(57)【要約】【課題】沸き上げ運転時の目標蓄熱量を達成し、省エネルギー性を向上させることができる給湯装置を提供する。【解決手段】流入する湯水を加熱する加熱装置と、貯湯タンク、貯湯タンクの下部からの湯水を加熱装置に入水させ、加熱装置から出湯される湯水を貯湯タンクの上部に流入させる送水ポンプ、および貯湯タンクに設けられ、貯湯タンク内の湯水の温度を検出する貯湯温度センサを有する貯湯ユニットと、送水ポンプを制御する制御装置とを備え、制御装置は、沸き上げ運転を開始する際に、センサ値に基づき、沸き上げ予定水量を算出し、沸き上げ予定水量に基づき、目標沸き上げ温度を算出し、沸き上げ運転中に、センサ値に基づき、沸き上げ予定水量を再算出し、再算出された沸き上げ予定水量に基づき、目標沸き上げ温度を再算出し、再算出された目標沸き上げ温度に基づき、送水ポンプの回転数を制御する。【選択図】図１４
2020193717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入する湯水を加熱する加熱装置と、
湯水を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの下部から流出する湯水を前記加熱装置に入水させ、前記加熱装置から出湯される湯水を前記貯湯タンクの上部に流入させる送水ポンプと、
前記貯湯タンクに設けられ、前記貯湯タンク内の湯水の温度を検出する貯湯温度センサと
を有する貯湯ユニットと、
前記送水ポンプを制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ運転を開始する際に、
前記貯湯温度センサで検出されたセンサ値に基づき、前記沸き上げ運転によって沸き上げられる水量を示す沸き上げ予定水量を算出し、
前記沸き上げ予定水量に基づき、前記加熱装置によって沸き上げられる湯水の沸き上げ温度の目標値を示す目標沸き上げ温度を算出し、
前記沸き上げ運転中に、
前記貯湯温度センサで検出された前記センサ値に基づき、前記沸き上げ予定水量を再算出し、
再算出された前記沸き上げ予定水量に基づき、前記目標沸き上げ温度を再算出し、
再算出された前記目標沸き上げ温度に基づき、前記送水ポンプの回転数を制御する
沸き上げ水量更新制御を行う
給湯装置。
【請求項２】
前記貯湯温度センサは、
前記貯湯タンクの上下方向に複数設けられ、
前記制御装置は、
前記貯湯タンク内の湯水が湯であるか否かを判断するための温度閾値を記憶する記憶部を有し、
前記貯湯温度センサで検出された複数の前記センサ値のいずれかが前記温度閾値と等しい場合に、前記温度閾値と等しい前記センサ値に基づき、前記沸き上げ予定水量を再算出する
請求項１に記載の給湯装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記貯湯タンクの容量から、前記貯湯タンクの最上部から前記貯湯温度センサが設けられた高さまでの容量を減じることにより、前記沸き上げ予定水量を算出する
請求項１または２に記載の給湯装置。
【請求項４】
前記制御装置は、
過去の負荷履歴と、前記貯湯タンク内の現在の残湯量とに基づき、前記沸き上げ運転によって沸き上げられる湯水の蓄熱量に対する目標値を示す目標蓄熱量を算出し、
算出した前記目標蓄熱量を前記沸き上げ予定水量で除することにより、前記目標沸き上げ温度を算出する
請求項１〜３のいずれか一項に記載の給湯装置。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記沸き上げ運転が終了するまで、前記貯湯温度センサから設定時間間隔で前記センサ値を受け取る
請求項１〜４のいずれか一項に記載の給湯装置。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記沸き上げ運転中に、前記貯湯温度センサから１度だけ前記センサ値を受け取る
請求項１〜４のいずれか一項に記載の給湯装置。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記貯湯タンクの中間部から湯水を流出させる中温水出湯制御を行った場合に、前記沸き上げ水量更新制御を行う
請求項１〜６のいずれか一項に記載の給湯装置。
【請求項８】
前記貯湯ユニットは、
外部の浴槽から浴槽水が流入し、前記貯湯タンクから流出する湯水と前記浴槽水との間で熱交換を行う風呂熱交換器をさらに有し、
前記制御装置は、
前記貯湯タンクの上部から流出する湯水を前記風呂熱交換器に入水させ、前記風呂熱交換器から流出する湯水を前記貯湯タンクの中間部に流入させる追焚制御を行った場合に、前記沸き上げ水量更新制御を行う
請求項１〜７のいずれか一項に記載の給湯装置。
【請求項９】
前記貯湯ユニットは、
外部の浴槽から浴槽水が流入し、前記貯湯タンクから流出する湯水と前記浴槽水との間で熱交換を行う風呂熱交換器をさらに有し、
前記制御装置は、
前記貯湯タンクの下部から流出する湯水を前記風呂熱交換器に入水させ、前記風呂熱交換器から流出する湯水を前記貯湯タンクの中間部に流入させる風呂熱回収制御を行った場合に、前記沸き上げ水量更新制御を行う
請求項１〜８のいずれか一項に記載の給湯装置。
【請求項１０】
前記加熱装置は、
室外空気の温度を検出する外気温度センサをさらに有し、
前記制御装置は、
再算出された前記目標沸き上げ温度が初回の前記目標沸き上げ温度よりも高くなる場合で、前記室外空気の温度が設定温度よりも低いとき、前記送水ポンプの回転数を維持するように制御する
請求項１〜９のいずれか一項に記載の給湯装置。
【請求項１１】
流入する湯水を加熱する加熱装置と、
湯水を貯留する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに設けられ、前記貯湯タンク内の湯水の温度を検出する貯湯温度センサと
を有する貯湯ユニットと、
前記加熱装置および前記貯湯ユニットを制御し、前記貯湯タンク内の湯水を前記加熱装置によって沸き上げる沸き上げ運転を行う制御装置と
を備え、
前記貯湯温度センサは、
第１貯湯温度センサと、
前記第１貯湯温度センサよりも下方に設けられた第２貯湯温度センサと
を少なくとも含んで構成され、
前記制御装置は、
前記第１貯湯温度センサで検出されたセンサ値が設定値よりも大きく、前記第２貯湯温度センサで検出されたセンサ値が前記設定値よりも小さい場合に、前記貯湯タンク内の前記湯水を第１沸き上げ温度で沸き上げる第１沸き上げ運転を行い、
前記第１沸き上げ運転の開始後であって、前記第２貯湯温度センサが前記設定値を検出した場合に、前記貯湯タンク内の前記湯水を前記第１沸き上げ温度と異なる第２沸き上げ温度で沸き上げる第２沸き上げ運転を行う
給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプを用いて加熱された湯水を貯湯タンクに貯留し、貯留された湯水を利用して給湯を行う給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍サイクルを利用して水を加熱し、加熱された水を用いて給湯あるいは浴槽の湯張り等を行う給湯装置が知られている。このような給湯装置において、日中および夜間等に給湯として利用するための湯水は、一般に、ヒートポンプを用いて時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜時間帯に沸き上げられて貯湯される。
【０００３】
給湯装置は、湯水を沸き上げる際に、貯湯タンクの残湯量に応じて必要な沸き上げ水量を判断し、沸き上げ水量と目標蓄熱量とに基づいて、沸き上げる湯水の目標沸き上げ温度を算出する。このような給湯装置が、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１の給湯装置は、貯湯タンク内の水を沸き上げる際に、貯湯タンクの高さ方向に配置された複数の水位センサの検知結果を用いて、センサ間の温度勾配を線形補間によって算出することにより、貯湯タンク内の残湯量を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４９０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、昼間などに中温水出湯を行った場合において、深夜に沸き上げ運転が開始されると、貯湯タンク内には、温度が急激に変化する温度境界層が発生する。この温度境界層がセンサ間に位置する場合、特許文献１に記載の給湯装置では、センサ間の温度勾配が線形補間によって算出されているため、実際の湯水の位置と推定された湯水の位置との間で誤差が生じる。
【０００６】
例えば、温度境界層がセンサ間の領域の下方に位置する場合、湯水の推定位置は、実際の位置よりも上方に位置することになる。これにより、タンク下部から推定位置までの、沸き上げ運転によって沸き上げられる水量を示す沸き上げ予定水量は、実際の位置までの湯水量である沸き上げ可能水量よりも多く算出される。この場合、給湯装置は、沸き上げ予定水量をすべて沸き上げることによって目標蓄熱量を達成するため、推定位置まで湯水を沸き上げる前に、沸き上げ運転が停止される可能性がある。すなわち、特許文献１の給湯装置では、目標蓄熱量を達成することができない。
【０００７】
また、例えば、温度境界層がセンサ間の領域の上方に位置する場合、湯水の推定位置は、実際の位置よりも下方に位置することになる。これにより、沸き上げ予定水量は、沸き上げ可能水量よりも少なく算出される。この場合、給湯装置は、目標蓄熱量を実際よりも少ない水量で沸き上げるため、目標沸き上げ温度が高く設定される。この場合のＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）は、目標沸き上げ温度が上昇するほど低下するため、省エネルギー性が低下する。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、沸き上げ運転の際の目標蓄熱量を達成するとともに、省エネルギー性を向上させることができる給湯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の給湯装置は、流入する湯水を加熱する加熱装置と、湯水を貯留する貯湯タンクと、前記貯湯タンクの下部から流出する湯水を前記加熱装置に入水させ、前記加熱装置から出湯される湯水を前記貯湯タンクの上部に流入させる送水ポンプと、前記貯湯タンクに設けられ、前記貯湯タンク内の湯水の温度を検出する貯湯温度センサとを有する貯湯ユニットと、前記送水ポンプを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記貯湯タンク内の湯水を沸き上げる沸き上げ運転を開始する際に、前記貯湯温度センサで検出されたセンサ値に基づき、前記沸き上げ運転によって沸き上げられる水量を示す沸き上げ予定水量を算出し、前記沸き上げ予定水量に基づき、前記加熱装置によって沸き上げられる湯水の沸き上げ温度の目標値を示す目標沸き上げ温度を算出し、前記沸き上げ運転中に、前記貯湯温度センサで検出された前記センサ値に基づき、前記沸き上げ予定水量を再算出し、再算出された前記沸き上げ予定水量に基づき、前記目標沸き上げ温度を再算出し、再算出された前記目標沸き上げ温度に基づき、前記送水ポンプの回転数を制御する沸き上げ水量更新制御を行うものである。
【００１０】
また、本発明の給湯装置は、流入する湯水を加熱する加熱装置と、湯水を貯留する貯湯タンクと、前記貯湯タンクに設けられ、前記貯湯タンク内の湯水の温度を検出する貯湯温度センサとを有する貯湯ユニットと、前記加熱装置および前記貯湯ユニットを制御し、前記貯湯タンク内の湯水を前記加熱装置によって沸き上げる沸き上げ運転を行う制御装置とを備え、前記貯湯温度センサは、第１貯湯温度センサと、前記第１貯湯温度センサよりも下方に設けられた第２貯湯温度センサとを少なくとも含んで構成され、前記制御装置は、前記第１貯湯温度センサで検出されたセンサ値が設定値よりも大きく、前記第２貯湯温度センサで検出されたセンサ値が前記設定値よりも小さい場合に、前記貯湯タンク内の前記湯水を第１沸き上げ温度で沸き上げる第１沸き上げ運転を行い、前記第１沸き上げ運転の開始後であって、前記第２貯湯温度センサが前記設定値を検出した場合に、前記貯湯タンク内の前記湯水を前記第１沸き上げ温度と異なる第２沸き上げ温度で沸き上げる第２沸き上げ運転を行うものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、沸き上げ運転中に沸き上げ予定水量および目標沸き上げ温度が再計算され、再計算の結果に基づき送水ポンプの回転数が制御される。これにより、沸き上げ予定水量および目標沸き上げ温度が沸き上げ運転開始の際よりも正確な値に更新され、沸き上げ運転開始の際に発生している誤差が抑制されるため、沸き上げ運転の際の目標蓄熱量を達成するとともに、省エネルギー性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る給湯装置の構成の一例を示す概略図である。
【図２】図１の制御装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図３】図１の給湯装置による沸き上げ運転について説明するための概略図である。
【図４】図１の給湯装置による給湯運転について説明するための概略図である。
【図５】図１の給湯装置による中温水出湯運転について説明するための概略図である。
【図６】図１の給湯装置による湯張り運転について説明するための概略図である。
【図７】図１の給湯装置による追焚運転について説明するための概略図である。
【図８】図１の給湯装置による風呂熱回収運転について説明するための概略図である。
【図９】図１のヒートポンプユニットの冷媒回路を流れる冷媒による冷凍サイクルの一例を示す概略図である。
【図１０】凝縮器における沸き上げ温度とＣＯＰとの関係の一例を示すグラフである。
【図１１】貯湯タンク内の湯水の温度分布の一例を示すグラフである。
【図１２】温度境界層がセンサ区間の下方に存在する場合の貯湯タンク内の温度分布について説明するための概略図である。
【図１３】温度境界層がセンサ区間の上方に存在する場合の貯湯タンク内の温度分布について説明するための概略図である。
【図１４】実施の形態１に係る給湯装置による沸き上げ水量更新処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１５】実施の形態２に係る給湯装置による沸き上げ水量更新処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、本実施の形態１に係る給湯装置について説明する。本実施の形態１に係る給湯装置は、時間帯別契約電力の電力単価が安価な深夜時間帯にヒートポンプを用いて湯水を沸き上げて貯湯し、貯湯された湯水を給湯に用いるものである。
【００１４】
［給湯装置１の構成］
図１は、本実施の形態１に係る給湯装置１の構成の一例を示す概略図である。図１に示すように、給湯装置１は、ヒートポンプユニット１０、貯湯ユニット２０、浴槽ユニット４０、制御装置５０およびリモートコントローラ（以下、「リモコン」と称する）６０で構成されている。ヒートポンプユニット１０および貯湯ユニット２０は、沸き上げ回路用の出湯配管２および入水配管３で接続されている。
【００１５】
（ヒートポンプユニット１０）
ヒートポンプユニット１０は、貯湯ユニット２０から供給される湯水を加熱する加熱装置の一例であり、例えば９℃程度の低温水を、電熱ヒータを用いることなく９０℃程度の高温に沸き上げる。ヒートポンプユニット１０は、圧縮機１１、凝縮器１２、膨張弁１３、蒸発器１４および室外ファン１５を備えている。そして、圧縮機１１、凝縮器１２、膨張弁１３および蒸発器１４が冷媒配管で順次接続されることにより、冷媒回路が形成される。冷媒回路を流れる冷媒として、例えば、Ｒ３２、フルオロカーボンおよび二酸化炭素等が用いられる。
【００１６】
圧縮機１１は、低温低圧の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮し、高温高圧の冷媒を吐出する。圧縮機１１において、吐出側には凝縮器１２が接続され、吸入側には蒸発器１４が接続されている。圧縮機１１として、例えば、運転周波数を変化させることにより、単位時間あたりの送出量である容量が制御されるインバータ圧縮機等が用いられる。圧縮機１１は、制御装置５０によって運転周波数が制御され、回転周波数を変化させることで冷媒流量を調整し、加熱能力を制御する。
【００１７】
凝縮器１２は、冷媒側流路に接続された冷媒回路を流れる冷媒と、水側流路に接続された沸き上げ回路を流れる湯水との間で熱交換を行い、冷媒の熱を水に放熱して冷媒を凝縮させる。これにより、水側流路の沸き上げ回路を流れる湯水は、例えば６５℃〜９０℃程度の目標沸き上げ温度に加熱される。凝縮器１２において、冷媒側流路の流入側（冷媒流入側）には圧縮機１１が接続され、冷媒側流路の流出側（冷媒流出側）には膨張弁１３が接続されている。また、水側流路の流入側（湯水流入側）には入水配管３が接続され、水側流路の流出側（湯水流出側）には出湯配管２が接続されている。
【００１８】
膨張弁１３は、凝縮器１２から流出した冷媒を膨張させる。膨張弁１３は、例えば、電子式膨張弁等の開度の制御が可能な弁で構成される。膨張弁１３の開度は、制御装置５０によって制御される。膨張弁１３において、流入側には凝縮器１２の冷媒流出側が接続され、流出側には蒸発器１４の冷媒流入側が接続されている。
【００１９】
蒸発器１４は、室外ファン１５によって供給される室外空気と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を蒸発させる。蒸発器１４において、冷媒流入側には膨張弁１３が接続され、冷媒流出側には圧縮機１１が接続されている。
【００２０】
室外ファン１５は、蒸発器１４に対して室外空気を供給する。室外ファン１５の回転数は、制御装置５０によって制御される。回転数が制御されることにより、蒸発器１４に対する送風量が調整される。
【００２１】
また、ヒートポンプユニット１０は、入水温度センサ６１、出湯温度センサ６２、蒸発器温度センサ６３および外気温度センサ６４を備えている。入水温度センサ６１は、例えばサーミスタであり、入水配管３または凝縮器１２における水側流路の入口に取り付けられている。入水温度センサ６１は、凝縮器１２の水側流路に流入する水の温度を検出する。出湯温度センサ６２は、例えばサーミスタであり、出湯配管２または凝縮器１２における水側流路の出口に取り付けられている。出湯温度センサ６２は、凝縮器１２の水側流路から流出する水の沸き上げ温度を検出する。
【００２２】
蒸発器温度センサ６３は、例えばサーミスタであり、蒸発器１４の近傍に取り付けられている。蒸発器温度センサ６３は、冷媒が蒸発する際の蒸発温度を検出する。外気温度センサ６４は、例えばサーミスタであり、ヒートポンプユニット１０の筐体等に取り付けられている。外気温度センサ６４は、室外ファン１５によって取り込まれる室外空気の温度を検出する。
【００２３】
なお、ここでは、加熱装置としてヒートポンプユニット１０を例にとって説明したが、加熱装置は、これに限られず、ボイラまたはヒータ等の他の加熱手段を用いたものでもよい。
【００２４】
（貯湯ユニット２０）
貯湯ユニット２０は、貯湯タンク２１、第１三方弁２２、送水ポンプ２３、第１四方弁２４、第２四方弁２５、一般給湯混合弁２６、風呂給湯混合弁２７、第２三方弁２８、湯張り開閉弁２９および風呂熱交換器３０を備えている。また、貯湯ユニット２０には、浴槽ユニット４０が接続されている。貯湯ユニット２０には、外部から水道水等の水が供給される給水端２０ａと、台所および洗面所等に湯を供給する給湯端２０ｂとが設けられている。
【００２５】
本実施の形態１では、貯湯タンク２１の下部流出口２１ｂ、第１三方弁２２、送水ポンプ２３、ヒートポンプユニット１０の凝縮器１２、第１四方弁２４、第２四方弁２５および貯湯タンク２１の上部流入出口２１ｅが各配管で接続されることにより、沸き上げ回路が形成される。また、給水端２０ａ、貯湯タンク２１の給水口２１ａおよび上部流入出口２１ｅ、第２三方弁２８、一般給湯混合弁２６ならびに給湯端２０ｂが各配管で接続されることにより、給湯回路が形成される。
【００２６】
給水端２０ａ、貯湯タンク２１の給水口２１ａおよび中間部流入出口２１ｆ、第２三方弁２８、一般給湯混合弁２６ならびに給湯端２０ｂが各配管で接続されることにより、中温水出湯回路が形成される。また、給水端２０ａ、貯湯タンク２１の給水口２１ａおよび上部流入出口２１ｅ、第２三方弁２８、風呂給湯混合弁２７、湯張り開閉弁２９ならびに浴槽ユニット４０の浴槽４１が各配管で接続されることにより、湯張り回路が形成される。
【００２７】
貯湯タンク２１の上部流出口２１ｄ、風呂熱交換器３０、第１三方弁２２、送水ポンプ２３、第１四方弁２４、第２四方弁２５および貯湯タンク２１の上部流入出口２１ｅが各配管で接続されることにより、追焚回路が形成される。また、貯湯タンク２１の下部流出口２１ｂ、第１三方弁２２、送水ポンプ２３、第１四方弁２４、第２四方弁２５、風呂熱交換器３０および貯湯タンク２１の中間部流入出口２１ｆが各配管で接続されることにより、風呂熱回収回路が形成される。
【００２８】
貯湯タンク２１は、給水端２０ａを介して供給される水および凝縮器１２で加熱された湯水を貯留する。貯湯タンク２１の下部には、給水口２１ａ、下部流出口２１ｂおよび下部流入口２１ｃが設けられている。貯湯タンク２１の上部には、上部流出口２１ｄおよび上部流入出口２１ｅが設けられている。貯湯タンク２１の中間部には、中間部流入出口２１ｆおよび中間部流入口２１ｇが設けられている。
【００２９】
給水口２１ａは、給水配管２０ｃおよびタンク給水配管２０ｄを介して給水端２０ａに接続されている。下部流出口２１ｂは、第１三方弁２２の第１流入口２２ａに接続されている。下部流入口２１ｃは、第１湯水配管２０ｅを介して第１四方弁２４の第１流出口２４ｃに接続されている。
【００３０】
上部流出口２１ｄは、第１送湯配管２０ｋおよび第３湯水配管２０ｈを介して第２四方弁２５の第１流出口２５ｂに接続されている。また、上部流出口２１ｄは、第１送湯配管２０ｋおよび温水導入配管２０ｐを介して風呂熱交換器３０における１次側流路の流入側に接続されている。上部流入出口２１ｅは、第２送湯配管２０ｍおよび第４湯水配管２０ｉを介して第２四方弁２５の第３流出口２５ｄに接続されている。また、上部流入出口２１ｅは、第２送湯配管２０ｍおよび給湯配管２０ｎを介して一般給湯混合弁２６の第１流入口２６ａおよび風呂給湯混合弁２７の第１流入口２７ａに接続されている。
【００３１】
中間部流入出口２１ｆは、中温水配管２０ｓを介して第２三方弁２８の第２流入口２８ｂに接続されている。また、中間部流入口２１ｇは、中温水配管２０ｓおよび第２温水導出配管２０ｔを介して風呂熱交換器３０における１次側流路の流出側に接続されている。中間部流入口２１ｇは、第５湯水配管２０ｊを介して第２四方弁２５の第２流出口２５ｃに接続されている。
【００３２】
貯湯タンク２１は、上記のようにして各種の流入出口が設けられていることにより、低温の水が下部に供給され、高温の湯が上部に供給される。これによって、貯湯タンク２１の内部には、上部から下部に向かって高温域から低温域となる温度の層が形成される。すなわち、貯湯タンク２１に貯留される湯は、上部から下部に向かうに従って温度が低くなっている。
【００３３】
第１三方弁２２は、第１流入口２２ａ、第２流入口２２ｂおよび流出口２２ｃを有している。第１三方弁２２は、第１流入口２２ａおよび流出口２２ｃ、または、第２流入口２２ｂおよび流出口２２ｃのいずれかが連通するように、制御装置５０によって制御される。
【００３４】
第１流入口２２ａは、貯湯タンク２１の下部流出口２１ｂに接続されている。第２流入口２２ｂは、風呂熱交換器３０における１次側流路の流出側に接続されている。流出口２２ｃは、送水ポンプ２３の吸入側に接続されている。
【００３５】
送水ポンプ２３は、図示しないモータによって駆動され、第１三方弁２２の流出口２２ｃから流出した湯水を送出し、凝縮器１２の水側流路に供給する。送水ポンプ２３の回転数は、制御装置５０によって制御される。
【００３６】
第１四方弁２４は、第１流入口２４ａ、第２流入口２４ｂ、第１流出口２４ｃおよび第２流出口２４ｄを有している。第１四方弁２４は、第１流入口２４ａおよび第１流出口２４ｃ、第１流入口２４ａおよび第２流出口２４ｄ、第２流入口２４ｂおよび第１流出口２４ｃ、または、第２流入口２４ｂおよび第２流出口２４ｄのいずれかが連通するように、制御装置５０によって制御される。
【００３７】
第１流入口２４ａは、水配管２０ｇを介して送水ポンプ２３の送出側に接続されている。第２流入口２４ｂは、出湯配管２を介して凝縮器１２における水側流路の流出側に接続されている。第１流出口２４ｃは、第１湯水配管２０ｅを介して貯湯タンク２１の下部流入口２１ｃに接続されている。第２流出口２４ｄは、第２湯水配管２０ｆを介して第２四方弁２５の流入口２５ａに接続されている。
【００３８】
第２四方弁２５は、流入口２５ａ、第１流出口２５ｂ、第２流出口２５ｃおよび第３流出口２５ｄを有している。第２四方弁２５は、流入口２５ａおよび第１流出口２５ｂ、流入口２５ａおよび第２流出口２５ｃ、または、流入口２５ａおよび第３流出口２５ｄのいずれかが連通するように、制御装置５０によって制御される。
【００３９】
流入口２５ａは、第２湯水配管２０ｆを介して第１四方弁２４の第２流出口２４ｄに接続されている。第１流出口２５ｂは、第３湯水配管２０ｈおよび温水導入配管２０ｐを介して風呂熱交換器３０における１次側流路の流入側に接続されている。第２流出口２５ｃは、第５湯水配管２０ｊを介して貯湯タンク２１の中間部流入口２１ｇに接続されている。第３流出口２５ｄは、第４湯水配管２０ｉおよび第２送湯配管２０ｍを介して貯湯タンク２１の上部流入出口２１ｅに接続されている。
【００４０】
一般給湯混合弁２６は、例えば三方弁であり、第１流入口２６ａ、第２流入口２６ｂおよび流出口２６ｃを有している。一般給湯混合弁２６は、第１流入口２６ａに流入する高温の湯と、第２流入口２６ｂに流入する水との混合比を調整し、所望の給湯温度の湯水を流出口２６ｃから流出させる。一般給湯混合弁２６において、第１流入口２６ａおよび第２流入口２６ｂのそれぞれの弁の開度は、制御装置５０によって制御される。
【００４１】
第１流入口２６ａは、給湯配管２０ｎおよび第２送湯配管２０ｍを介して貯湯タンク２１の上部流入出口２１ｅに接続されている。第２流入口２６ｂは、第２三方弁２８の流出口２８ｃに接続され、第２三方弁２８を介して給水端２０ａに接続されている。流出口２６ｃは、一般給湯配管２０ｒを介して給湯端２０ｂに接続されている。
【００４２】
風呂給湯混合弁２７は、例えば三方弁であり、第１流入口２７ａ、第２流入口２７ｂおよび流出口２７ｃを有している。風呂給湯混合弁２７は、第１流入口２７ａに流入する高温の湯と、第２流入口２７ｂに流入する水との混合比を調整し、所望の湯張り温度の湯水を流出口２７ｃから流出させる。風呂給湯混合弁２７において、第１流入口２７ａおよび第２流入口２７ｂのそれぞれの弁の開度は、制御装置５０によって制御される。
【００４３】
第１流入口２７ａは、給湯配管２０ｎおよび第２送湯配管２０ｍを介して貯湯タンク２１の上部流入出口２１ｅに接続されている。第２流入口２７ｂは、第２三方弁２８の流出口２８ｃに接続され、第２三方弁２８を介して給水端２０ａに接続されている。流出口２７ｃは、湯張り配管２０ｕを介して湯張り開閉弁２９に接続されている。
【００４４】
第２三方弁２８は、第１流入口２８ａ、第２流入口２８ｂおよび流出口２８ｃを有している。第２三方弁２８は、第１流入口２８ａおよび流出口２８ｃ、または、第２流入口２８ｂおよび流出口２８ｃのいずれかが連通するように、制御装置５０によって制御される。
【００４５】
第１流入口２８ａは、給水配管２０ｃを介して給水端２０ａに接続されている。第２流入口２８ｂは、中温水配管２０ｓを介して貯湯タンク２１の中間部流入出口２１ｆに接続されている。流出口２８ｃは、一般給湯混合弁２６の第２流入口２６ｂと、風呂給湯混合弁２７の第２流入口２７ｂとに接続されている。
【００４６】
湯張り開閉弁２９は、浴槽ユニット４０に設けられた浴槽４１に湯張りする際の流路を開閉するために設けられている。湯張り開閉弁２９は、制御装置５０によって制御される。湯張り開閉弁２９の流入側は、風呂給湯混合弁２７の流出口２７ｃに接続されている。湯張り開閉弁２９の流出側は、浴槽往き配管２０ｖを介して浴槽４１に接続されている。
【００４７】
風呂熱交換器３０は、１次側流路に接続された温水導入配管２０ｐから流入する湯水と、２次側流路に接続された浴槽戻り配管２０ｗから流入する浴槽水との間で熱交換を行う。風呂熱交換器３０として、例えば、スパイラル式熱交換器などの管型、あるいはプレート熱交換器などの板型の熱交換器が用いられる。
【００４８】
風呂熱交換器３０において、１次側流路の流入側は、第１送湯配管２０ｋおよび温水導入配管２０ｐを介して貯湯タンク２１の上部流出口２１ｄに接続されている。また、１次側流路の流出側は、第１温水導出配管２０ｑを介して第１三方弁２２の第２流入口２２ｂに接続されるとともに、第２温水導出配管２０ｔおよび中温水配管２０ｓを介して貯湯タンク２１の中間部流入出口２１ｆに接続されている。
【００４９】
２次側流路の流入側は、浴槽戻り配管２０ｗを介して浴槽ユニット４０の浴槽循環ポンプ４２に接続されている。２次側流路の流出側は、浴槽往き配管２０ｖを介して浴槽４１に接続されている。
【００５０】
また、貯湯ユニット２０は、貯湯温度センサ６５、浴槽往き温度センサ６６および浴槽温度センサ６７を備えている。貯湯温度センサ６５は、貯湯タンク２１の表面の高さ方向に複数設置された温度センサで構成されている。それぞれの貯湯温度センサ６５は、設置された高さに存在する、貯湯タンク２１内に貯留された湯水の温度を検出する。すなわち、貯湯温度センサ６５は、貯湯タンク２１における上下方向の湯水の温度分布を検出する。
【００５１】
浴槽往き温度センサ６６は、浴槽往き配管２０ｖに取り付けられている。浴槽往き温度センサ６６は、浴槽４１に流入する浴槽水の温度を検出する。浴槽温度センサ６７は、浴槽戻り配管２０ｗに取り付けられている。浴槽温度センサ６７は、浴槽４１から流出し、風呂熱交換器３０に流入する浴槽水の温度を検出する。
【００５２】
（浴槽ユニット４０）
浴槽ユニット４０は、浴槽４１および浴槽循環ポンプ４２を備えている。浴槽ユニット４０において、浴槽４１、浴槽循環ポンプ４２および貯湯ユニット２０の風呂熱交換器３０が各配管で接続されることにより、浴槽循環回路が形成される。
【００５３】
浴槽４１は、リモコン６０に対する操作等により設定された４０℃程度の温度の湯を貯めることができる。浴槽４１には、浴槽往き配管２０ｖおよび浴槽戻り配管２０ｗが接続されている。また、浴槽４１の底部には、貯めた湯を外部に排出するための排水栓４１ａが設けられている。
【００５４】
浴槽循環ポンプ４２は、図示しないモータによって駆動され、浴槽４１から流出した風呂水を送出し、浴槽戻り配管２０ｗを介して風呂熱交換器３０の２次側流路に供給する。浴槽循環ポンプ４２の駆動は、制御装置５０によって制御される。
【００５５】
（制御装置５０）
制御装置５０は、給湯装置１に設けられた各部を制御する。特に、本実施の形態１において、制御装置５０は、沸き上げ運転中に、目標沸き上げ温度を更新して正確な貯湯量を検出するように、各部を制御する。
【００５６】
図２は、図１の制御装置５０の構成の一例を示す機能ブロック図である。図２に示すように、制御装置５０は、情報取得部５１、比較演算部５２、機器制御部５３、通信部５４および記憶部５５を有している。制御装置５０は、マイクロコンピュータなどの演算装置上でソフトウェアを実行することにより各種機能が実現され、もしくは各種機能を実現する回路デバイスなどのハードウェア等で構成されている。
【００５７】
情報取得部５１は、入水温度センサ６１、出湯温度センサ６２、蒸発器温度センサ６３、外気温度センサ６４、貯湯温度センサ６５、浴槽往き温度センサ６６および浴槽温度センサ６７等の各種センサで検知された情報を取得する。
【００５８】
比較演算部５２は、情報取得部５１および通信部５４で取得された各種の情報に基づき、運転の判断といった各種の処理等を行う。特に、本実施の形態１において、比較演算部５２は、貯湯温度センサ６５で検出された温度に基づき、後述する沸き上げ運転中の沸き上げ水量更新処理の際に、目標蓄熱量、推定閾値温度水位、沸き上げ予定水量、目標沸き上げ温度、沸き上げ必要時間および沸き上げ開始時間等を算出する。また、比較演算部５２は、沸き上げ水量更新処理の際の各種情報の比較を行う。
【００５９】
目標蓄熱量は、沸き上げ運転の際の蓄熱量の目標値を示す。推定閾値温度水位は、後述する温度閾値の推移を示す。沸き上げ予定水量は、沸き上げ運転の際に沸き上げる予定の水量を示す。目標沸き上げ温度は、凝縮器１２において沸き上げられる湯水の沸き上げ温度の目標値を示す。沸き上げ必要時間は、目標沸き上げ温度で目標蓄熱量を沸き上げるために必要な時間を示す。沸き上げ開始時間は、沸き上げ運転が開始される時間を示す。
【００６０】
機器制御部５３は、比較演算部５２での処理結果に応じて、圧縮機１１、膨張弁１３、第１三方弁２２、第２三方弁２８、第１四方弁２４、第２四方弁２５、送水ポンプ２３、一般給湯混合弁２６、風呂給湯混合弁２７、湯張り開閉弁２９および浴槽循環ポンプ４２を制御する。
【００６１】
通信部５４は、リモコン６０と接続され、リモコン６０との間で情報の送受信を行う。例えば、通信部５４は、給湯設定温度および冷却沸き上げ運転の実施状態等の各種の情報をリモコン６０との間でやりとりする。
【００６２】
記憶部５５は、制御装置５０の各部で用いられる各種の値を記憶する。具体的には、記憶部５５は、沸き上げ運転時に設定される目標沸き上げ温度、給湯運転時に設定される設定給湯温度、湯張り運転時に設定される設定湯張り温度、追焚運転時に設定される設定追焚温度等を記憶する。設定給湯温度は、外部に給湯する際の設定温度を示す。設定湯張り温度は、浴槽４１に湯張りする際の設定温度を示す。設定追焚温度は、浴槽４１内の浴槽水を追い焚きする際の設定温度を示す。
【００６３】
（リモコン６０）
図１のリモコン６０は、ユーザにより操作され、給湯温度の設定、ならびに浴槽４１に出湯する湯水の温度および量の設定等を行う。リモコン６０は、通信を行う図示しない通信手段を備え、設定された各種の情報等の送受信を制御装置５０との間で行う。また、リモコン６０は、表示装置または音声出力装置等の図示しない報知手段を備え、報知手段を用いて給湯設定温度等の各種の情報をユーザに対して報知することができる。
【００６４】
［給湯装置１の動作］
次に、上記構成を有する給湯装置１の動作について説明する。以下では、本実施の形態１に係る給湯装置１による主な運転として、沸き上げ運転、給湯運転、中温水出湯運転、湯張り運転、追焚運転および風呂熱回収運転について説明する。
【００６５】
（沸き上げ運転）
給湯装置１による沸き上げ運転について説明する。沸き上げ運転は、ヒートポンプによって低温の水を高温に沸き上げ、沸き上げられた湯水を貯湯タンク２１に貯留する運転である。沸き上げ運転は、主に、深夜電力時間帯などの予め設定された時間帯に開始され、深夜電力時間帯が終了する直前に沸き上げが完了するように実施される。
【００６６】
図３は、図１の給湯装置１による沸き上げ運転について説明するための概略図である。沸き上げ運転において、リモコン６０は、ユーザの操作等により設定された給湯設定温度に応じて、貯湯タンク２１の貯湯温度を決定する。リモコン６０は、設定された給湯設定温度に基づき決定された貯湯温度を、制御装置５０に送信する。
【００６７】
制御装置５０は、通信部５４によって貯湯温度を受信すると、受信した貯湯温度を目標貯湯温度として記憶部５５に記憶する。そして、沸き上げ運転開始時間となった場合に、機器制御部５３は、通信部５４を介して受信した、出湯温度センサ６２によって検出される凝縮器１２の沸き上げ温度が目標貯湯温度となるように、送水ポンプ２３の回転数を制御する。これにより、沸き上げ運転が開始される。
【００６８】
ヒートポンプユニット１０では、低温低圧の冷媒が圧縮機１１によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、凝縮器１２に流入し、沸き上げ回路を流れる湯水と熱交換して放熱しながら凝縮し、高圧の液冷媒となって凝縮器１２から流出する。
【００６９】
凝縮器１２から流出した高圧の液冷媒は、膨張弁１３によって減圧されて低温低圧の気液二相冷媒となる。低温低圧の気液二相冷媒は、蒸発器１４に流入し、室外ファン１５によって取り込まれた室外空気と熱交換して吸熱および蒸発し、低圧のガス冷媒となって圧縮機１１へ吸入される。
【００７０】
一方、貯湯ユニット２０において、機器制御部５３は、第１三方弁２２の第１流入口２２ａと流出口２２ｃとが連通するように、第１三方弁２２を制御する。また、機器制御部５３は、第１四方弁２４の第２流入口２４ｂと第２流出口２４ｄとが連通するように、第１四方弁２４を制御する。さらに、機器制御部５３は、第２四方弁２５の流入口２５ａと第３流出口２５ｄとが連通するように、第２四方弁２５を制御する。そして、機器制御部５３は、送水ポンプ２３を駆動する。
【００７１】
これにより、貯湯タンク２１の下部に存在する低温水は、下部流出口２１ｂから流出し、第１三方弁２２を介して送水ポンプ２３の吸入側に吸入される。送水ポンプ２３に吸入された低温水は、加圧されて送水される。送水ポンプ２３から送水された低温水は、入水配管３を介してヒートポンプユニット１０の凝縮器１２に流入する。
【００７２】
凝縮器１２に流入した低温水は、冷媒側流路を流れる冷媒と熱交換して湯水となり、凝縮器１２から流出する。凝縮器１２から流出した湯は、出湯配管２、第２湯水配管２０ｆ、第４湯水配管２０ｉおよび第２送湯配管２０ｍを介して貯湯タンク２１の上部に流入する。
【００７３】
このように沸き上げ運転が行われることにより、ヒートポンプユニット１０に流入する湯水の入水温度は、制御装置５０の比較演算部５２によって算出される目標沸き上げ温度まで沸き上げられる。
そして、貯湯タンク２１では、上部に高温水が貯留され、最下部に低温水が貯留される。また、上部と最下部との間には、温度境界層が形成される。沸き上げ運転が進行すると、沸き上げ量が増加することによって高温水の領域が大きくなり、温度境界層が下方へ移動する。
【００７４】
温度境界層が下方へ移動すると、ヒートポンプユニット１０への湯水の入水温度は、次第に上昇する。
このとき、ヒートポンプユニット１０への高温入水を防止するため、制御装置５０は、入水温度センサ６１で検出される湯水の入水温度が予め設定された入水温度閾値以上となった場合に、沸き上げを終了するように、各部を制御する。
【００７５】
また、沸き上げ運転中に目標沸き上げ温度が更新された場合、出湯温度センサ６２で検出される湯水の沸き上げ温度が目標沸き上げ温度となるように、機器制御部５３は、送水ポンプ２３の回転数を制御する。
【００７６】
なお、沸き上げ運転の実施は、上述した深夜時間帯のみに限られず、例えば、夕方または夜間などの給湯使用量が多く、貯湯タンク２１の残湯量が少なくなった場合に実施されてもよい。
【００７７】
（給湯運転）
給湯運転について説明する。給湯運転は、設定された給湯温度の湯水を給湯端２０ｂから送出するための運転である。
【００７８】
図４は、図１の給湯装置１による給湯運転について説明するための概略図である。ユーザによるリモコン６０に対する操作等により給湯運転が指示され、給湯温度が設定されると、リモコン６０は、設定給湯温度を制御装置５０に送信する。制御装置５０は、通信部５４によって設定給湯温度を受信すると、受信した設定給湯温度を記憶部５５に記憶する。機器制御部５３は、設定給湯温度に基づき、給湯端２０ｂから給湯される湯水の温度が設定給湯温度となるように、一般給湯混合弁２６の第１流入口２６ａおよび第２流入口２６ｂの開度を調整する。また、機器制御部５３は、第２三方弁２８の第１流入口２８ａと流出口２８ｃとが連通するように、第２三方弁２８を制御する。
【００７９】
貯湯タンク２１の上部に存在する高温水は、上部流入出口２１ｅから排出され、給湯配管２０ｎを介して一般給湯混合弁２６の第１流入口２６ａに流入する。また、外部から給水端２０ａに供給された水道水等の水は、給水配管２０ｃおよび第２三方弁２８を介して一般給湯混合弁２６の第２流入口２６ｂに流入する。
【００８０】
一般給湯混合弁２６では、第１流入口２６ａに流入した高温水と、第２流入口２６ｂに流入した水とが混合された設定給湯温度の湯水が流出口２６ｃから流出する。流出口２６ｃから流出した湯水は、一般給湯配管２０ｒを介して給湯端２０ｂに供給される。
【００８１】
このとき、貯湯タンク２１には、排出された高温水の減少分だけ、給水配管２０ｃおよびタンク給水配管２０ｄを介して給水口２１ａから水が供給される。これにより、貯湯タンク２１内では、温度境界層が上方へ移動する。
【００８２】
このように、給湯運転では、貯湯タンク２１に貯留された高温水を用いて、設定された給湯温度の湯水が給湯される。
【００８３】
（中温水出湯運転）
中温水出湯運転について説明する。中温水出湯運転は、貯湯タンク２１内の中温水を利用して、設定された給湯温度の湯水を給湯端２０ｂから送出するための運転である。
【００８４】
図５は、図１の給湯装置１による中温水出湯運転について説明するための概略図である。ユーザによるリモコン６０に対する操作等により中温水出湯運転が指示され、給湯温度が設定されると、リモコン６０は、設定給湯温度を制御装置５０に送信する。制御装置５０は、通信部５４によって設定給湯温度を受信すると、受信した設定給湯温度を記憶部５５に記憶する。機器制御部５３は、設定給湯温度に基づき、給湯端２０ｂから給湯される湯水の温度が設定給湯温度となるように、一般給湯混合弁２６の第１流入口２６ａおよび第２流入口２６ｂの開度を調整する。また、機器制御部５３は、第２三方弁２８の第２流入口２８ｂと流出口２８ｃとが連通するように、第２三方弁２８を制御する。
【００８５】
貯湯タンク２１の上部に存在する高温水は、上部流入出口２１ｅから排出され、給湯配管２０ｎを介して一般給湯混合弁２６の第１流入口２６ａに流入する。また、貯湯タンク２１の中間部に存在する中温水は、中間部流入出口２１ｆから排出され、中温水配管２０ｓおよび第２三方弁２８を介して一般給湯混合弁２６の第２流入口２６ｂに流入する。
【００８６】
一般給湯混合弁２６では、第１流入口２６ａに流入した高温水と、第２流入口２６ｂに流入した中温水とが混合された設定給湯温度の湯水が流出口２６ｃから流出する。流出口２６ｃから流出した湯水は、一般給湯配管２０ｒを介して給湯端２０ｂに供給される。
【００８７】
このとき、貯湯タンク２１には、排出された高温水の減少分だけ、給水配管２０ｃおよびタンク給水配管２０ｄを介して給水口２１ａから水が供給される。これにより、貯湯タンク２１内では、温度境界層が上方へ移動する。
【００８８】
このように、中温水出湯運転では、貯湯タンク２１に貯留された高温水および中温水を用いて、設定された給湯温度の湯水が給湯される。
【００８９】
（湯張り運転）
湯張り運転について説明する。湯張り運転は、設定された給湯温度の湯水を浴槽４１に送出するための運転である。
【００９０】
図６は、図１の給湯装置１による湯張り運転について説明するための概略図である。ユーザによるリモコン６０に対する操作等により湯張り運転が指示され、湯張り温度が設定されると、リモコン６０は、設定湯張り温度を制御装置５０に送信する。制御装置５０の通信部５４によって設定湯張り温度を受信すると、制御装置５０は、受信した設定湯張り温度を記憶部５５に記憶する。機器制御部５３は、設定湯張り温度に基づき、浴槽４１に送出される湯水の温度が設定湯張り温度となるように、風呂給湯混合弁２７の第１流入口２７ａおよび第２流入口２７ｂの開度を調整する。また、機器制御部５３は、第２三方弁２８の第１流入口２８ａと流出口２８ｃとが連通するように、第２三方弁２８を制御する。さらに、機器制御部５３は、湯張り開閉弁２９を「開」とするように制御する。
【００９１】
貯湯タンク２１の上部に存在する高温水は、上部流出口２１ｄから排出され、給湯配管２０ｎを介して風呂給湯混合弁２７の第１流入口２７ａに流入する。また、外部から給水端２０ａに供給された水道水等の水は、給水配管２０ｃを介して風呂給湯混合弁２７の第２流入口２７ｂに流入する。風呂給湯混合弁２７では、第１流入口２７ａに流入した高温水と、第２流入口２７ｂに流入した水とが混合された設定湯張り温度の湯水が流出口２７ｃから流出する。流出口２７ｃから流出した湯水は、湯張り配管２０ｕ、湯張り開閉弁２９および浴槽往き配管２０ｖを介して貯湯ユニット２０から流出する。
【００９２】
貯湯ユニット２０から流出した湯水は、浴槽ユニット４０に流入して浴槽４１に供給される。なお、浴槽４１への湯張りは、浴槽４１の水位が設定水位となったときに停止される。具体的には、機器制御部５３は、浴槽循環回路内に設置された図示しない水位センサで浴槽４１の水位が設定水位となったことを検出した場合に、湯張り開閉弁２９を「閉」とするように制御する。水位センサは、例えば圧力センサであり、浴槽循環回路内を流れる浴槽水の圧力変化によって浴槽４１の水位を検出する。
【００９３】
このとき、給湯運転と同様に、貯湯タンク２１には、排出された高温水の減少分だけ、タンク給水配管２０ｄを介して給水口２１ａから水が供給される。これにより、貯湯タンク２１内では、温度境界層が上方へ移動する。
【００９４】
このように、湯張り運転では、貯湯タンク２１に貯留された高温水を用いて、設定された湯張り温度の湯水が浴槽４１に供給される。
【００９５】
（追焚運転）
追焚運転について説明する。追焚運転は、湯張りされた浴槽４１内の浴槽水の水温が低下した場合に、浴槽水が設定温度となるように加熱するための運転である。
【００９６】
図７は、図１の給湯装置１による追焚運転について説明するための概略図である。ユーザによるリモコン６０に対する操作等により追焚運転が指示され、追焚温度が設定されると、リモコン６０は、設定追焚温度を制御装置５０に送信する。制御装置５０は、通信部５４によって設定追焚温度を受信すると、制御装置５０は、受信した設定追焚温度を記憶部５５に記憶する。そして、機器制御部５３は、通信部５４を介して受信した、浴槽温度センサ６７によって検出される浴槽水の温度が設定追焚温度となるように、浴槽循環ポンプ４２の回転数を制御する。
【００９７】
追焚運転が開始された場合、機器制御部５３は、第１三方弁２２の第２流入口２２ｂと流出口２２ｃとが連通するように、第１三方弁２２を制御する。また、機器制御部５３は、第１四方弁２４の第１流入口２４ａと第２流出口２４ｄとが連通するように、第１四方弁２４を制御する。さらに、機器制御部５３は、第２四方弁２５の流入口２５ａと第２流出口２５ｃとが連通するように、第２四方弁２５を制御する。そして、機器制御部５３は、送水ポンプ２３を駆動する。
【００９８】
これにより、貯湯ユニット２０において、貯湯タンク２１の上部に存在する高温水は、上部流出口２１ｄから流出し、第１送湯配管２０ｋおよび温水導入配管２０ｐを介して風呂熱交換器３０の１次側流路に流入する。
【００９９】
風呂熱交換器３０に流入した高温水は、２次側流路を流れる浴槽水と熱交換して放熱し、風呂熱交換器３０から流出する。風呂熱交換器３０から流出した湯水は、第１温水導出配管２０ｑ、第１三方弁２２、送水ポンプ２３、水配管２０ｇ、第１四方弁２４、第２湯水配管２０ｆ、第２四方弁２５および第５湯水配管２０ｊを介して中間部流入口２１ｇから貯湯タンク２１の中間部に中温水として流入する。
【０１００】
一方、浴槽ユニット４０において、機器制御部５３は、浴槽循環ポンプ４２を駆動する。これにより、浴槽４１内の浴槽水は、浴槽４１から排出され、浴槽循環ポンプ４２の吸入側に吸入される。浴槽循環ポンプ４２に吸入された浴槽水は、加圧されて送水される。浴槽循環ポンプ４２から送水された浴槽水は、浴槽戻り配管２０ｗを介して風呂熱交換器３０の２次側流路に流入する。
【０１０１】
風呂熱交換器３０に流入した浴槽水は、１次側流路を流れる高温水と熱交換して加熱され、風呂熱交換器３０から流出する。風呂熱交換器３０から流出した浴槽水は、浴槽往き配管２０ｖを介して浴槽４１に流入する。
【０１０２】
なお、浴槽水の追焚は、浴槽温度センサ６７で検出される浴槽水温度が設定追焚温度に達したときに停止される。具体的には、機器制御部５３は、浴槽温度センサ６７の検出温度が設定追焚温度を検出した場合に、追焚停止指令を発し、浴槽循環ポンプ４２の駆動を停止させる。
【０１０３】
このように、追焚運転では、貯湯タンク２１に貯留された高温水を用いて、浴槽水温度が設定追焚温度となるように、浴槽水が加熱される。
【０１０４】
（風呂熱回収運転）
風呂熱回収運転について説明する。風呂熱回収運転は、浴槽４１内の浴槽水の使用が終了した場合に、浴槽水の熱を回収して貯湯するための運転である。
【０１０５】
図８は、図１の給湯装置１による風呂熱回収運転について説明するための概略図である。風呂熱回収運転が開始された場合、機器制御部５３は、第１三方弁２２の第１流入口２２ａと流出口２２ｃとが連通するように、第１三方弁２２を制御する。また、機器制御部５３は、第１四方弁２４の第１流入口２４ａと第２流出口２４ｄとが連通するように、第１四方弁２４を制御する。さらに、機器制御部５３は、第２四方弁２５の流入口２５ａと第１流出口２５ｂとが連通するように、第２四方弁２５を制御する。そして、機器制御部５３は、送水ポンプ２３を駆動する。
【０１０６】
これにより、貯湯タンク２１の下部に存在する低温水は、下部流出口２１ｂから流出し、第１三方弁２２を介して送水ポンプ２３の吸入側に吸入される。送水ポンプ２３に吸入された低温水は、加圧されて送水される。送水ポンプ２３から送水された低温水は、水配管２０ｇ、第１四方弁２４、第２湯水配管２０ｆ、第２三方弁２８、第３湯水配管２０ｈおよび温水導入配管２０ｐを介して風呂熱交換器３０の１次側流路に流入する。
【０１０７】
風呂熱交換器３０に流入した低温水は、２次側流路を流れる浴槽水と熱交換して吸熱し、中温水となって風呂熱交換器３０から流出する。風呂熱交換器３０から流出した中温水は、第２温水導出配管２０ｔおよび中温水配管２０ｓ介して中間部流入出口２１ｆから貯湯タンク２１の中間部に流入する。
【０１０８】
一方、浴槽ユニット４０において、機器制御部５３は、浴槽循環ポンプ４２を駆動する。これにより、浴槽４１内の浴槽水は、浴槽４１から排出され、浴槽循環ポンプ４２の吸入側に吸入される。浴槽循環ポンプ４２に吸入された浴槽水は、加圧されて送水される。浴槽循環ポンプ４２から送水された浴槽水は、浴槽戻り配管２０ｗを介して風呂熱交換器３０の２次側流路に流入する。
【０１０９】
風呂熱交換器３０に流入した浴槽水は、１次側流路を流れる低温水と熱交換して放熱し、風呂熱交換器３０から流出する。風呂熱交換器３０から流出した浴槽水は、浴槽往き配管２０ｖを介して浴槽４１に流入する。
【０１１０】
なお、浴槽水の熱回収は、浴槽温度センサ６７で検出される浴槽水温度が風呂熱交換器３０の一次側流路に流入する湯水の水温以下となったときに停止される。具体的には、機器制御部５３は、浴槽温度センサ６７の検出温度が、貯湯温度センサ６５を構成する複数の温度センサのうち、貯湯タンク２１の最下部の温度を検出する温度センサの検出温度以下であることを検出した場合に、熱回収停止指令を発し、浴槽循環ポンプ４２の駆動を停止させる。なお、風呂熱回収運転は、これに限られず、例えば、運転が開始されてから設定時間経過後に停止するようにしてもよい。
【０１１１】
このように、風呂熱回収運転では、浴槽水の熱を回収し、中温水として貯湯タンク２１に貯留される。
【０１１２】
［目標沸き上げ温度とＣＯＰとの関係］
ここで、目標沸き上げ温度とＣＯＰとの関係について説明する。
【０１１３】
図９は、図１のヒートポンプユニット１０の冷媒回路を流れる冷媒による冷凍サイクルの一例を示す概略図である。図９において、縦軸は圧力を示し、横軸はエンタルピーを示す。また、実線で示すサイクルは、目標沸き上げ温度が任意の値に設定された場合の冷凍サイクルを示す。破線で示すサイクルは、実線の冷凍サイクルよりも目標沸き上げ温度が低く設定された場合の冷凍サイクルを示す。なお、図９の例は、凝縮器１２への入水温度が９℃程度の定格条件の場合を示す。
【０１１４】
まず、任意の目標沸き上げ温度に設定された場合の冷凍サイクル（図９の実線）について説明する。点ｘ１は、圧縮機１１から吐出された冷媒の状態を示す。圧縮機１１から吐出された冷媒は、凝縮器１２内で貯湯タンク２１から流入した湯水と熱交換を行うことによって凝縮し、最大で湯水の凝縮器１２への入水温度である９℃程度まで冷却される。これにより、冷媒の状態は、点ｘ１から点ｘ２に変化し、このときのエンタルピーがｈ１からｈ２に変化する。なお、凝縮器１２から流出する湯水は、冷媒が凝縮器１２へ流入する際の温度程度まで加熱される。
【０１１５】
凝縮器１２から流出した冷媒は、膨張弁１３で減圧され、気液二相状態に変化する。これにより、冷媒の状態は、点ｘ２から点ｘ３に変化する。膨張弁１３から流出した冷媒は、蒸発器１４内で室外ファン１５によって供給された室外空気と熱交換を行うことによって蒸発し、気相状態に変化する。これにより、冷媒の状態は、点ｘ３から点ｘ４に変化し、このときのエンタルピーがｈ２からｈ３に変化する。蒸発器１４から流出した冷媒は、圧縮機１１に吸入され、圧縮されて吐出される。これにより、冷媒の状態は、点ｘ４から点ｘ１に変化する。このようにして圧縮された冷媒蒸気は、超臨界域に達し、凝縮器１２に流入する。
【０１１６】
次に、給湯装置１において目標沸き上げ温度を低下させた場合の冷凍サイクル（図９の破線）について説明する。目標沸き上げ温度が低下した場合、圧縮機１１から吐出される冷媒の吐出温度が低下する。そのため、圧縮機１１から吐出された冷媒の状態は、点ｘ１から点ｙ１に変化し、このときのエンタルピーがｈ１からｈ４に変化する。圧縮機１１から吐出された冷媒は、凝縮器１２内で貯湯タンク２１から流入した湯水と熱交換を行うことによって凝縮し、最大で湯水の凝縮器１２への入水温度程度まで冷却される。このとき、凝縮器１２への湯水の入水温度が一定である場合、沸き上げ温度が低下しても凝縮器１２の出口における冷媒のエンタルピーは変化しない。したがって、この場合の冷媒の状態は、点ｘ２から点ｙ２に変化する。
【０１１７】
凝縮器１２から流出した冷媒は、膨張弁１３で減圧され、気液二相状態に変化する。これにより、冷媒の状態は、点ｙ２から点ｘ３に変化する。膨張弁１３から流出した冷媒は、蒸発器１４内で室外ファン１５によって供給された室外空気と熱交換を行うことによって蒸発し、気相状態に変化する。このとき、蒸発器１４の熱交換能力は変化しないため、冷媒の状態は、実線で示す例と同様に、点ｘ３から点ｘ４に変化する。蒸発器１４から流出した冷媒は、圧縮機１１に吸入され、圧縮されて吐出される。これにより、冷媒の状態は、点ｘ４から点ｙ１に変化する。
【０１１８】
図９に示すように、目標沸き上げ温度を低下させた場合、圧縮機１１の圧縮機入力は、「ｈ１−ｈ２」から「ｈ３−ｈ２」へ減少する。この場合、加熱能力は一定とするため、ＣＯＰ（＝加熱能力／入力）が上昇する。すなわち、目標沸き上げ温度が低下した場合、ＣＯＰが上昇する。
【０１１９】
図１０は、凝縮器１２における沸き上げ温度とＣＯＰとの関係の一例を示すグラフである。図１０において、縦軸はＣＯＰを示し、横軸は沸き上げ温度を示す。図１０に示すように、目標沸き上げ温度Ｔｏが６０℃である場合のＣＯＰは、目標沸き上げ温度が６５℃である場合のＣＯＰよりも上昇する。このことから、目標沸き上げ温度が低いほど、ＣＯＰが上昇することがわかる。
【０１２０】
［沸き上げ水量更新処理］
次に、本実施の形態１に係る沸き上げ水量更新処理について説明する。通常、沸き上げ運転による蓄熱量は、貯湯タンク２１内の残湯量に基づき決定される。残湯量は、貯湯タンク２１の表面の高さ方向に複数設置された貯湯温度センサ６５の検出結果に基づき、取得される。このとき、センサ位置に貯留された湯水の温度は、貯湯温度センサ６５の検出結果から取得できるが、隣接するセンサ間を示すセンサ区間に貯留された湯水の温度は取得できない。そのため、通常は、隣接するセンサ値による線形補間を用いることにより、センサ区間の湯水の温度が推定される。そして、推定された湯水の温度から得られる貯湯タンク２１内の温度分布に基づき、貯湯タンク２１内の残湯量が取得される。
【０１２１】
ここで、貯湯タンク２１内の湯水の温度分布が通常の温度分布である場合、線形補間を用いることにより、センサ区間の湯水の温度も実際の温度に近い値が推定されるため、貯湯タンク２１内の実際の貯湯量に近い貯湯量を導出することができる。一方で、センサ区間の位置に温度が急激に変化する温度境界層が存在する場合には、実際の貯湯量と推定された貯湯量との間に、誤差が生じてしまう。
【０１２２】
図１１は、貯湯タンク２１内の湯水の温度分布の一例を示すグラフである。図１１において、縦軸は貯湯タンク２１の高さに対応する貯湯量を示し、横軸は貯湯タンク２１内の水温を示す。また、図１１の実線で示すグラフは、貯湯タンク２１内の湯水の実際の温度分布を示す。破線で示すグラフは、線形補間を用いて取得された貯湯タンク２１内の湯水の温度分布を示す。
【０１２３】
なお、図１１には、温度閾値が示されている。温度閾値は、貯湯タンク２１内の湯水が湯であるか否かを判断するために設定される値であり、この温度閾値以上の温度の湯水が湯であることを示す。したがって、温度閾値とグラフとが交差した位置より上方に貯湯されている湯水が湯であると判断することができる。
【０１２４】
図１１に示す例では、センサ区間に温度境界層が存在する場合に、実際の温度分布のグラフと温度閾値とが交差する点と、推定された温度分布のグラフと温度閾値とが交差する点とは、一致していない。すなわち、センサ区間に温度境界層が存在する場合には、実際の貯湯タンク２１内の残湯量と、線形補間によって推定された貯湯タンク２１内の残湯量との間に、誤差が生じる。
【０１２５】
また、温度境界層がセンサ区間の下方または上方のいずれに位置するのかによって、沸き上げ運転時に生じる影響が異なる。図１２は、温度境界層がセンサ区間の下方に存在する場合の貯湯タンク２１内の温度分布について説明するための概略図である。図１３は、温度境界層がセンサ区間の上方に存在する場合の貯湯タンク２１内の温度分布について説明するための概略図である。
【０１２６】
例えば、沸き上げ運転前の湯水の使用量が少なく、沸き上げ運転開始時点における貯湯量が多い場合、温度境界層は、図１２に示すように、センサ区間の下方に位置する。このとき、残湯量を取得するために、温度閾値の位置を線形補間によって導出すると、推定位置は、実際の位置よりも上方に位置する。したがって、推定位置までの湯水量である沸き上げ予定水量は、実際の位置までの湯水量である沸き上げ可能水量よりも多く算出される。
【０１２７】
この場合、沸き上げ可能水量よりも多い沸き上げ予定水量をすべて沸き上げることで目標蓄熱量が達成されるため、推定水位まで沸き上げる前にヒートポンプユニット１０の入水温度センサ６１が入水温度閾値を検出し、沸き上げ運転が停止される可能性がある。これにより、目標蓄熱量を達成することができない。
【０１２８】
一方、例えば、沸き上げ運転前の湯水の使用量が多く、沸き上げ運転開始時点における貯湯量が少ない場合、温度境界層は、図１３に示すように、センサ区間の上方に位置する。このとき、残湯量を算出するために、温度閾値の位置を線形補間によって導出すると、推定位置は、実際の位置よりも下方に位置する。したがって、沸き上げ予定水量は、沸き上げ可能水量よりも少なく算出される。
【０１２９】
この場合、実際に必要な沸き上げ水量よりも少ない水量で沸き上げて目標蓄熱量を達成するように沸き上げ運転が行われる。そのため、目標沸き上げ温度が実際に必要な目標沸き上げ温度よりも高く設定される。沸き上げ温度は、上述したように、上昇するほどＣＯＰが低下するため、省エネルギー性が低下してしまう。
【０１３０】
このように、センサ区間に温度境界層が存在する場合に、従来の給湯装置では、線形補間を用いて貯湯タンク２１内の温度分布を取得し、取得した温度分布に基づいて目標蓄熱量を決定すると、目標蓄熱量を達成できない、あるいは、省エネルギー性が低下する可能性がある。そこで、本実施の形態１に係る給湯装置１は、沸き上げ運転時の貯湯量を正確に検出し、目標蓄熱量を確実に達成することができる沸き上げ水量更新処理を行う。
【０１３１】
（沸き上げ水量更新処理）
本実施の形態１に係る給湯装置１による沸き上げ水量更新処理について説明する。この沸き上げ水量更新処理では、貯湯タンク２１内の貯湯量を正確に判断するため、貯湯温度センサ６５のセンサ値である検出温度と温度閾値とを比較する。
【０１３２】
図１４は、本実施の形態１に係る給湯装置１による沸き上げ水量更新処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１において、制御装置５０の比較演算部５２は、過去の負荷履歴と残湯量とに基づき、目標蓄熱量Ｑｏを算出する。
【０１３３】
ステップＳ２において、情報取得部５１は、貯湯温度センサ６５で検出された貯湯タンク２１における複数の高さ方向の温度を示すセンサ値Ｔｉを取得する。比較演算部５２は、取得された複数のセンサ値Ｔｉに基づき、線形補間を用いて温度勾配を算出し、推定閾値温度水位Ｌｓを算出する。
【０１３４】
ステップＳ３において、比較演算部５２は、沸き上げ予定水量Ｌｗを算出する。沸き上げ予定水量Ｌｗは、ステップＳ２で算出した推定閾値温度水位Ｌｓと、貯湯タンク２１のタンク容量とに基づき、式（１）を用いて算出される。
Ｌｗ＝貯湯タンク２１の容量−Ｌｓ    ・・・（１）
【０１３５】
ステップＳ４において、比較演算部５２は、目標沸き上げ温度Ｔｏを算出する。目標沸き上げ温度Ｔｏは、ステップＳ１で算出した目標蓄熱量Ｑｏと、ステップＳ３で算出した沸き上げ予定水量Ｌｗとに基づき、式（２）を用いて算出される。式（２）において、値「Ｔｋ」は、給水端２０ａから供給される水の給水温度である。
Ｔｏ＝Ｑｏ／Ｌｗ＋Ｔｋ    ・・・（２）
【０１３６】
ステップＳ５において、比較演算部５２は、ステップＳ１で算出した目標蓄熱量Ｑｏと加熱能力とに基づき、沸き上げ必要時間ｔｎを算出する。ステップＳ６において、比較演算部５２は、ステップＳ５で算出した沸き上げ必要時間ｔｎと、沸き上げ運転を終了する時刻とに基づき、沸き上げ開始時間を算出する。なお、沸き上げ運転を終了する時刻は、例えば、深夜電力時間帯が終了する直前に予め設定されている。
【０１３７】
そして、ステップＳ７において、比較演算部５２は、沸き上げ開始時間に到達したか否かを判断する。沸き上げ開始時間に到達した場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、制御装置５０は、ステップＳ８において、沸き上げ運転を開始する。また、沸き上げ開始時間に到達していない場合（ステップＳ７：Ｎｏ）には、処理がステップＳ７に戻り、沸き上げ必要時間に到達するまでステップＳ７の処理が繰り返される。
【０１３８】
ステップＳ９において、比較演算部５２は、現在の貯湯タンク２１内の蓄熱量である積算蓄熱量Ｑｎと、ステップＳ１で算出した目標蓄熱量Ｑｏとを比較する。比較の結果、積算蓄熱量Ｑｎが目標蓄熱量Ｑｏ以上である場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）には、貯湯タンク２１内の蓄熱量が目標蓄熱量Ｑｏに達したため、制御装置５０は、ステップＳ１４において、ヒートポンプユニット１０および送水ポンプ２３を停止させ、沸き上げ運転を終了する。そして、一連の処理が終了する。
【０１３９】
一方、積算蓄熱量Ｑｎが目標蓄熱量Ｑｏ未満である場合（ステップＳ９：Ｎｏ）には、処理がステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０において、情報取得部５１は、貯湯温度センサ６５で検出された貯湯タンク２１における複数の高さ方向のセンサ値Ｔｉを取得する。
【０１４０】
ステップＳ１１において、比較演算部５２は、ステップＳ１０で取得された複数のセンサ値Ｔｉと温度閾値Ｔｓとを比較する。比較の結果、すべてのセンサ値Ｔｉが温度閾値Ｔｓと等しくない場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）には、処理がステップＳ９に戻る。一方、複数のセンサ値Ｔｉのうちいずれかが温度閾値Ｔｓと等しい場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）には、処理がステップＳ１２に移行する。
【０１４１】
このように、センサ値Ｔｉが温度閾値Ｔｓと等しい場合には、当該センサ値Ｔｉを検出した貯湯温度センサ６５の位置に対応する高さが正確な貯湯量を示している。したがって、比較演算部５２は、ステップＳ１２において、温度閾値Ｔｓと等しい値となったセンサ値Ｔｉに対応する貯湯温度センサ６５の位置Ｌｉに基づき、式（３）を用いて沸き上げ予定水量Ｌｗを再算出する。
Ｌｗ＝貯湯タンク２１の容量−Ｌｉ    ・・・（３）
【０１４２】
ステップＳ１３において、比較演算部５２は、ステップＳ４と同様に、ステップＳ１で算出した目標蓄熱量Ｑｏと、ステップＳ１２で再算出した沸き上げ予定水量Ｌｗとに基づき、式（２）を用いて目標沸き上げ温度Ｔｏを再算出する。そして、処理がステップＳ９に戻る。
【０１４３】
このようにして目標沸き上げ温度Ｔｏが再算出されると、再算出された目標沸き上げ温度Ｔｏが設定される。そして、機器制御部５３は、凝縮器１２における沸き上げ温度が設定された目標沸き上げ温度Ｔｏとなるように、送水ポンプ２３の回転数を制御する。
【０１４４】
ステップＳ１２で再算出された沸き上げ予定水量Ｌｗが、ステップＳ３で算出された沸き上げ予定水量Ｌｗよりも少なくなった場合、ステップＳ１３で再算出される目標沸き上げ温度Ｔｏは、ステップＳ４で算出された初回の目標沸き上げ温度Ｔｏよりも上昇する。この場合、機器制御部５３は、回転数を低下させるように送水ポンプ２３を制御する。これにより、凝縮器１２への入水量が低下し、凝縮器１２における沸き上げ温度が上昇するため、目標蓄熱量Ｑｏに達する前に沸き上げ運転が終了されることを防止することができる。
【０１４５】
また、ステップＳ１２で再算出された沸き上げ予定水量Ｌｗが、ステップＳ３で算出された沸き上げ予定水量Ｌｗよりも多くなった場合、ステップＳ１３で再算出される目標沸き上げ温度Ｔｏは、ステップＳ４で算出された初回の目標沸き上げ温度Ｔｏよりも低下する。この場合、機器制御部５３は、回転数を増加させるように送水ポンプ２３を制御する。これにより、凝縮器１２への入水量が増加し、凝縮器１２における沸き上げ温度が低下するため、ＣＯＰが上昇し、省エネルギー性を向上させることができる。
【０１４６】
なお、本実施の形態１による沸き上げ水量更新処理において、ステップＳ１０における貯湯タンク２１のセンサ値の検出は、予め設定された一定の時間間隔で行われる。これは、沸き上げ運転中に、貯湯タンク２１内の温度拡散によって温度閾値の位置が変化する可能性があるためである。このように、一定の時間間隔で貯湯タンク２１のセンサ値が検出されることにより、温度閾値の位置が変化しても、常に正確な位置を判断することができる。
【０１４７】
また、目標沸き上げ温度Ｔｏが再算出された際に、当該目標沸き上げ温度Ｔｏが初回の目標沸き上げ温度Ｔｏよりも高くなった場合で、外気温度センサ６４で検出された室外空気の温度が予め設定された温度よりも低いとき、目標沸き上げ温度Ｔｏを再設定せず、送水ポンプ２３の回転数を維持するようにしてもよい。これは、低温環境下で高温の湯水を貯湯タンク２１に貯湯すると、貯湯タンク２１での放熱量が増加し、省エネルギー性が低下するためである。
【０１４８】
上述した沸き上げ運転時の沸き上げ水量更新処理は、沸き上げ運転前に中温水出湯運転が行われた場合に行われると好ましい。これは、中温水出湯運転によって貯湯タンク２１から中温水が出湯されると、貯湯タンク２１内に温度境界層が発生し、線形補間による貯湯タンク２１内の温度分布の誤差が大きくなるためである。
【０１４９】
また、これに限られず、沸き上げ運転前に追焚運転または風呂熱回収運転の少なくともいずれかの運転が行われた場合に、沸き上げ運転時の沸き上げ水量更新処理が行われてもよい。これは、追焚運転または風呂熱回収運転によって貯湯タンク２１から中温水が流入すると、貯湯タンク２１内に温度境界層が発生し、線形補間による貯湯タンク２１内の温度分布の誤差が大きくなるためである。
【０１５０】
（沸き上げ水量更新処理時の給湯装置１の動作例）
次に、上述した沸き上げ水量更新処理を行う場合の給湯装置１の動作例について説明する。なお、この動作例では、貯湯温度センサ６５が、貯湯タンク２１の任意の高さに設けられた第１貯湯温度センサと、第１貯湯温度センサよりも下方に設けられた第２貯湯温度センサの少なくとも２つのセンサを含んで構成されるものとする。
【０１５１】
まず、図１４のステップＳ１〜ステップＳ６において各種パラメータが算出され、ステップＳ７で沸き上げ開始時間になると、ステップＳ８において沸き上げ運転が開始される。沸き上げ運転が開始されると、給湯装置１では、ステップＳ４で算出された目標沸き上げ温度Ｔｏとしての第１沸き上げ温度で貯湯タンク２１内の湯水を沸き上げる第１沸き上げ運転が行われる。
【０１５２】
次に、第１沸き上げ運転の開始後、ステップＳ１０において、貯湯温度センサ６５により貯湯タンク２１内の湯水の温度が検出される。ここで、第２貯湯温度センサのセンサ値Ｔｉが設定値である温度閾値Ｔｓとなった場合、ステップＳ１３において目標沸き上げ温度Ｔｏが再算出される。ここでは、再算出された目標沸き上げ温度Ｔｏを第２沸き上げ温度が再算出されたものとする。
【０１５３】
目標沸き上げ温度Ｔｏの再算出結果として第２沸き上げ温度が得られると、制御装置５０は、ヒートポンプユニット１０の凝縮器１２における沸き上げ温度が第２沸き上げ温度となるように、送水ポンプ２３の回転数を制御する。これにより、第２沸き上げ温度で貯湯タンク２１内の湯水を沸き上げる第２沸き上げ運転が行われる。
【０１５４】
このように、本実施の形態１では、貯湯温度センサ６５によるセンサ値Ｔｉが設定値である温度閾値Ｔｓを検出すると、送水ポンプ２３の回転数が変化し、それにより、沸き上げられる湯水の沸き上げ温度も変化する。
【０１５５】
以上のように、本実施の形態１に係る給湯装置１では、沸き上げ運転中に沸き上げ予定水量Ｌｗおよび目標沸き上げ温度Ｔｏが再計算され、再計算の結果に基づき送水ポンプ２３の回転数が制御される。これにより、沸き上げ予定水量Ｌｗおよび目標沸き上げ温度Ｔｏが沸き上げ運転開始の際よりも正確な値に更新され、沸き上げ運転開始の際に発生している誤差が抑制される。そのため、沸き上げ運転の際の目標蓄熱量Ｑｏを達成するとともに、省エネルギー性を向上させることができる。
【０１５６】
給湯装置１において、制御装置５０は、貯湯温度センサ６５で検出された複数のセンサ値のいずれかが温度閾値Ｔｓと等しい場合に、温度閾値Ｔｓと等しいセンサ値に基づき、沸き上げ予定水量Ｌｗを再算出する。これにより、正確な沸き上げ予定水量Ｌｗが算出されるため、沸き上げ運転開始の際に発生している誤差が抑制される。そのため、沸き上げ運転の際の目標蓄熱量Ｑｏを達成するとともに、省エネルギー性を向上させることができる。
【０１５７】
給湯装置１において、制御装置５０は、沸き上げ運転が終了するまで、貯湯温度センサ６５から設定時間間隔でセンサ値を受け取る。これにより、沸き上げ運転中に、貯湯タンク２１内の温度拡散によって温度閾値の位置が変化した場合でも、常に正確な位置を判断することができる。
【０１５８】
給湯装置１では、中温水出湯運転、追焚運転または風呂熱回収運転の少なくともいずれかが行われた場合に、沸き上げ運転中の沸き上げ水量更新処理が行われてもよい。これにより、中温水が出湯または流入し、貯湯タンク２１内に温度境界層が発生することによって線形補間による誤差が大きくなった場合でも、誤差が抑制され、沸き上げ運転の際の目標蓄熱量Ｑｏを達成するとともに、省エネルギー性を向上させることができる。
【０１５９】
給湯装置１において、制御装置５０は、再算出された目標沸き上げ温度Ｔｏが初回の目標沸き上げ温度Ｔｏよりも高くなる場合で、室外空気の温度が設定温度よりも低いとき、送水ポンプ２３の回転数を維持するように制御する。これにより、低温環境下で高温の湯水を貯湯タンク２１に貯湯することによって貯湯タンク２１での放熱量が増加することによる、省エネルギー性の低下を抑制することができる。
【０１６０】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２は、沸き上げ運転中の沸き上げ水量更新処理において、１回だけ沸き上げ予定水量Ｌｗおよび目標沸き上げ温度Ｔｏの算出および更新が１回だけ行われる点で、実施の形態１と相違する。なお、以下の説明において、実施の形態１と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【０１６１】
本実施の形態２に係る給湯装置１は、実施の形態１に係る給湯装置１と同様の構成を有しているため、ここでは給湯装置１の構成についての説明を省略する。
【０１６２】
［沸き上げ水量更新処理］
図１５は、本実施の形態２に係る給湯装置１による沸き上げ水量更新処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、ステップＳ１からステップＳ８までの処理については、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【０１６３】
ステップＳ８において、沸き上げ運転が開始されると、ステップＳ２１において、情報取得部５１は、貯湯温度センサ６５で検出された貯湯タンク２１における複数の高さ方向のセンサ値Ｔｉを取得する。
【０１６４】
ステップＳ２２において、比較演算部５２は、ステップＳ２１で取得された複数のセンサ値Ｔｉと温度閾値Ｔｓとを比較する。比較の結果、複数のセンサ値Ｔｉのうちいずれかが温度閾値Ｔｓと等しい場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）には、処理がステップＳ２３に移行する。また、すべてのセンサ値Ｔｉが温度閾値Ｔｓと等しくない場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）には、処理がステップＳ２１に戻る。
【０１６５】
ステップＳ２３において、比較演算部５２は、温度閾値Ｔｓと等しい値となったセンサ値Ｔｉに対応する貯湯温度センサ６５の位置Ｌｉに基づき、式（３）を用いて沸き上げ予定水量Ｌｗを再算出する。
【０１６６】
ステップＳ２４において、比較演算部５２は、ステップＳ４と同様に、ステップＳ１で算出した目標蓄熱量Ｑｏと、ステップＳ２３で再算出した沸き上げ予定水量Ｌｗとに基づき、式（２）を用いて目標沸き上げ温度Ｔｏを再算出する。
【０１６７】
このようにして目標沸き上げ温度Ｔｏが再算出されると、再算出された目標沸き上げ温度Ｔｏが設定される。そして、機器制御部５３は、凝縮器１２における沸き上げ温度が設定された目標沸き上げ温度Ｔｏとなるように、送水ポンプ２３の回転数を制御する。
【０１６８】
ステップＳ２３で再算出された沸き上げ予定水量Ｌｗが、ステップＳ３で算出された沸き上げ予定水量Ｌｗよりも少なくなった場合、ステップＳ２４で再算出される目標沸き上げ温度Ｔｏは、ステップＳ４で算出された初回の目標沸き上げ温度Ｔｏよりも上昇する。この場合、機器制御部５３は、回転数を低下させるように送水ポンプ２３を制御する。これにより、凝縮器１２への入水量が低下し、凝縮器１２における沸き上げ温度が上昇するため、目標蓄熱量Ｑｏに達する前に沸き上げ運転が終了されることを防止することができる。
【０１６９】
また、ステップＳ２３で再算出された沸き上げ予定水量Ｌｗが、ステップＳ３で算出された沸き上げ予定水量Ｌｗよりも多くなった場合、ステップＳ２４で再算出される目標沸き上げ温度Ｔｏは、ステップＳ４で算出された初回の目標沸き上げ温度Ｔｏよりも低下する。この場合、機器制御部５３は、回転数を増加させるように送水ポンプ２３を制御する。これにより、凝縮器１２への入水量が増加し、凝縮器１２における沸き上げ温度が低下するため、ＣＯＰが上昇し、省エネルギー性を向上させることができる。
【０１７０】
ステップＳ２５において、比較演算部５２は、現在の貯湯タンク２１内の蓄熱量である積算蓄熱量Ｑｎと、ステップＳ１で算出した目標蓄熱量Ｑｏとを比較する。比較の結果、積算蓄熱量Ｑｎが目標蓄熱量Ｑｏ以上である場合（ステップＳ２５：Ｙｅｓ）には、貯湯タンク２１内の蓄熱量が目標蓄熱量Ｑｏに達したため、制御装置５０は、ステップＳ２６において、ヒートポンプユニット１０および送水ポンプ２３を停止させ、沸き上げ運転を終了する。そして、一連の処理が終了する。
【０１７１】
一方、積算蓄熱量Ｑｎが目標蓄熱量Ｑｏ未満である場合（ステップＳ２５：Ｎｏ）には、処理がステップＳ２５に戻り、積算蓄熱量Ｑｎが目標蓄熱量Ｑｏ以上となるまで、ステップＳ２５の処理が繰り返される。
【０１７２】
以上のように、本実施の形態２に係る給湯装置１において、制御装置５０は、沸き上げ運転中に、貯湯温度センサ６５から１度だけセンサ値を受け取る。これにより、沸き上げ運転中に、貯湯タンク２１内の温度拡散が発生しないと仮定すれば、貯湯温度センサ６５と制御装置５０との間の通信頻度を低減することができる。
【符号の説明】
【０１７３】
１  給湯装置、２  出湯配管、３  入水配管、１０  ヒートポンプユニット、１１  圧縮機、１２  凝縮器、１３  膨張弁、１４  蒸発器、１５  室外ファン、２０  貯湯ユニット、２０ａ  給水端、２０ｂ  給湯端、２０ｃ  給水配管、２０ｄ  タンク給水配管、２０ｅ  第１湯水配管、２０ｆ  第２湯水配管、２０ｇ  水配管、２０ｈ  第３湯水配管、２０ｉ  第４湯水配管、２０ｊ  第５湯水配管、２０ｋ  第１送湯配管、２０ｍ  第２送湯配管、２０ｎ  給湯配管、２０ｐ  温水導入配管、２０ｑ  第１温水導出配管、２０ｒ  一般給湯配管、２０ｓ  中温水配管、２０ｔ  第２温水導出配管、２０ｕ  湯張り配管、２０ｖ  浴槽往き配管、２０ｗ  浴槽戻り配管、２１  貯湯タンク、２１ａ  給水口、２１ｂ  下部流出口、２１ｃ  下部流入口、２１ｄ  上部流出口、２１ｅ  上部流入出口、２１ｆ  中間部流入出口、２１ｇ  中間部流入口、２２  第１三方弁、２２ａ  第１流入口、２２ｂ  第２流入口、２２ｃ  流出口、２３  送水ポンプ、２４  第１四方弁、２４ａ  第１流入口、２４ｂ  第２流入口、２４ｃ  第１流出口、２４ｄ  第２流出口、２５  第２四方弁、２５ａ  流入口、２５ｂ  第１流出口、２５ｃ  第２流出口、２５ｄ  第３流出口、２６  一般給湯混合弁、２６ａ  第１流入口、２６ｂ  第２流入口、２６ｃ  流出口、２７  風呂給湯混合弁、２７ａ  第１流入口、２７ｂ  第２流入口、２７ｃ  流出口、２８  第２三方弁、２８ａ  第１流入口、２８ｂ  第２流入口、２８ｃ  流出口、２９  湯張り開閉弁、３０  風呂熱交換器、４０  浴槽ユニット、４１  浴槽、４１ａ  排水栓、４２  浴槽循環ポンプ、５０  制御装置、５１  情報取得部、５２  比較演算部、５３  機器制御部、５４  通信部、５５  記憶部、６０  リモートコントローラ、６１  入水温度センサ、６２  出湯温度センサ、６３  蒸発器温度センサ、６４  外気温度センサ、６５  貯湯温度センサ、６６  浴槽往き温度センサ、６７  浴槽温度センサ。
【図１】
2020193717.tif 000003
【図２】
2020193717.tif 000004
【図３】
2020193717.tif 000005
【図４】
2020193717.tif 000006
【図５】
2020193717.tif 000007
【図６】
2020193717.tif 000008
【図７】
2020193717.tif 000009
【図８】
2020193717.tif 000010
【図９】
2020193717.tif 000011
【図１０】
2020193717.tif 000012
【図１１】
2020193717.tif 000013
【図１２】
2020193717.tif 000014
【図１３】
2020193717.tif 000015
【図１４】
2020193717.tif 000016
【図１５】
2020193717.tif 000017