JP6866823B2 - 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。

浴槽に残った湯の熱を貯湯タンク内へ回収する熱回収運転を実行可能な貯湯式給湯装置が知られている。特許文献１には、熱回収運転の終了条件として、浴槽水温検知動作停止後の安定した温度を初期温度とし、運転開始後の浴槽水温検知手段の検知温度が初期温度よりも所定値だけ高くなった場合に運転を停止する条件、及び、浴槽水温検知手段の検知温度が熱回収の終了を判定する終了判定温度まで低下した場合に運転を停止する条件が開示されている。

特開２０１３−１７０７８２号公報

特許文献１の装置では以下の課題がある。どちらの停止条件に関しても、浴槽水温検知手段の検知温度が所定水温になることが停止条件となっているため、外乱により一時的に温度変化があり所定水温を検知してしまった場合、浴槽内に回収可能な熱量を残したまま熱回収運転を停止してしまうことがある。外乱によって熱回収運転が終了した場合、熱回収運転の効果が発揮できないことが想定され、熱回収運転停止後の沸上運転の入力を低下させることができないため、省エネルギー性の向上にならない。

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、浴槽から熱交換器へ流入する浴水の温度を検出する温度検出手段と、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行う風呂熱回収モードを有する制御手段と、を備え、制御手段は、風呂熱回収モードの実行中に温度検出手段により検出された浴水温度の時間当たりの変化量が基準よりも小さくなると、風呂熱回収モードの実行を終了する処理、熱交換運転を終了する処理、攪拌運転を終了する処理、のうちのいずれかの処理を行うものである。

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。 図１に示す貯湯式給湯装置における風呂熱回収モードのときの回路構成図である。 風呂熱回収モードのときの風呂戻り温度の時間的な変化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端末がリモコン装置４４のような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。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。

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、浴槽３０に接続されている風呂往き配管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のフロースイッチ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。図２は、図１に示す貯湯式給湯装置３５における風呂熱回収モードのときの回路構成図である。風呂熱回収モードのときには、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。

風呂熱回収モードを開始するときには、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、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、タンク水ポンプ１２の運転が開始される。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内に流入する。本実施の形態では、上述したタンク水の流路が「第一流路」に相当する。風呂熱回収モードが実施されると、貯湯タンク８内の中温水導入出口８ｆの近くに、熱回収温水が貯留される。

浴水ポンプ２９が運転されると、浴槽３０内の浴水が風呂戻り配管２８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を通過した浴水は、風呂往き配管２７を通って、浴槽３０内に流入する。本実施の形態では、上述した浴水の流路が「第二流路」に相当する。

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、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と、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。

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」と称する。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を制御することが望ましい。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。

図３は、風呂熱回収モードのときの風呂戻り温度の時間的な変化の例を示す図である。図３に示すように、熱交換運転の実行中には、時間の経過とともに風呂戻り温度が低下していく。これは、風呂用熱交換器２０内でタンク水との熱交換により冷却された浴水が風呂往き配管２７から浴槽３０内に流入することで、浴槽３０内の浴水の温度が徐々に低下するためである。浴槽３０内では、温度差による水の比重の違いにより、まだ熱交換していない比較的高温の上層の浴水と、風呂用熱交換器２０から戻った浴水を含む比較的低温の下層の浴水との間に温度境界層が生成される。風呂戻り配管２８と浴槽３０との接続位置を以下「浴水引き込み位置」と称する。浴槽３０内の温度境界層は、徐々に上に移動する。温度境界層が浴水引き込み位置よりも上になると、一度冷却された比較的低温の浴水が再び風呂用熱交換器２０に流入するようになることから、熱回収効率が悪化する。

図３に示すように、攪拌運転の実行中には、時間の経過とともに風呂戻り温度が上昇していく。これは、攪拌運転により、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ことで、浴水引き込み位置の浴水の温度が上昇するためである。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。その結果、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。タンク水ポンプ１２の消費電力を節約することもできる。

本実施の形態であれば、攪拌運転後に再び熱交換運転を行うことで、風呂用熱交換器２０に流入する浴水の温度、すなわち風呂戻り温度を高くすることができるので、熱回収効率が向上する。

攪拌運転のときの浴水ポンプ２９の回転速度は、浴槽３０内の浴水を撹拌可能な所定回転速度以上となるように制御される。例えば、攪拌運転のときの浴水流量が８Ｌ／分であれば、浴槽３０内の浴水を十分に撹拌可能である。よって、制御装置３６は、攪拌運転のときの浴水流量が、８Ｌ／分または８Ｌ／分以上となるように、浴水ポンプ２９の回転速度を制御してもよい。また、一般に、３Ｌ／分程度の浴水流量では浴槽３０内の浴水を効率良く撹拌することが困難である。

熱交換運転の実行中に、時間の経過とともに風呂戻り温度が低下していくと、風呂用熱交換器２０の内部において浴水とタンク水との温度差が縮小していくので、熱交換量が低くなる。その結果、浴槽３０から出る浴水の温度と浴槽３０に戻る浴水の温度との差が小さくなるので、風呂戻り温度の時間当たりの変化量が小さくなる。図３中の矢印Ａ及び矢印Ｃで示す位置は、そのようにして風呂戻り温度の時間当たりの変化量が小さくなった場合に相当する。

制御装置３６は、風呂熱回収モードの熱交換運転の実行中に、風呂戻り温度センサ３８により検出された風呂戻り温度の時間当たりの変化量が基準よりも小さくなると、熱交換運転を終了して攪拌運転へ移行する処理を行うようにしてもよい。風呂戻り温度の時間当たりの変化量が小さくなったことは、風呂用熱交換器２０での熱交換量の低下、すなわち熱回収効率の低下を意味すると考えられる。このため、風呂戻り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熱交換運転を終了して攪拌運転へ移行することで、適切なタイミングで攪拌運転を行い、熱回収効率を回復させることができる。また、風呂戻り温度の時間当たりの変化量に基づいて熱交換運転から攪拌運転への移行を決めるので、外乱による風呂戻り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熱交換運転を終了してしまうことを確実に防止できる。

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。所定時間（例えば、１５秒間）の間に検出された複数の風呂戻り温度の検出値のうちの最大値と最小値との差が基準値（例えば１℃）以下である場合には、風呂戻り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、攪拌運転が連続した時間が、予め設定された第一上限時間を超えると、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。第一上限時間は、浴槽３０内の温度を均一化するために必要かつ十分となるような時間として設定される。以下のようにして第一上限時間を設定してもよい。例として、浴槽３０内に１８０Ｌの浴水があり、浴槽３０の底から浴水引き込み位置の高さまでの浴水の量を８０Ｌとし、熱交換運転での浴水流量を３Ｌ／分とし、攪拌運転での浴水流量を８Ｌ／分とする。熱交換運転から攪拌運転へ移行した時点では、浴水引き込み位置の高さに温度境界層があると考えられる。８Ｌ／分の浴水流量で１０分間攪拌運転を行うと、温度境界層よりも下の浴水の全量に相当する８０Ｌが浴水ポンプ２９により循環するので、温度境界層は確実に破壊され、浴槽３０内の１８０Ｌの浴水の温度は十分に均一化すると考えられる。そこで、この場合には、１０分間を第一上限時間として設定する。

制御装置３６は、浴槽３０内の浴水の量が比較的多い場合には、浴槽３０内の浴水の量が比較的少ない場合に比べて、第一上限時間を長くしてもよい。浴槽３０内の浴水の量が比較的多いときには、浴槽３０内の浴水の量が比較的少ないときに比べて、攪拌運転によって浴槽３０内の浴水の温度を均一化するために要する時間が長くなる傾向がある。このため、上記のように制御することで、浴槽３０内の浴水の量に応じて、第一上限時間をより適切な値に設定できる。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によって浴槽３０内の浴水の量が多いか少ないかを判定してもよいし、あるいは、水位センサ４６で検出される水位によって浴槽３０内の浴水の量が多いか少ないかを判定してもよい。また、制御装置３６は、浴槽３０内の浴水の量に応じて、第一上限時間を複数段階に変えてもよいし、あるいは第一上限時間を連続的に変えてもよい。

攪拌運転から熱交換運転へ移行するときには、以下のようにしてもよい。制御装置３６は、浴水ポンプ２９を一時的に停止させることで攪拌運転を終了するとともに、停止させていたタンク水ポンプ１２の運転を再開させる。タンク水ポンプ１２の運転が開始した後、浴水ポンプ２９の運転を再開することで、熱交換運転へ移行する。あるいは、制御装置３６は、浴水ポンプ２９を一時停止することなく攪拌運転から熱交換運転へ移行してもよい。

フロースイッチ４７は、風呂用熱交換器２０につながる浴水の流路内の浴水の流れの有無を検出する流れ検出手段に相当する。フロースイッチ４７が流れを検出可能な流量には下限がある。ここでは、フロースイッチ４７が流れを検出可能な検出限界流量が３Ｌ／分であると仮定する。この場合、検出限界流量である３Ｌ／分よりも浴水流量が低くなるような回転速度で浴水ポンプ２９が運転されていると、浴水が正常に循環しているかどうかをフロースイッチ４７によって確認することができないため、好ましくない。以上の観点から、制御装置３６は、熱交換運転での浴水ポンプ２９の回転速度が、フロースイッチ４７が流れを検出可能な下限の回転速度、すなわち浴水流量が検出限界流量となるような回転速度に等しくなるように制御することが望ましい。これにより、フロースイッチ４７による浴水循環の確認を確実に可能としつつ、風呂用熱交換器２０による熱交換能力をさらに向上可能となる。

制御装置３６は、熱交換運転が連続した時間が、予め設定された第二上限時間を超えると、熱交換運転を終了して攪拌運転に移行するようにしてもよい。第二上限時間は、例えば、１時間である。第二上限時間は、第一上限時間よりも長い時間である。熱交換運転の開始から第二上限時間が経過すると、浴水引き込み位置より上まで、比較的低温の浴水が溜まり、熱交換運転を続行しても回収できる熱量が少ないため、効率が低下すると考えられる。そのため、第二上限時間を経過した場合には、攪拌運転に移行することが望ましい。また、浴槽３０内の温度境界層より下の浴水の熱を長時間回収している間に、温度境界層の上の浴水の熱が散逸してしまい、全体としての回収できる熱量が低下する可能性がある。この観点からも、熱交換運転を連続する時間に対して第二上限時間を設けることで、回収効率の低下を防止する上で有利になる。熱交換運転に対する第二上限時間を設定しておくことで、風呂戻り温度の時間当たりの変化量が前述した条件を満足しないときでも、適切なタイミングで熱交換運転を終了することができる。

制御装置３６は、浴槽３０内の浴水の量が比較的多い場合には、浴槽３０内の浴水の量が比較的少ない場合に比べて、第二上限時間を長くしてもよい。浴槽３０内の浴水の量が比較的多いときには、浴槽３０内の浴水の量が比較的少ないときに比べて、熱回収に必要な時間が長くなる傾向がある。このため、上記のように制御することで、浴槽３０内の浴水の量に応じて、第二上限時間をより適切な値に設定できる。浴槽３０内の浴水の量が多いか少ないかは、前述したようにして判定できる。制御装置３６は、浴槽３０内の浴水の量に応じて、第二上限時間を複数段階に変えてもよいし、あるいは第二上限時間を連続的に変えてもよい。

図３に示すように、攪拌運転の実行中の風呂戻り温度は、通常、時間の経過とともに上昇していく。その場合、風呂戻り温度の上昇速度は、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。図３中の矢印Ｂで示す位置は、そのようにして風呂戻り温度の上昇速度が低くなった場合に相当する。

制御装置３６は、風呂熱回収モードの攪拌運転の実行中に、風呂戻り温度センサ３８により検出された風呂戻り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処理を行うようにしてもよい。攪拌運転において風呂戻り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、風呂戻り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、風呂戻り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、外乱による風呂戻り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。所定時間（例えば、１５秒間）の間に検出された複数の風呂戻り温度の検出値のうちの最大値と最小値との差が基準値（例えば１℃）以下である場合には、風呂戻り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。

攪拌運転のときの風呂戻り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、第二上限時間の経過を待たずに攪拌運転を終了できる。これにより、浴水ポンプ２９の消費電力を削減できる。

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風呂戻り温度がほとんど上昇しないようになる。図３中の矢印Ｄで示す位置は、回収可能な熱量が浴槽３０内にほとんど残っていない場合に相当する。

制御装置３６は、風呂熱回収モードの攪拌運転の実行中に、風呂戻り温度センサ３８により検出された風呂戻り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する処理を行うようにしてもよい。攪拌運転において風呂戻り温度の時間当たりの変化量が小さいことは、回収可能な熱量が浴槽３０内にほとんど残っていないことを意味すると考えられる。このため、風呂戻り温度の時間当たりの変化量が基準よりも小さい場合に風呂熱回収モードの実行を終了することで、適切なタイミングで終了することができる。また、風呂戻り温度の時間当たりの変化量に基づいて風呂熱回収モードの実行終了を決めるので、外乱による風呂戻り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風呂熱回収モードの実行を終了してしまうことを確実に防止できる。

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風呂戻り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する処理を行うようにしてもよい。

制御装置３６は、風呂熱回収モードの熱交換運転の実行中に、風呂戻り温度が上昇した場合には、風呂熱回収モードの実行を終了してもよい。熱交換運転において風呂戻り温度が風呂用熱交換器２０に流入するタンク水の温度よりも低くなると、タンク水によって加熱された浴水が浴槽３０に流入し、その浴水が再び風呂戻り温度センサ３８へ流れることで、風呂戻り温度が上昇する。よって、風呂戻り温度が上昇した場合には、浴槽３０内の浴水の温度が、風呂用熱交換器２０に流入するタンク水の温度よりも低くなったと考えられるため、風呂熱回収モードの実行を終了すべきであると判定できる。

本実施の形態において、制御装置３６は、貯湯運転モードとして、貯湯タンク８の目標蓄熱量が互いに異なる複数の貯湯運転モードを有する。例えば、制御装置３６は、複数の貯湯運転モードとして「おまかせモード」及び「多めモード」の二つを備えてもよい。「おまかせモード」では、例えば、過去所定期間の使用湯量の学習結果に基づいて目標蓄熱量が設定される。「多めモード」では、「おまかせモード」よりも目標蓄熱量が大きくなるように設定される。ユーザーは、リモコン装置４４を操作することで、複数の貯湯運転モードのうちから一つを選択できる。

貯湯タンク８内の熱量が多い場合には、風呂熱回収モードによって熱量を回収しすぎると、全体としてのエネルギー効率が低下する可能性がある。この観点に鑑みて、制御装置３６は、目標蓄熱量が比較的多い貯湯運転モードが選択されている場合には、目標蓄熱量が比較的少ない貯湯運転モードが選択されている場合に比べて、第一上限時間及び第二上限時間の少なくとも一方を短くするようにしてもよい。これにより、貯湯タンク８内の熱量が多い場合に、風呂熱回収モードによって熱量を回収しすぎることをより確実に防止できる。

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

Claims (10)

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、
   前記浴槽から前記熱交換器へ流入する前記浴水の温度を検出する温度検出手段と、
   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行う風呂熱回収モードを有する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記風呂熱回収モードの実行中に前記温度検出手段により検出された浴水温度の時間当たりの変化量が基準よりも小さくなると、前記風呂熱回収モードの実行を終了する処理、前記熱交換運転を終了する処理、前記攪拌運転を終了する処理、のうちのいずれかの処理を行う
   貯湯式給湯装置。
2. 前記攪拌運転での前記浴水ポンプの回転速度は、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い請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
3. 前記制御手段は、前記攪拌運転が連続した時間が第一上限時間を超えると、前記攪拌運転を終了する請求項１または請求項２に記載の貯湯式給湯装置。
4. 前記制御手段は、前記浴槽内の前記浴水の量が比較的多い場合には、前記浴槽内の前記浴水の量が比較的少ない場合に比べて、前記第一上限時間を長くする請求項３に記載の貯湯式給湯装置。
5. 水を加熱する加熱手段を備え、
   前記制御手段は、前記加熱手段により加熱された湯を前記貯湯タンクに流入させる貯湯運転モードとして、前記貯湯タンクの目標蓄熱量が互いに異なる複数の貯湯運転モードを有し、
   前記制御手段は、前記目標蓄熱量が比較的多い貯湯運転モードが選択されている場合には、前記目標蓄熱量が比較的少ない貯湯運転モードが選択されている場合に比べて、前記第一上限時間を短くする請求項３または請求項４に記載の貯湯式給湯装置。
6. 前記制御手段は、前記熱交換運転の実行中に前記浴水温度が上昇すると、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、前記熱交換運転が連続した時間が第二上限時間を超えると、前記熱交換運転を終了する請求項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、前記浴槽内の前記浴水の量が比較的多い場合には、前記浴槽内の前記浴水の量が比較的少ない場合に比べて、前記第二上限時間を長くする請求項７に記載の貯湯式給湯装置。
9. 水を加熱する加熱手段を備え、
   前記制御手段は、前記加熱手段により加熱された湯を前記貯湯タンクに流入させる貯湯運転モードとして、前記貯湯タンクの目標蓄熱量が互いに異なる複数の貯湯運転モードを有し、
   前記制御手段は、前記目標蓄熱量が比較的多い貯湯運転モードが選択されている場合には、前記目標蓄熱量が比較的少ない貯湯運転モードが選択されている場合に比べて、前記第二上限時間を短くする請求項７または請求項８に記載の貯湯式給湯装置。
10. 前記制御手段は、前記攪拌運転の開始直後の所定時間における前記浴水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、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９のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。

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