備える。処理回路が少なくとも１つのプロセッサ３６１と少なくとも１つのメモリ３６２とを備える場合、制御装置３６の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも１つのメモリ３６２に格納される。少なくとも１つのプロセッサ３６１は、少なくとも１つのメモリ３６２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御装置３６の各機能を実現する。少なくとも１つのプロセッサ３６１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）ともいう。例えば、少なくとも１つのメモリ３６２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等である。

図１０は、実施の形態１から実施の形態５の給湯システム３５が備える制御装置３６のハードウェア構成の他の例を示す図である。図１０に示す例では、制御装置３６の処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア３６３を備える。処理回路が少なくとも１つの専用のハードウェア３６３を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものである。制御装置３６の各部の機能がそれぞれ処理回路で実現されても良い。また、制御装置３６の各部の機能がまとめて処理回路で実現されても良い。

また、制御装置３６の各機能について、一部を専用のハードウェア３６３で実現し、他の一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。処理回路は、ハードウェア３６３、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、制御装置３６の各機能を実現しても良い。

また、単一の制御装置により給湯システム３５の動作が制御される構成に限定されるものではなく、複数の制御装置が連携することで給湯システム３５の動作を制御する構成にしても良い。

１ 圧縮機、 ３ 水冷媒熱交換器、 ４ 減圧装置、 ５ 冷媒管、 ６ 空気熱交換器、 ７ ヒートポンプユニット、 ８ 貯湯タンク、 ８ａ 水導入口、 ８ｂ 第一水導出口、 ８ｃ 第二水導出口、 ８ｄ 熱媒体戻り口、 ８ｅ 温水導入口、 ８ｆ 温水導出口、 ９ａ 第一給水管、 ９ｂ 第二給水管、 ９ｃ 第三給水管、 １０ 熱媒体ポンプ、 １２ 送水ポンプ、 １３ 送水管、 １４ ＨＰ往き管、 １５ ＨＰ戻り管、 １６ａ 第一温水管、 １６ｂ 第二温水管、 １７ａ 熱媒体供給管、 １７ｂ 熱媒体戻り管、 １９ 三方弁、 ２０ 浴水熱交換器、 ２２ 給湯混合弁、 ２３ 風呂混合弁、 ２４ 第一給湯管、 ２５ 第二給湯管、 ２６ 風呂電磁弁、 ２７ 第一浴水管、 ２８ 第二浴水管、 ２９ 浴水ポンプ、 ３０ 浴槽、 ３１ 減圧弁、 ３３ タンクユニット、 ３４ 給湯栓、 ３５ 給湯システム、 ３６ 制御装置、 ３７ 第一浴水温度センサ、 ３８ 第二浴水温度センサ、 ３９ 外気温度センサ、 ４２，４３ 貯湯温度センサ、 ４４ リモコン装置、 ４５ 風呂流量センサ、 ４８ 空気取入れ弁、 ３６１ プロセッサ、 ３６２ メモリ、 ３６３ ハードウェア

Claims (8)

1. 浴水循環回路を介して浴槽に接続され、前記浴槽から導かれた浴水と、熱媒体との間で熱を交換する浴水熱交換器と、
   前記浴水循環回路及び前記浴水熱交換器に浴水を循環させる浴水ポンプと、
   貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクの下部に溜められた水を前記熱媒体として前記浴水熱交換器へ供給する熱回収回路を形成可能な配管設備と、
   前記浴水循環回路及び前記浴水熱交換器に浴水を循環させ、かつ、前記熱回収回路に前記熱媒体を循環させる熱回収動作と、前記浴水熱交換器に前記熱媒体を循環させずに前記浴水循環回路及び前記浴水熱交換器に浴水を循環させる浴水単独循環動作とを実施可能な制御手段と、
   外気温度を検知する手段と、
   を備え、
   前記浴槽内の浴水の温度である浴槽温度を下げる必要がある場合に、前記制御手段は、前記熱回収動作と前記浴水単独循環動作とを選択的に実施可能であり、
   前記制御手段は、前記熱回収動作と前記浴水単独循環動作とを、前記外気温度に応じて選択可能である給湯システム。
2. 浴水循環回路を介して浴槽に接続され、前記浴槽から導かれた浴水と、熱媒体との間で熱を交換する浴水熱交換器と、
   前記浴水循環回路及び前記浴水熱交換器に浴水を循環させる浴水ポンプと、
   貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクの下部に溜められた水を前記熱媒体として前記浴水熱交換器へ供給する熱回収回路を形成可能な配管設備と、
   前記浴水循環回路及び前記浴水熱交換器に浴水を循環させ、かつ、前記熱回収回路に前記熱媒体を循環させる熱回収動作と、前記浴水熱交換器に前記熱媒体を循環させずに前記浴水循環回路及び前記浴水熱交換器に浴水を循環させる浴水単独循環動作とを実施可能な制御手段と、
   前記貯湯タンクの下部に溜められた水の温度であるタンク下部温度を検知する手段と、
   外気温度を検知する手段と、
   を備え、
   前記浴槽内の浴水の温度である浴槽温度を下げる必要がある場合に、前記制御手段は、前記熱回収動作と前記浴水単独循環動作とを選択的に実施可能であり、
   前記タンク下部温度が基準に比べて高く、かつ、前記外気温度が基準に比べて高い場合に、前記浴槽温度を下げる動作が実施できないことを報知する報知手段をさらに備える給湯システム。
3. 前記浴槽温度を検知する手段を備え、
   前記浴槽温度が目標温度に比べて高い場合に、前記制御手段は、前記浴槽温度が目標温度まで下がるように、前記熱回収動作と前記浴水単独循環動作とを選択的に実施する請求項１または請求項２に記載の給湯システム。
4. 前記貯湯タンクの下部に溜められた水の温度であるタンク下部温度を検知する手段を備え、
   前記制御手段は、前記熱回収動作と前記浴水単独循環動作とを、前記タンク下部温度に応じて選択可能である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の給湯システム。
5. 前記浴水循環回路を流れる浴水の中に空気を取り入れる空気取入手段を備え、
   前記浴水単独循環動作のとき、前記浴水循環回路を流れる浴水の中に前記空気取入手段により空気を取り入れる請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の給湯システム。
6. 前記浴槽温度を検知する手段を備え、
   前記制御手段は、前記浴水単独循環動作のとき、前記浴槽温度と目標温度との差に応じて、前記空気取入手段により空気を取り入れる時間、または、前記空気取入手段により取り入れる空気の量を制御する請求項５に記載の給湯システム。
7. 前記熱回収動作のときの浴水の循環流量に比べて、前記浴水単独循環動作のときの浴水の循環流量が高い請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の給湯システム。
8. 前記浴槽温度を検知する手段を備え、
   前記制御手段は、前記浴水単独循環動作のとき、前記浴槽温度と目標温度との差が大きいほど、浴水の循環流量を高くする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の給湯システム。

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