JP6760250B2 - 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。

入浴後に浴槽に残った浴水の熱を貯湯タンク内へ回収する風呂熱回収動作を実行可能な貯湯式給湯装置が知られている。熱回収運転により温度低下して密度が増した浴水が浴槽に戻ると、浴槽内に温度境界層が形成される場合がある。下記特許文献１には、浴槽内を攪拌して温度境界層を壊すための攪拌運転と、熱回収運転とを繰り返す技術が開示されている。

特開２００１−２７２１０６号公報

上述した従来の技術では、熱回収運転のときに風呂熱回収動作が終了する可能性がある。熱回収運転のときに風呂熱回収動作が終了すると、攪拌運転により攪拌された浴槽内の浴水中に回収できる熱量がまだ残っている状態で風呂熱回収動作が終了する可能性があるので、熱回収量を十分に高くできない可能性がある。あるいは、最後の攪拌運転の段階で、実際はもう回収できる熱量が浴槽内に残っていないにもかかわらず、次の熱回収運転が実行されるという事例が起きる可能性がある。このような場合、最後の熱回収運転は、実際には熱回収に寄与していないので、循環ポンプを駆動した消費電力が無駄になったり、風呂熱回収動作の終了タイミングが無駄に遅延したりすることになる。

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、浴槽内の浴水の熱を貯湯タンクに回収する運転を効率良く実行することが可能な貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。

本発明に係る貯湯式給湯装置は、貯湯タンクと、浴槽からの浴水と、貯湯タンクからのタンク水との間で熱を交換する熱交換器と、タンク水を熱交換器に循環させるタンク水ポンプを有する第一流路と、浴水を熱交換器に循環させる浴水ポンプを有する第二流路と、タンク水ポンプ及び浴水ポンプを同時に動作させる熱交換運転と、タンク水ポンプを動作させることなく浴水ポンプを動作させる攪拌運転とを交互に実施する風呂熱回収モードを有する制御手段と、を備え、風呂熱回収モードにおいて、制御手段は、最後の攪拌運転の後に熱交換運転を行うことなく風呂熱回収モードの実行を終了するものである。

本発明によれば、浴槽内の浴水の熱を貯湯タンクに回収する運転を効率良く実行することが可能となる。

実施の形態１による貯湯式給湯装置を示す図である。 実施の形態１による貯湯式給湯装置における攪拌運転のときの浴水の流れを示す図である。 実施の形態１による貯湯式給湯装置における熱交換運転のときのタンク水及び浴水の流れを示す図である。 実施の形態１による貯湯式給湯装置において、浴槽内に温度境界層が生成されたときの浴槽内の温度分布を模式的に示す図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、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。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による貯湯式給湯装置３５を示す図である。図１に示すように、本実施の形態１の貯湯式給湯装置３５は、タンクユニット３３、ＨＰ（ヒートポンプ）ユニット７、及びリモコン装置４４を備える。ＨＰユニット７とタンクユニット３３との間は、ＨＰ往き配管１４とＨＰ戻り配管１５と図示しない電気配線とを介して接続されている。タンクユニット３３には、制御装置３６が内蔵されている。タンクユニット３３及びＨＰユニット７が備える各種弁類、ポンプ類等の作動は、これらと電気的に接続された制御装置３６により制御される。

リモコン装置４４は、運転動作指令及び設定値の変更などに関するユーザーの操作を受け付ける機能を有する。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。制御装置３６とリモコン装置４４の間は、有線または無線により、双方向にデータ通信可能に接続されている。リモコン装置４４には、図示を省略するが、貯湯式給湯装置３５の状態等の情報を表示する表示部、ユーザーが操作するスイッチ等の操作部、スピーカ、マイク等が搭載されている。リモコン装置４４の表示部は、ユーザーに情報を報知する報知手段としての機能を有する。本実施の形態におけるリモコン装置４４は、表示部を報知手段として備えるが、変形例として、例えば音声案内装置のような他の報知手段を備えてもよい。

本実施の形態において、リモコン装置４４は、例えば台所、リビング、浴室などの壁に設置されたものでもよい。複数のリモコン装置４４が制御装置３６に対して通信可能でもよい。また、例えばスマートフォンのような携帯情報端末が貯湯式給湯装置３５のユーザーインターフェースとしての機能を有するように構成してもよい。当該携帯情報端末と制御装置３６とが、ネットワークを介して通信してもよい。

ＨＰユニット７は、水を加熱する加熱手段の例である。ＨＰユニット７は、圧縮機１、水冷媒熱交換器３、膨張弁４、空気熱交換器６を冷媒配管５にて環状に接続した冷媒回路を備える。ＨＰユニット７は、この冷媒回路によりヒートポンプサイクルの運転を行う。水冷媒熱交換器３では、圧縮機１で圧縮された冷媒と、タンクユニット３３から導かれた水との間で熱を交換することで、水が加熱される。圧縮機１で圧縮された冷媒と、水道等の水源から直接供給される水とを水冷媒熱交換器３で熱交換させることができる構成を備えてもよい。

タンクユニット３３には、以下の各種部品及び配管などが内蔵されている。貯湯タンク８は、湯水を貯留する。貯湯タンク８の内部では、温度による水の密度の差によって、上側が高温で下側が低温になる温度成層を形成することができる。貯湯タンク８は、図示のような単一のタンクで構成されるものに限らず、直列に接続された複数のタンクを備えるものでもよい。直列に接続された複数の貯湯タンクでは、上位側のタンクの下部と、当該タンクに対して低位側となる次のタンクの上部とが管を介して順次連結される。以下の説明で、貯湯タンク８における高さ方向すなわち上下方向の位置に関して言及するが、貯湯タンク８が直列に接続された複数のタンクを備えるものである場合には、最上位のタンクから最下位のタンクまでの全体の階層において、上下方向の位置が特定されるものとする。以下の説明では、貯湯タンク８に溜められた湯水を「タンク水」と呼ぶことがある。

貯湯タンク８の下部に設けられた水導入口８ａには、第三給水配管９ｃが接続されている。水道等の水源から第一給水配管９ａを通って供給される水は、減圧弁３１で所定圧力に調圧された上で、第三給水配管９ｃを通って貯湯タンク８内に流入する。貯湯タンク８の上部には、貯湯タンク８内に貯留された湯を貯湯式給湯装置３５の外部へ供給するための温水導入出口８ｄと、ＨＰ戻り配管１５に連通可能な温水導入出口８ｅとが設けられている。貯湯タンク８の表面には、複数の貯湯温度センサ４１，４２，４３が高さを変えて取り付けられている。貯湯温度センサ４１は、中温水導入出口８ｆと同じ高さの位置、または中温水導入出口８ｆに近い高さの位置にある。貯湯温度センサ４２は、貯湯温度センサ４１より高い位置にある。貯湯温度センサ４３は、貯湯温度センサ４１より低い位置にある。これらの貯湯温度センサ４１，４２，４３で貯湯タンク８内の湯水の温度分布を検出することにより、貯湯タンク８内の残湯量または蓄熱量を把握できる。

制御装置３６は、ＨＰユニット７で加熱された湯を貯湯タンク８に流入させる貯湯運転を制御する。制御装置３６は、貯湯タンク８内の残湯量または蓄熱量に応じて、貯湯運転の開始及び停止などを制御する。貯湯運転では、以下のようになる。貯湯タンク８の下部から流出する低温水は、ＨＰ往き配管１４を経由してＨＰユニット７に導かれ、水冷媒熱交換器３において加熱され、湯すなわち高温水となる。この高温水は、ＨＰ戻り配管１５を経由して、貯湯タンク８の上部の温水導入出口８ｅから貯湯タンク８内に流入する。このような貯湯運転が実行されることで、貯湯タンク８の内部では、上層部から高温水が貯えられていき、この高温水層が徐々に厚くなっていく。制御装置３６は、貯湯温度センサ４１，４２，４３により把握される貯湯タンク８内の貯湯量または蓄熱量が所定量を超えると、貯湯運転を終了する。

タンクユニット３３には、タンク水ポンプ１２及び風呂用熱交換器２０が内蔵されている。タンク水ポンプ１２は、各種配管に湯水を循環させるためのポンプであり、第一送水配管１３ａ上に設けられている。風呂往き配管２７及び風呂戻り配管２８は、浴槽３０に設置された浴槽アダプタ８０と、タンクユニット３３内の風呂用熱交換器２０との間を繋ぐ。以下の説明では、浴槽３０に溜められた湯を「浴水」と呼ぶことがある。風呂用熱交換器２０は、貯湯タンク８から供給されるタンク水と、浴槽３０からの浴水との間で熱を交換する。

風呂用熱交換器２０は、風呂往き配管２７及び風呂戻り配管２８の途中に設置されている。風呂往き配管２７の途中には、風呂用熱交換器２０を通過した浴水の温度を検出するための風呂往き温度センサ３７が設置されている。風呂戻り配管２８の途中には、浴水を循環させるための浴水ポンプ２９と、浴槽３０から出て風呂用熱交換器２０に入る前の浴水の温度を検出するための風呂戻り温度センサ３８と、浴槽３０内の水位レベルを検出するための水位センサ４６と、風呂戻り配管２８における水の循環を検出するため循環検出手段に相当するフロースイッチ４７とが設置されている。以下の説明では、風呂戻り温度センサ３８により検出される温度を「風呂戻り温度」と称する。また、風呂往き温度センサ３７により検出される温度を「風呂往き温度」と称する。

三方弁１１は、入口となるａポート及びｂポートと、出口となるｃポートとを有する流路切替手段である。三方弁１１は、ａ−ｃ、ｂ−ｃの２つの経路の間で流路切替可能に構成されている。

四方弁１６は、入口となるａポート及びｂポートと、出口となるｃポート及びｄポートとを有する流路切替手段である。四方弁１６は、ａ−ｃ、ａ−ｄ、ｂ−ｃ、ｂ−ｄの４つの経路の間で流路切替可能に構成されている。

四方弁１８は、入口となるａポートと、出口となるｂポート、ｃポート、及びｄポートとを有する流路切替手段である。四方弁１８は、ａ−ｂ、ａ−ｃ、ａ−ｄの３つの経路の間で流路切替可能に構成されている。

タンクユニット３３は、低温配管１０、第一送水配管１３ａ、第一温水配管１７ａ、第二温水配管１７ｂ、第三温水配管１９ａ、第四温水配管１９ｂ、及び第五温水配管１９ｃを有している。低温配管１０は、貯湯タンク８の下部に設けられた水導出口８ｂと、三方弁１１のａポートとを接続する。第一送水配管１３ａは、三方弁１１のｃポートと、タンク水ポンプ１２の入口とを接続する。ＨＰ往き配管１４は、タンク水ポンプ１２の出口と、ＨＰユニット７の入口とを接続する。ＨＰ戻り配管１５は、ＨＰユニット７の出口と、四方弁１６のｂポートとを接続する。第一温水配管１７ａは、四方弁１６のｄポートと、四方弁１８のａポートとを接続する。第二温水配管１７ｂは、四方弁１６のｃポートと、貯湯タンク８の下部に設けられた水導入口８ｃとを接続する。第三温水配管１９ａは、四方弁１８のｂポートと、貯湯タンク８上部の温水導入出口８ｅとを接続する。第四温水配管１９ｂは、四方弁１８のｄポートと、貯湯タンク８の上部に設けられた温水導入出口８ｄとを接続する。第五温水配管１９ｃは、四方弁１８のｃポートと、貯湯タンク８の上部から中間部の間に設けられた温水導入口８ｇとを接続する。

第一タンク循環配管２０ａは、四方弁１８のｂポートと、風呂用熱交換器２０のタンク水の入口とを接続する。第二タンク循環配管２０ｃは、風呂用熱交換器２０のタンク水の出口と、三方弁１１のｂポートとを接続する。第二送水配管１３ｂは、ＨＰ往き配管１４におけるタンク水ポンプ１２とＨＰユニット７の入口との間から分岐し、四方弁１６のａポートに接続される。

さらに、タンクユニット３３は、中温配管７９、第一給水配管９ａ、第二給水配管９ｂ、第三給水配管９ｃ、第四給水配管９ｄ、給湯用混合弁２２、風呂用混合弁２３、中温水切替弁７８、給湯配管２４、風呂配管２５、戻り配管２０ｂ、及び逆止弁５０を有している。

中温水切替弁７８は、入口となるａポート及びｂポートと、出口となるｃポートとを有する流路切替手段である。中温水切替弁７８は、ａ−ｃ、ｂ−ｃの２つの経路の間で流路切替可能に構成されている。

給湯用混合弁２２は、第一入口、第二入口、及び出口を備える混合手段である。風呂用混合弁２３は、第一入口、第二入口、及び出口を備える混合手段である。

第一給水配管９ａの一端は水道等の水源に接続される。第一給水配管９ａの他端には減圧弁３１を介して第二給水配管９ｂ及び第三給水配管９ｃが接続される。第二給水配管９ｂは、中温水切替弁７８のａポートに接続されている。中温配管７９は、貯湯タンク８の中間部に設けられた中温水導入出口８ｆと中温水切替弁７８のｂポートとを接続している。戻り配管２０ｂは、第二タンク循環配管２０ｃの途中から分岐して、中温配管７９の途中に接続されている。逆止弁５０は、戻り配管２０ｂ上に設置されている。逆止弁５０は、貯湯タンク８の中間部から貯湯タンク８の下部へ向かう流れを阻害する。これにより、貯湯タンク８の中間部から貯湯タンク８の下部への熱の流出を確実に防止できる。第四給水配管９ｄの一端は、中温水切替弁７８のｃポートに接続されている。第四給水配管９ｄの他端は、給湯用混合弁２２及び風呂用混合弁２３のそれぞれの第一入口に接続されている。高温配管２１の一端は、貯湯タンク８の温水導入出口８ｄに連通する。高温配管２１の他端は、給湯用混合弁２２及び風呂用混合弁２３のそれぞれの第二入口に接続されている。

中温水切替弁７８は、第二給水配管９ｂと第四給水配管９ｄとが連通する第一流路状態と、中温配管７９と第四給水配管９ｄとが連通する第二流路状態の２つの流路状態を切替えて使用する。中温水切替弁７８を第一流路状態にすると、水源から供給される低温水が、第二給水配管９ｂ及び第四給水配管９ｄを通って、給湯用混合弁２２及び風呂用混合弁２３へ供給される状態になる。中温水切替弁７８の第一流路状態は、「低温水使用状態」に相当する。中温水切替弁７８を第二流路状態にすると、貯湯タンク８から中温配管７９を通って供給される中温水が、第四給水配管９ｄを通って、給湯用混合弁２２及び風呂用混合弁２３へ供給される状態になる。中温水切替弁７８の第二流路状態は、「中温水使用状態」に相当する。

給湯用混合弁２２は、貯湯タンク８から高温配管２１を通って供給される高温水と、第四給水配管９ｄから供給される低温水もしくは中温水との流量比を調整することにより、ユーザーがリモコン装置４４にて設定した設定温度の湯を生成し、給湯配管２４に流入させる。給湯用混合弁２２で温度調整された湯は、給湯配管２４から給湯栓３４を経由して、ユーザーが使用するシャワー、カラン等の蛇口（図示省略）に供給される。

風呂用混合弁２３は、貯湯タンク８から高温配管２１を通って供給される高温水と、第四給水配管９ｄから供給される低温水もしくは中温水との流量比を調整することにより、ユーザーがリモコン装置４４にて設定した設定温度の湯を生成可能である。風呂用混合弁２３で設定温度に調整された湯は、風呂配管２５により、風呂用流量センサ４５、風呂用電磁弁２６、風呂往き配管２７、風呂戻り配管２８を経て、浴槽３０へ流入する。

制御装置３６は、風呂用流量センサ４５及び水位センサ４６により検出される情報に基づいて湯張りの完了を判定することにより、湯張り完了時の浴槽３０内の浴水の量である湯張り湯量が、ユーザーがリモコン装置４４にて設定した湯量に等しくなるように制御できる。本実施の形態の貯湯式給湯装置３５は、風呂自動運転を実行可能なものでもよい。リモコン装置４４にて風呂自動運転が設定されると、制御装置３６は、湯張りの完了後、浴槽３０内の浴水の温度及び量が、リモコン装置４４で設定された温度及び量に維持されるように、必要に応じて、浴水の昇温、冷却、たし湯、さし水を行う。

本実施の形態における制御装置３６は、風呂熱回収モードを制御モードとして備えている。風呂熱回収モードは、入浴の終了後に、浴槽３０内に残った浴水の熱を貯湯タンク８内へ回収するためのモードである。本実施の形態において、制御装置３６は、風呂熱回収モードのときに、熱交換運転と攪拌運転とを交互に行う。熱交換運転は、浴槽３０内の浴水の熱を貯湯タンク８内へ移送するための運転である。攪拌運転は、浴槽３０内の浴水を攪拌するための運転である。

図２は、実施の形態１による貯湯式給湯装置３５における攪拌運転のときの浴水の流れを示す図である。図２に示すように、攪拌運転のときには、以下のようになる。タンク水ポンプ１２を動作させることなく浴水ポンプ２９を動作させる。浴槽３０内の浴水が、浴槽アダプタ８０から風呂戻り配管２８へ引き込まれ、風呂用熱交換器２０に流入する。風呂用熱交換器２０を通過した浴水は、風呂往き配管２７を通って浴槽３０内に戻る。浴槽３０内から風呂戻り配管２８へ引き込まれる水流と、風呂往き配管２７から浴槽３０内へ噴き出す水流とによって浴槽３０内に強制対流が発生し、浴槽３０内の浴水が攪拌される。タンク水は風呂用熱交換器２０を流れないので、風呂用熱交換器２０で浴水との熱交換は行われない。

図３は、実施の形態１による貯湯式給湯装置３５における熱交換運転のときのタンク水及び浴水の流れを示す図である。図３に示すように、熱交換運転のときには、以下のようになる。三方弁１１は、ａポートとｃポートとが連通し、ｂポートが閉状態となるように制御される。これにより、低温配管１０と第一送水配管１３ａとが連通するとともに、第二タンク循環配管２０ｃへの流路が遮断される。四方弁１６は、ａポートとｄポートとが連通し、ｂポートとｃポートとが閉状態となるように制御される。これにより、第二送水配管１３ｂと第一温水配管１７ａとが連通するとともに、第二温水配管１７ｂ側を閉として貯湯タンク８の下部への流路が遮断される。四方弁１８は、ａポートとｂポートとが連通し、ｃポートとｄポートとが閉状態となるように制御される。これにより、第一温水配管１７ａと第三温水配管１９ａとが連通するとともに、第四温水配管１９ｂ及び第五温水配管１９ｃ側を閉として貯湯タンク８の中間部への流路が遮断される。

熱交換運転では、上記のように三方弁１１、四方弁１６、及び四方弁１８が制御された状態で、まず、浴水ポンプ２９が動作を開始することで浴水の循環が開始された後に、タンク水ポンプ１２の動作を開始することで、タンク水ポンプ１２及び浴水ポンプ２９を同時に動作させる。

熱交換運転のときのタンク水は、以下のように循環する。貯湯タンク８の水導出口８ｂから低温配管１０を通って流出した低温のタンク水は、三方弁１１、第一送水配管１３ａ、タンク水ポンプ１２、第二送水配管１３ｂ、四方弁１６、第一温水配管１７ａ、四方弁１８、第三温水配管１９ａ、及び第一タンク循環配管２０ａを通って、風呂用熱交換器２０に流入する。風呂用熱交換器２０内で、タンク水は、浴槽３０からの浴水の熱により加熱され、浴槽３０内の浴水の温度に近い温度になる。この加熱されたタンク水を以下「熱回収温水」と呼ぶことがある。熱回収温水は、風呂用熱交換器２０から、戻り配管２０ｂ、逆止弁５０、及び中温配管７９を通って、中温水導入出口８ｆから貯湯タンク８内に流入して貯留される。

本実施の形態では、上述した図３に示すタンク水の流路が「第一流路」に相当する。また、風呂戻り配管２８、風呂用熱交換器２０、及び風呂往き配管２７を通る浴水の流路が「第二流路」に相当する。また、風呂戻り温度センサ３８または風呂往き温度センサ３７が「第二流路の浴水温度を検出する温度検出手段」に相当する。

風呂往き配管２７及び風呂戻り配管２８を流れる浴水の流量を以下「浴水流量」とも呼ぶ。制御装置３６は、浴水ポンプ２９の回転速度を調整可能である。浴水ポンプ２９の回転速度が高いほど、浴水流量が高くなる。制御装置３６は、攪拌運転での浴水ポンプ２９の回転速度が、熱交換運転での浴水ポンプ２９の回転速度よりも高くなるように浴水ポンプ２９を制御してもよい。すなわち、制御装置３６は、攪拌運転での浴水流量が熱交換運転での浴水流量よりも高くなるように制御してもよい。これにより、以下の効果が得られる。攪拌運転では、風呂往き配管２７から浴槽３０内に流入する浴水の流速が高くなるので、浴槽３０内をより効率良く攪拌できる。熱交換運転では、浴水流量が比較的低いことで、浴水ポンプ２９の消費電力を低くできる。また、浴水が風呂用熱交換器２０に入ってから出るまでの時間が長くなるので、浴水の熱をより多くタンク水へ伝えることができる。

制御装置３６は、リモコン装置４４に対するユーザー操作に応じて風呂熱回収モードを開始してもよい。例えば、リモコン装置４４の所定のボタンが押下された場合に制御装置３６が風呂熱回収モードを開始してもよい。風呂熱回収モードが終了するまで、攪拌運転と熱交換運転とが交互に繰り返し実施される。

図４は、実施の形態１による貯湯式給湯装置３５において、浴槽３０内に温度境界層が生成されたときの浴槽３０内の温度分布を模式的に示す図である。浴槽３０の湯張りが完了してから長時間が経過した場合、あるいは風呂熱回収モードの熱交換運転が行われた場合には、密度の低い比較的高温の浴水が浴槽３０内の上方に滞留し、密度の高い比較的低温の浴水が浴槽３０内の下方に滞留することで、図４に示すような温度分布となる。

浴槽３０内に温度境界層が形成された状態から攪拌運転を行うと、浴槽３０内の温度境界層が壊され、比較的高温の上層側の浴水と比較的低温の下層側の浴水とが混ざり合う。その結果、浴槽アダプタ８０の高さでの浴水の温度が上昇するので、風呂用熱交換器２０に流入する浴水の温度が上昇する。よって、攪拌運転の後に熱交換運転を行うことで、熱回収効率が向上する。

制御装置３６は、風呂熱回収モードを開始する場合、熱交換運転から開始するのではなく、まず攪拌運転から開始することが好ましい。風呂熱回収モードの開始前に図４に示すような温度分布になっていた場合には、まず攪拌運転から開始することで、風呂用熱交換器２０に流入する浴水の温度を上昇させることができ、熱回収効率が向上する。変形例として、制御装置３６は、風呂熱回収モードを開始する場合、攪拌運転から開始するのではなく、まず熱交換運転から開始してもよい。

攪拌運転では、タンク水ポンプ１２が停止しているので、風呂用熱交換器２０内で浴水が冷却されることがない。よって、風呂往き配管２７から浴槽３０内に流入する噴流の温度が低くなることを防止できる。これにより、以下の効果が得られる。浴槽３０内の浴水全体の温度が均一化するまでに要する時間を短縮できるので、必要な攪拌運転の時間を短縮できる。その結果、風呂熱回収モード全体の所要時間を短縮できるので、ユーザーの使い勝手が向上する。さらに、タンク水ポンプ１２の消費電力を節約することもできる。

風呂熱回収モードにおいて、制御装置３６は、原則として、最後の攪拌運転の後に熱交換運転を行うことなく風呂熱回収モードの実行を終了する。すなわち、制御装置３６は、原則として、攪拌運転のときに風呂熱回収モードの実行を終了するように制御する。仮に、熱交換運転のときに風呂熱回収モードの実行が終了すると、攪拌運転により攪拌された浴槽内の浴水中に回収できる熱量がまだ残っている状態で風呂熱回収モードの実行が終了する可能性があるので、熱回収量を十分に高くできない可能性がある。あるいは、最後の攪拌運転の段階で、実際はもう回収できる熱量が浴槽３０内に残っていないにもかかわらず、次の熱交換運転が実行される可能性がある。このような場合、最後の熱交換運転は、実際には熱回収に寄与していないので、タンク水ポンプ１２及び浴水ポンプ２９を駆動した消費電力が無駄になったり、風呂熱回収モードの終了タイミングが無駄に遅延したりすることになる。これに対し、本実施の形態であれば、原則として攪拌運転のときに風呂熱回収モードの実行を終了することで、熱回収量を十分に高くしつつ、熱回収に寄与しない無駄な熱交換運転の実行を確実に回避できるので、タンク水ポンプ１２及び浴水ポンプ２９の電力消費を抑制できる。また、風呂熱回収モードの終了タイミングが無駄に遅延することを確実に防止できる。

本実施の形態において、制御装置３６は、風呂熱回収モードの実行を終了するか否かを、攪拌運転のときの浴水温度に基づいて判定する。攪拌運転のときには、風呂用熱交換器２０での熱交換がされていないので、回収できる熱量が浴槽３０内にまだ残っているかどうかを浴水温度に基づいてより正確に判定できる。このため、風呂熱回収モードの実行を終了するか否かを、攪拌運転のときの浴水温度に基づいて判定することで、風呂熱回収モードを終了するタイミングをより適切に判定できる。制御装置３６は、攪拌運転のときの、風呂戻り温度センサ３８または風呂往き温度センサ３７の検出温度に基づいて、風呂熱回収モードの実行を終了するか否かを判定してもよい。風呂戻り温度センサ３８または風呂往き温度センサ３７の検出温度を以下「浴水検出温度」と称する。

制御装置３６は、攪拌運転の開始から所定の攪拌必要時間だけ攪拌運転を継続した後、攪拌運転を終了して熱交換運転へ移行するか否かを、浴水検出温度に基づいて決定してもよい。攪拌必要時間は、浴槽３０内に図４のような温度境界層が形成された状態から、攪拌運転によって浴槽３０内の温度が均一になるまでに要する時間に相当する。なお、「浴槽３０内の温度が均一」とは、例えば、浴槽３０内において、底部の水温と、水面での水温との差が２℃以下であることとしてもよい。以下の説明では、攪拌運転を終了するか否かを制御装置３６が浴水検出温度に基づいて決定する処理を「攪拌終了判定」と称する。

攪拌運転を継続する時間が攪拌必要時間よりも短いと、浴槽３０内が十分に攪拌されないので、風呂用熱交換器２０に流入する浴水の温度を十分に上昇させることができない可能性がある。本実施の形態であれば、攪拌運転を少なくとも攪拌必要時間だけ継続するので、浴槽３０内を確実に攪拌することができる。また、攪拌必要時間が経過した後では、攪拌終了判定を行うことで、攪拌運転を継続する時間が不必要に長くなることを防止できる。これにより、以下の効果が得られる。浴水ポンプ２９の消費電力を節約できる。風呂熱回収モード全体の所要時間を短縮できる。攪拌運転中に浴槽３０から熱が散逸することを抑制できる。

攪拌運転の実行中の浴水検出温度は、時間の経過とともに上昇していく。その場合、浴水検出温度の上昇速度は、時間の経過とともに低下していく。これは、浴槽３０内の浴水の温度が均一な状態に近づいていくためである。

攪拌終了判定において、制御装置３６は、浴水検出温度の時間当たりの変化量が基準よりも小さくなると、攪拌運転を終了して熱交換運転へ移行することを決定してもよい。攪拌運転において浴水検出温度の時間当たりの変化量が小さくなったことは、浴槽３０内の浴水の温度が均一な状態になったことを意味すると考えられる。このため、浴水検出温度の時間当たりの変化量が基準よりも小さくなったときに攪拌運転を終了して熱交換運転へ移行することで、適切なタイミングで攪拌運転を終了することができる。また、浴水検出温度の時間当たりの変化量に基づいて攪拌運転から熱交換運転への移行を決めるので、外乱による浴水検出温度の一時的な変動の影響を受けないで済む。よって、不適切なタイミングで攪拌運転を終了してしまうことを確実に防止できる。

上記の攪拌終了判定において、制御装置３６は、例えば以下のようにしてもよい。所定時間（例えば３０秒間）の間に検出された複数の浴水検出温度のうちの最大値と最小値との差が基準値（例えば２℃）以下である場合には、浴水検出温度の時間当たりの変化量が基準よりも小さいとみなしてもよい。

制御装置３６は、攪拌運転が継続した時間が所定の攪拌上限時間（例えば３０分間）に達した場合には、攪拌終了判定の結果にかかわらず、攪拌運転を終了して熱交換運転に移行するようにしてもよい。そのようにすることで、攪拌運転を継続する時間が長くなりすぎることをより確実に防止できる。

制御装置３６は、少なくとも１回目の攪拌運転においては、攪拌必要時間の経過を待ってから攪拌終了判定を行う。２回目以降の攪拌運転においては、制御装置３６は、攪拌必要時間の経過を待ってから攪拌終了判定を行ってもよいし、攪拌必要時間の経過を待たずに攪拌終了判定を行ってもよい。

回収可能な熱量が浴槽３０内にほとんど残っていない状態になると、攪拌運転を実行しても浴水検出温度がほとんど上昇しないようになる。２回目以降の攪拌運転の実行中に、制御装置３６は、浴水検出温度の時間当たりの変化量が基準よりも小さい場合には、風呂熱回収モードの実行を終了してもよい。

上記の処理において、制御装置３６は、例えば以下のようにしてもよい。制御装置３６は、攪拌運転の開始直後の所定時間において浴水検出温度の時間当たりの変化量を計算し、当該変化量が基準よりも小さい場合には、風呂熱回収モードの実行を終了してもよい。例えば、制御装置３６は、所定時間（例えば３０秒間）の間に検出された複数の浴水検出温度のうちの最大値と最小値との差が基準値（例えば２℃）以下である場合には、浴水検出温度の時間当たりの変化量が基準よりも小さいとみなして、風呂熱回収モードの実行を終了してもよい。

制御装置３６は、攪拌運転の実行中の浴水検出温度と、攪拌運転の開始時の浴水検出温度との差が、予め設定した所定値（例えば、２℃）以内となった場合には、次回の熱交換運転へ移行せず、そのまま風呂熱回収モードの実行を終了してもよい。また、制御装置３６は、攪拌運転の実行中の浴水検出温度が所定値（例えば３０℃）以下となった場合には、次回の熱交換運転へ移行せず、そのまま風呂熱回収モードの実行を終了してもよい。

上記のように、熱交換運転中には風呂熱回収モードを終了しないようにすることで、回収可能な熱を確実に回収できるとともに、低温の浴水がタンク水と熱交換することによる効率低下を確実に防止できるため、効率的な熱回収が可能となる。

以下、浴槽３０内の浴水の量を「浴槽湯量」と称する。浴槽湯量と攪拌必要時間との関係に関する情報は、実験及び理論計算の少なくとも一方によって求めることができる。制御装置３６は、浴槽湯量が比較的少ない場合の攪拌必要時間が、浴槽湯量が比較的多い場合の攪拌必要時間よりも短くなるように、浴槽湯量に応じて攪拌必要時間を設定してもよい。そのようにすることで、攪拌運転を継続する時間を浴槽湯量に応じてより適切に制御できる。上記の制御において、制御装置３６は、ユーザーがリモコン装置４４で設定した湯張り湯量の値を浴槽湯量とみなして制御してもよいし、あるいは、水位センサ４６で検出される水位によって浴槽湯量を計算してもよい。また、制御装置３６は、浴槽湯量に応じて、攪拌必要時間を複数段階に変えてもよいし、あるいは攪拌必要時間を連続的に変えてもよい。制御装置３６は、浴槽湯量にかかわらず、攪拌必要時間を一定にしてもよい。

本実施の形態の変形例として、制御装置３６は、前述したように浴槽湯量に応じて攪拌必要時間を設定するとともに、攪拌運転の開始から当該攪拌必要時間だけ攪拌運転を継続した後、攪拌終了判定を行うことなく、攪拌運転を終了して熱交換運転へ移行してもよい。浴槽湯量に応じて攪拌必要時間を設定することにより、攪拌終了判定をしなくても、攪拌運転の継続時間を適切な長さに制御することが可能である。よって、この変形例においても、本実施の形態の効果に類似した効果が得られる。また、攪拌必要時間の経過後に速やかに熱交換運転へ移行することで、比較的早期に攪拌運転から熱交換運転に移行することができ、風呂熱回収モード全体の時間を短縮することができるため、ユーザーの使い勝手が向上する。

風呂熱回収モードの実行中には、風呂熱回収モードを実行していることをリモコン装置４４の表示部と音声案内装置との少なくとも一方によりユーザーに報知してもよい。これにより、自動で風呂熱回収モードが動作した場合に、ユーザーが誤動作だと誤解しないようにすることができる。また、熱交換運転と攪拌運転とのいずれが実行中であるかをリモコン装置４４の表示部と音声案内装置との少なくとも一方によりユーザーに報知してもよい。これにより、浴槽３０内の浴水の熱を回収していない攪拌運転が実行されているときでも、機器の異常ではないことをユーザーが確認することができ、使い勝手が向上する。

風呂熱回収モードにおいて、制御装置３６は、熱交換運転の総運転時間が攪拌運転の総運転時間よりも長くなるように制御することが望ましい。「熱交換運転の総運転時間」とは、１回の風呂熱回収モードにおける複数回の熱交換運転の運転時間の合計である。「攪拌運転の総運転時間」とは、１回の風呂熱回収モードにおける複数回の攪拌運転の合計である。攪拌を目的とする攪拌運転は、可能な限り短時間で動作させることで、浴槽３０内の浴水の熱が周囲へ散逸することを確実に抑制できる。これに対し、熱交換運転では、風呂用熱交換器２０で効率良く熱を回収するために、循環流量を低めにして熱交換を実施するとともに、運転時間を長くして熱交換量を増やすことが望ましい。攪拌運転の総運転時間が短くなることにより、風呂熱回収モード全体の動作時間の短縮、及び浴水ポンプ２９の消費電力の低減といった効果が得られる。

風呂熱回収モードで攪拌運転から熱交換運転に移行する際に、制御装置３６は、浴水ポンプ２９の回転速度を、攪拌運転での回転速度よりも低く、かつ、熱交換運転でのタンク水ポンプ１２の回転速度よりも低い回転速度に変更した後、タンク水ポンプ１２の動作を開始させることが望ましい。これにより、熱交換運転の開始時に、浴水の流量が十分に低下するため、浴槽３０内の攪拌が起きないように熱交換運転を動作させることができる。よって、熱のロスを抑制でき、熱回収効率が向上する。または、制御装置３６は、風呂熱回収モードで攪拌運転から熱交換運転に移行する際に、制御装置３６は、第二流路の浴水の循環流量を、攪拌運転での循環流量よりも低く、かつ、熱交換運転での第一流路のタンク水の循環流量よりも低い流量になるように浴水ポンプ２９を制御した後、タンク水ポンプ１２の動作を開始させるようにしてもよい。その場合でも、上記効果と同様の効果が得られる。

制御装置３６は、熱交換運転のときに、浴水ポンプ２９の回転速度をタンク水ポンプ１２の回転速度よりも低くするように制御してもよい。これにより、熱交換運転のときの浴水の流量をなるべく低くすることで、次回の攪拌運転のときまで、熱交換後の低温の浴水が、高温で残存している浴水と混合することを抑制でき、熱回収効率がさらに向上する。または、制御装置３６は、熱交換運転のときに、第二流路の浴水の循環流量が第一流路のタンク水の循環流量よりも低くなるように、タンク水ポンプ１２及び浴水ポンプ２９の少なくとも一方を制御するようにしてもよい。その場合でも、上記効果と同様の効果が得られる。

風呂熱回収モードで攪拌運転から熱交換運転に移行する際に、制御装置３６は、まず浴水ポンプ２９を停止させる第一段階と、その後にタンク水ポンプ１２の動作を開始させる第二段階と、その後に浴水ポンプ２９の動作を開始させる第三段階とを設けるように制御してもよい。このように、浴水ポンプ２９を一度停止させることで、浴槽３０内の浴水の温度が安定し、風呂戻り温度センサ３８の検出温度が安定する。このため、より効率の良い熱回収が可能となる。また、タンク水ポンプ１２を、浴水ポンプ２９よりも先に動作させることで、タンク水の温度も安定させることができるので、温度検出のバラつきによる熱回収効率の低下をより確実に回避できる。

風呂熱回収モードで熱交換運転から攪拌運転に移行する際に、制御装置３６は、浴水ポンプ２９を停止させた後にタンク水ポンプ１２の運転を続ける第一段階と、その後にタンク水ポンプ１２を停止させる第二段階と、その後に浴水ポンプ２９の動作を開始させる第三段階とを設けるように制御してもよい。これにより、以下の効果が得られる。浴水ポンプ２９を停止させた後にタンク水ポンプ１２の運転を続けることで、浴水ポンプ２９の電力消費を抑制しながら、風呂用熱交換器２０内及びその下流の第一流路内に残るタンク水の熱を回収できる。その結果、次の攪拌運転で風呂熱回収モード自体を完了できる可能性が出てくるので、熱交換運転を１回分省略できる可能性が得られる。

制御装置３６は、原則として、最後の攪拌運転の後に熱交換運転を行うことなく風呂熱回収モードの実行を終了するが、以下のような場合には、例外として、熱交換運転の終了とともに風呂熱回収モードの実行を終了してもよい。制御装置３６は、第二流路に浴水が循環していないことをフロースイッチ４７が検出した場合には、熱交換運転か攪拌運転かに関わらず、直ちに風呂熱回収モードの実行を終了する。例えば、熱交換運転の実行中に浴水が循環していないことをフロースイッチ４７が検出した場合には、制御装置３６は、例外として、次の攪拌運転を実施することなく風呂熱回収モードの実行を終了する。これにより、タンク水ポンプ１２及び浴水ポンプ２９の電力消費を抑えることができる。

また、熱交換運転の実行中に、風呂往き温度センサ３７の検出温度（出口浴水温度）が風呂戻り温度センサ３８の検出温度（入口浴水温度）よりも高くなった場合には、タンク水が浴水を加熱する状態になっており、回収可能な熱が浴槽３０に残っていないと判定できるため、制御装置３６は、攪拌運転に移行することなく直ちに風呂熱回収モードの実行を終了する。これにより、タンク水ポンプ１２及び浴水ポンプ２９の電力消費を抑えることができる。

また、制御装置３６は、風呂熱回収モードの開始から経過した時間が動作上限時間（例えば、１２０分間）に達した場合には直ちに風呂熱回収モードの実行を終了するようにしてもよい。これにより、例えばセンサ類あるいはポンプの異常が発生したとしても、動作上限時間を経過することで強制的に風呂熱回収モードを終了させることができ、安全性が向上する。また、ユーザーがリモコン装置４４にて動作上限時間を任意に設定できるようにすることで、ユーザーの使い勝手に合わせて強制的に風呂熱回収モードを終了させることができるため、使い勝手が向上する。

１ 圧縮機、 ３ 水冷媒熱交換器、 ４ 膨張弁、 ５ 冷媒配管、 ６ 空気熱交換器、 ７ ＨＰユニット、 ８ 貯湯タンク、 ８ａ 水導入口、 ８ｂ 水導出口、 ８ｃ 水導入口、 ８ｄ，８ｅ 温水導入出口、 ８ｆ 中温水導入出口、 ８ｇ 温水導入口、 ９ａ 第一給水配管、 ９ｂ 第二給水配管、 ９ｃ 第三給水配管、 ９ｄ 第四給水配管、 １０ 低温配管、 １１ 三方弁、 １２ タンク水ポンプ、 １３ａ 第一送水配管、 １３ｂ 第二送水配管、 １６ 四方弁、 １７ａ 第一温水配管、 １７ｂ 第二温水配管、 １８ 四方弁、 １９ａ 第三温水配管、 １９ｂ 第四温水配管、 １９ｃ 第五温水配管、 ２０ 風呂用熱交換器、 ２０ａ 第一タンク循環配管、 ２０ｂ 戻り配管、 ２０ｃ 第二タンク循環配管、 ２１ 高温配管、 ２２ 給湯用混合弁、 ２３ 風呂用混合弁、 ２４ 給湯配管、 ２５ 風呂配管、 ２６ 風呂用電磁弁、 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 貯湯式給湯装置、 ３６ 制御装置、 ３７ 風呂往き温度センサ、 ３８ 風呂戻り温度センサ、 ４１，４２，４３ 貯湯温度センサ、 ４４ リモコン装置、 ４５ 風呂用流量センサ、 ４６ 水位センサ、 ４７ フロースイッチ、 ４８ 温度センサ、 ５０ 逆止弁、 ７８ 中温水切替弁、 ７９ 中温配管、 ８０ 浴槽アダプタ

Claims (15)

1. 貯湯タンクと、
   浴槽からの浴水と、前記貯湯タンクからのタンク水との間で熱を交換する熱交換器と、
   前記タンク水を前記熱交換器に循環させるタンク水ポンプを有する第一流路と、
   前記浴水を前記熱交換器に循環させる浴水ポンプを有する第二流路と、
   前記タンク水ポンプ及び前記浴水ポンプを同時に動作させる熱交換運転と、前記タンク水ポンプを動作させることなく前記浴水ポンプを動作させる攪拌運転とを交互に実施する風呂熱回収モードを有する制御手段と、
   を備え、
   前記風呂熱回収モードにおいて、前記制御手段は、最後の前記攪拌運転の後に前記熱交換運転を行うことなく前記風呂熱回収モードの実行を終了する
   貯湯式給湯装置。
2. 前記制御手段は、前記風呂熱回収モードを前記攪拌運転から開始する請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
3. 前記第二流路の浴水温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記風呂熱回収モードの実行を終了するか否かを、前記攪拌運転のときの前記浴水温度に基づいて判定する請求項１または請求項２に記載の貯湯式給湯装置。
4. 前記風呂熱回収モードの実行中に、前記熱交換運転と前記攪拌運転とのいずれが実行中であるかを報知する報知手段を備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
5. 前記風呂熱回収モードにおいて、前記制御手段は、前記熱交換運転の総運転時間が前記攪拌運転の総運転時間よりも長くなるように制御する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
6. 前記攪拌運転から前記熱交換運転に移行する際に、前記制御手段は、前記浴水ポンプの回転速度を、前記攪拌運転での回転速度よりも低く、かつ、前記熱交換運転での前記タンク水ポンプの回転速度よりも低い回転速度に変更した後、前記タンク水ポンプの動作を開始させる請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
7. 前記制御手段は、前記熱交換運転のときに、前記浴水ポンプの回転速度を前記タンク水ポンプの回転速度よりも低くする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
8. 前記制御手段は、前記攪拌運転での前記浴水ポンプの回転速度を前記熱交換運転での前記浴水ポンプの回転速度よりも高くする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
9. 前記攪拌運転から前記熱交換運転に移行する際に、前記制御手段は、前記第二流路の循環流量を、前記攪拌運転での循環流量よりも低く、かつ、前記熱交換運転での前記第一流路の循環流量よりも低い流量になるように前記浴水ポンプを制御した後、前記タンク水ポンプの動作を開始させる請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
10. 前記制御手段は、前記熱交換運転のときに、前記第二流路の循環流量が前記第一流路の循環流量よりも低くなるように、前記タンク水ポンプ及び前記浴水ポンプの少なくとも一方を制御する請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
11. 前記制御手段は、前記攪拌運転での前記第二流路の循環流量が前記熱交換運転での前記第二流路の循環流量よりも高くなるように前記浴水ポンプを制御する請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
12. 前記攪拌運転から前記熱交換運転に移行する際に、前記制御手段は、前記浴水ポンプを停止させる段階と、その後に前記タンク水ポンプの動作を開始させる段階と、その後に前記浴水ポンプの動作を開始させる段階とを設ける請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
13. 前記熱交換運転から前記攪拌運転に移行する際に、前記制御手段は、前記浴水ポンプを停止させた後に前記タンク水ポンプの運転を続ける段階と、その後に前記タンク水ポンプを停止させる段階と、その後に前記浴水ポンプの動作を開始させる段階とを設ける請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
14. 前記第二流路に前記浴水が循環しているか否かを検出する循環検出手段をさらに備え、
    前記熱交換運転の実行中に前記第二流路に前記浴水が循環していないことが検出された場合には、前記制御手段は、例外として、次の前記攪拌運転を実施することなく前記風呂熱回収モードの実行を終了する請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
15. 前記熱交換器に入る前の前記浴水の温度である入口浴水温度を検出する第一温度検出手段と、前記熱交換器を出た後の前記浴水の温度である出口浴水温度を検出する第二温度検出手段とをさらに備え、
    前記熱交換運転の実行中に前記出口浴水温度が前記入口浴水温度よりも高い場合には、前記制御手段は、例外として、次の前記攪拌運転を実施することなく前記風呂熱回収モードの実行を終了する請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。

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